Способ приготовления керамзитовой гранулированной загрузки для фильтров очистки воды

 

О0 ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ >982723

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.01.81 (21) 3243966/23-26 с присоединением заявки № 3243738/23-26 (23) Приоритет— (51) М. Кл.

В 01 D 23/10//

В 01 D 35/06

Гесуддрстееннмй кемнтет (53) УДК 622.794..25 (088.8) Опубликовано 23.12.82. Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 28.12.82 йе делам нзебретеннй и атнрмтнй

f з

Я. Б. Лазовский,М.Г. Новиков, Е. Г. Петров, В. P. Минков и А. Г. Вилин

Ленинградский научно-исследовательский институ, ордена

Трудового Красного Знамени Академии коммун ьного хозяйства им. К. Д. Памфилова и Ленинградск " ордена

Ленина институт инженеров железнодорожного транспорта--им. В. П. Образцова (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМЗИТОВОИ

ГРАНУЛИРОВАННОЛ ЗАГРУЗКИ ДЛЯ ФИЛЬТРОВ ОЧИСТКИ

ВОДЫ му (2).

Изобретение относится к очистке природных вод и доочистке сточных жидкостей и может быть использовано в фильтровальных сооружениях с гранулометрически неоднородной загрузкой, предпочтительно в сооружениях с восходящим направлением фильтрования.

Известен способ приготовления керамзитовой гранулированной загрузки для фильтров очистки воды, включающий грануляцию глинистой суспензии в псевдоожиженном слое с последующим обжигом полученных гранул при 1000 — 1250 С (1).

Однако известный способ характеризуется недостаточной прочностью полученных гранул, что существенно снижает эффективность их использования в качестве фильтрующей загрузки. Так, суммарный (исти ран не и из мельчение) годовой износ гранул (используемых в качестве фильтрующей загрузки) в первый год эксплуатации фильтра составляет 9,6%, а во второй

7,54%, в то время как нормативный годовой износ гранул не должен превышать 4,5%.

Кроме того, полученные согласно известному способу гранулы обладают относительно невысокими адгезионными свойствами, а эффективность их применения в сооружениях с восходящим направлением фильтрования низка, что объясняется рядом факторов: — поверхность гранул в значительной степени оплавлена, характеризуется малой шероховатостью и по виду близка к поверхности зерен кварцевого песка; — коэффициент формы гранул составляет от 1,29 до 1,17, причем до 30 /р гранул имеют пластинчатую форму; — кажущаяся плотность гранул не превышает 2,0 г/смз.

Наиболее близким техническим решением является способ приготовления керамзиis товой гранулированной загрузки для фильтров очистки воды, включающий введение измельченных пиритных огарков (в количестве от 2 до 4 вес.% от глинистой суспензии) в глинистую суспензию, ее грануляцию в псевдоожиженном слое с последующим обжигом полученных гранул при 1000 — 1250 С.

Способ позволяет несколько повысить адгезионные свойства загрузки за счет получения гранул, имеющих шаровидную фор982723

Табл и ца 1

Ко.пич ест во, агнетита

Характеристика гранул керамзита по отношению к глини стой

Измель чаемость, о

Истираемость, о

П,потность, t-/смь суспензии, вес.3

3,4

0,18

2,56

0,24

3,2

2,84

2,7

0,32

2,6

3,12

0,29

6,9

0,86

3,37

Однако низкая кажущаяся плотность гранул (не превышающая 2 2 г/см ) существенно снижает эффективность использования полученных гранул в качестве загрузки на сооружениях с восходящим напра влением фильтрования. К недостаткам способа относится также и то, что у полученных гранул удельная поверхность невысока, в результате чего их адгезионные свойства недостаточны.

Цель изобретения — повышение адгезионных свойств загрузки и эффективности очистки воды.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве железосодержащей добавки используют магнетит, а процесс обжига осуществляют при 600 — 900 С.

Предпочтительно, магнетит, вводить в количестве 20 — 40 вес.% от глинистой суспензии, с размером железосодержащих добавок от 0,05 до 0,25 мм.

Учитывая, что в соответствии с существующими нормативными данными условиям механической прочности отвечает керамзитовая загрузка, измельчаемость которой не превышает 4%, а истираемость 0,5%, увеличение количества магнетита по отношению к глинистой суспензии сверх

40 вес.% нецелесообразно, так как при этом существенно снижается механическая прочность гранул керамзита.

Во второй серии опытов изменяют температуру обжига гранул керамзита. При этом количество магнетита по отношению к глинистой суспензии (перед грануляцией) составляло 20 вес.%. В зависимости от серии опытов температуру обжига изменяют от 500 до 1000 С.

