Способ приготовления керамзитовой гранулированной загрузки для фильтров очистки воды Советский патент 1982 года по МПК B01D23/10 B01D35/06 

Однако низкая кажущаяся плотность гранул (не превышающая 2,2 г/см) существенно снижает эффективность использования полученных гранул в качестве загрузки на сооружениях с восходящим направлением 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.

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

Пример I. Приготовление керамзитовой гранулированной загрузки осуществляют на укрупненном экспери.ментальном 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.

Таблица 1

Учитывая, что в соответствии с существующими нормативными данными условиям механической прочности отвечает керамзитовая загрузка, иамельчаемость которой не превышает 4%, а истираемость 0,5%, увеличение количества магнетита по отношению к глинистой суспензии сверх 40 вес.°/о .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.°/о. В зависимости от серии опытов температуру обжига изменяют от 500 до ЮООС.

Как показали результаты опытов, гранулы 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% соответственно.

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

при температуре обжига около 1000°G 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/см, 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 загрузки составляла по 2,0 м, а крупность гранул от 0,6 до 2,5 мм. Показатели

Плотность 2,56 г/см

Начальные потери напора в загрузке, м

Темп прироста

потерь напора,

см/ч

Продолжительност фильтроцикла, ч

Количество очищаемой воды за фильтроцикл, л

Как видно из приведенных в таблице данных, с уменьщением плотности керамзитовой загрузки снижается эффективность ее использования. Так. при снижении плотности гранул с 2,56 г/см до 2,28 г/см (за счет уменьшения 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: взвещенных 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 коагулянт - сернокислый алюминий в дозе 6,0 мг/л по Al2Oj.

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

Критериями эффективности фильтрующих загрузок служат продолжительность фильтрацикла и количество очищаемой за один фильТроцикл воды.

Технологические показатели работы керамзитовых загрузок приведены в табл. 2.

Таблица 2

Плотность

Плотность 2,28 г/смз 2,07 r/CMi

0,26

7,8 16

1008

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 Bec.Vo полутороокисного железа; 40- 35 вес.% кварцевых включений) крупностью от 0,3 до 1,0 мм.

Загрузку изготавливают в лаборатории керамзита домостроительного комбината. При изготовлении загрузки было отмечено, что использование в качестве центров гранулообразования магнетита крупностью от 0,3 Технологические показатели фильтроциклов при фильтровании через керамзитовые загрузки

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/см. 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 следующего состава: взвещенных 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

Начальные потери в загрузке, м

Темп прироста потерь напора, см/ч

Предельно допустимые потери напора

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

вводят коагулянт - сернокислый алюминий в дозе 6,0 мг/л по .

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/см.

Условия эксперимента аналогичны приведенным выще при испытании предлагаемой загрузки.

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

Результаты экспериментов приведены в табл. 3.

Таблица 3

0,38

0,27 7,3 5,2

за счет увеличения (приблизительно на 75%) продолжительности фильтроцикла Это объясняется тем, что при использовании в керамзитовой- загрузке в качестве центров гранулообразования магнетита, кажущаяся плотность гранул увеличивается, а, следовательно, 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 ,высоки ми адгезионными свойствами и характеризующейся значительной эффективностью при ее использовании в сооружениях с восходящим направлением фильтрования.

Формула изобретения

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

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

материал для водоочистных фильтров. Куйбыщев, 1976, с. 17-19,35.

2.Минков В, Р. и Фролов В. Ф. Экспериментальное исследование процесса грануляции глинистых суспензий в аппарате с псевдоожиженным слоел. Труды ВНИИСтроймащ, вып. 17, Гатчина, 1977, с. 131 - 137 (прототип).