Целесообразно, размер железосодержащих добавок выбирать в пределах от 0,3 до 1,0 мм.

Пример 1. Приготовление керамзитовой гранулированной загрузки осуществляют на укрупненном экспериментальном грануляторе с псевдоожиженным слоем.

Для изучения механической прочности керамзитовых гранул проводят две серии опытов.

В первой серии изменяют с 10 до 50% весовое количество вводимого в глинистую суспензию магнетита (крупность зерен которого составляла от 0,05 до 0,25 мм), а процесс обжига гранул осуществляют при

750 — 800 С.

Механическую прочность полученных гранул характеризуют их истираемостью и измельчаемостью. Определение этих параметров производят по стандартной методике.

Результаты испытаний механической прочности гранул керамзита приведены в табл. 1.

Как показали результаты опытов, грану45 лы керамзита, обожженные при температуре менее 600 С, не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к фильтрующим загрузкам по механической прочности. Измельчаемость и истираемость гранул при этом превышала стандартные на 4 и 0,5% соот5Î ветственно.

Напротив, с увеличением температуры обжига гранул свыше 600 С прочность гранул увеличивалась и соответствовала нормативным требованиям. Однако с увеличением температуры обжига гранул свыше

55 о

900 С начиналось их вспучивание, что приводило к снижению плотности гранул. Так, если при температуре обжига около 900 С плотность гранул составляла 2,56 г/см, то

982723 при температуре обжига около 1000 С плотность гранул снижалась до 2,24 г/см .

Технологические испытания загрузки, осуществляют на установке фильтрационно-технологического анализа, включающей ряд колонок диаметром 100 мм и высотой

3500 мм.

Одну из колонок загружают керамзитом с плотностью гранул 2, 28 г/смз, а другую— керамзитом, плотностью 2,56 г/см . Эталоном для сравнения служила колонка, загруженная керамзитом, полученным в соответствии с известным способом (т.е. когда в качестве добавки в глинистую суспензию вводили пиритные огарки), с плотностью 2,07 г/см .

Во всех колонках толщина слоя загруз- t5 ки составляла по 2,0 м, а крупность гранул от 0,6 до 2,5 мм.

Таблица 2

Технологические показатели фильтроциклов при фильтровании через керамзитовые загрузки

Показатели

Плотность

2,56 гlсмз

Плотность

2,28 г/смз

Плотность

2,07 г/смз

Начальные потери напора в загрузке, м

0,26

0,29

0,27

Темп прироста потерь напора, см/ч

7,8

5,1

5,3

Продолжительность фильтроцикла, ч

27

Количество очищаемой воды за фильтроцикл, л

2142

1008

1701 согласно известного способа, не менее чем в 2 раза.

Пример 2. На установке фильтрационнотехнологического анализа одну из колонок диаметром 100 мм и высотой 3500 мм загружают гранулированным керамзитом, в котором центры гранулообразования выполнены из магнетита (содержащего, 60—

65 вес.% полутороокисного железа; 40—

35 вес.% кварцевых включений) крупностью от 0,3 до 1,0 мм.

Загрузку изготавливают в лаборатории

55 керамзита домостроительного комбината.

При изготовлении загрузки было отмечено, что использование в качестве центров гранулообразования магнетита крупностью от 0,3

Как видно из приведенных в таблице данных, с уменьшением плотности керамзитовой загрузки снижается эффективность ее использования. Так. при снижении плотности гранул с 2,56 г/смз до 2,28 г/смз (за счет уменьшейия весового количества магнетита, вводимого в глинистую суспензию с

20 вес.% до 10 вес.% либо увеличения температуры обжига гранул свыше 900 ) продолжительность фильтроцикла снижается на 25%.

Вместе с тем, при оптимальных условиях осуществления предлагаемого способа полученная керамзитовая загрузка позволяет увеличить продолжительность фильтроцикла по сравнению с загрузкой, полученной

Через колонки фильтруют в направлении снизу — вверх невскую воду следующего состава: взвешенных веществ 4,2 — 5,1 мг/л; цветность 36 град; рН 7,2.

Скорость фильтрования поддерживают постоянной, равной 8,0 м/ч. Непосредственно перед фильтрованием в очищаемую воду вводят коа гуля нт — сер нокисл ы и алюм и н и и в дозе 6,0 мг/л по А1 0з.

Качество фильтрата соответствует требованиям ГОСТ 2874 — 73 «Вода питьевая» по всем показателям.

Критериями эффективности фильтрующих загрузок служат продолжительность фильтрацикла и количество очищаемой за од и н ф ил ьтро ци кл воды.

Технологические показатели работы керамзитовых загрузок приведены в табл. 2.

982723 до 1,0 мм позволяет получить гранулы керамзита крупностью от 0,6 до 2,5 мм с кажущейся плотностью гранул 3,05 — 3,17 г/смз.

Использование магнетита крупностью меньшей 0,3 мм или большей 1,0 мм приводит к образованию некондиционного фильтрующего материала с размером гранул меньшим 0,6 мм или большим 2,5 мм, т.е. гранул, которые согласно СНиП П--31 — 74 из загрузки должны быть отсеяны.

Загрузка на колонке характеризовалась следующими параметрами: плотность 3,05—

3,12; крупность 0,6 — 2,5 мм; толщина слоя

2,0 м.

Через колонку фильтруют невскую воду слсдукгщего состава: взвешенных веществ

4,2 — -5,1 мг/м; цветность 36 град; рН 7,2.

Скорость фильтрования поддерживают постоянной, равной 8,0 м/ч. Непосредственно перед фильтрованием в очищаемую воду

Таблица 3

Характеристика способа очистки воды

Параметры

Фильт рова ние через гранулированную загрузку из магнетита

Фильтрование через гранулированную ке рамз ито вую заг рузку, выполненную согласно известного способа

Фильтрование через гранулированную керамзитовую загрузку,выполненную согласно изобретения

Начальные потери в загрузке, м

0,38

0,27

0,32

Темп прироста потерь напора„ см/ч

5,4

5,2

7,3

Предельно допустимые потери напора в загрузке, м

3,16

l,54

2,62

Продолжительность

Фильтроцикла, ч

24,5

2386,5

",538,5

2700

Как видно из приведенных в таблице данных, при очистке воды фильтрованием с использованием гранул, полученных согласно предлагаемому техническому решению, эффективность очистки по сравнению с известным способом существенно повышается

Количество очицаемой воды за фильтроцикл,л вводят коагулянт — сернокислый алюминий в дозе 6,0 мг/л по А1зО .

Эталонами для сравнения служат гранулированные загрузки, выполненные из керамзита и магнетита.

Высота загрузок и их крупности идентичны испытуемой загрузке, а плотность соответственно равна: у керамзитовой загрузки (изготовленной в соответствии с известным способом в той же лаборатории керамзита) 2,08 г/см, у магнетитовой загрузки 4,12 г/смз.

Условия эксперимента аналогичны приведенным выше при испытании предлагаемой загрузки.

Критерием эффективности загрузок слу15 жат: продолжительность фильтроцикла и количество очищаемой за 1 фильтроцикл воды.

Результаты экспериментов приведены в табл. 3. за счет увеличения (приблизительно íà 75%) продолжительности фильтроцикла. Это

Я объясняется тем, что при использовании в керамзитовой. загрузке в качестве центров гранулообразования магнетита, кажущаяся плотность гранул увеличивается, а, следо982723

Формула изобретения

Составитель О. Симоненко

Техред И. Верее Корректор О. Билак

Тираж 734 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор В. Иванова

Заказ 9771/9 вательно, и повышаются предельно допустимые потери напора в загрузке при реализации способа.

Таким образом, технологическими и технико-экономическими преимуществами предлагаемого способа является возможность получения керамзитовой загрузки, обладающей,высокими адгезионными свойствами и характеризующейся значительной эффективностью при ее использовании в сооружениях с восходящим направлением фильтрования.

1. Способ приготовления керамзитовой гранулированной загрузки для фильтров очистки воды, включающий введение измельченных железосодержащих добавок в глинистую суспензию, ее грануляцию в псевдоожиженном слое с последующим обжигом полученных гранул, отличающийся тем, что, с целью повышения адгезионных свойств загрузки и повышения эффективности очистки воды, в качестве железосодержащей добавки используют магнетит, а процесс обжига осуществляют при 600—

900 С.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что магнетит вводят в количестве 20—

40 вес.о/в от глинистой суспензии, с размером железосодержащих добавок от 0,05 до 0,25 мм.

3. Способ по и. 1, отличающийся тем, что размер железосодержащих добавок выбирают в пределах от 0,3 до 1,0 мм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мартенсон В. Н., Аюкаев P. И. и др.

15 Дробленный керамзитовый фильтрующий материал для водоочистных фильтров. Куйбышев, 1976, с. 17 — 19,35.

2. Минков В. P. и Фролов В. Ф. Экспериментальное исследование процесса грануляции глинистых суспензий в аппарате с псевдоожиженным слоем. Труды ВНИИСтроймаш, вып. 17, Гатчина, 1977, с. 131—

137 (прототип).