Оптимизация процессов водоподготовки оборотной воды завода по вторичной переработке пластмасс

Abstract

Актуальность. Одной из наиболее актуальных глобальных проблем является вторичная переработка пластиковых отходов, которая невозможна без качественной тщательной промывки отработанного пластика. В настоящее время проблема вторичной переработки пластмассовых изделий поставлена особенно остро. Вследствие этого на предприятиях, ориентированных на вторичную переработку пластмасс, уделяется особое внимание подготовке исходного сырья. Наличие даже небольших количеств загрязнений приводит к ухудшению показателей качества вторичных полимеров (насыпная плотность, прочность, сыпучесть), получаемых в виде флека или регранулята. Для удаления труднорастворимых примесей различной природы используют коагулянты и флокулянты. Отсутствие единой теории применения коагулирующих реагентов и оптимальных режимных параметров водоподготовки вторичной воды влечет за собой избыточные расходы реагентов, что является как технологически, так и экономически невыгодным. При этом на подавляющем большинстве предприятий выбор режимных параметров водоочистки (концентрация реагентов, температура, время коагуляции) осуществляется чисто эмпирически. В свою очередь точный подбор количества реагентов дает возможность максимально увеличить эффективность водоподготовки и обеспечить требования стандартов по их остаточной концентрации в оборотной воде. Проблема оптимизации процесса водоподготовки является, безусловно, актуальной, так как эффективность использования коагулянтов и флокулянтов зависит от большого количества факторов. Вместе с тем использование вероятностно-детерминированного планирования позволяет научнообосновано оптимизировать процесс очистки воды и тем самым исключить перерасход реагентов. Целью исследования является оптимизация режимных параметров очистки оборотной воды предприятия по вторичной переработке пластмасс. Методы: седиментационный анализ, метод вероятностно-детерминированного планирования. Результат. Изучены процессы коагуляции и флокуляции загрязнителей оборотной воды предприятия по вторичной переработке пластмасс. На основе использования принципов вероятностно-детерминированного планирования эксперимента проведен цикл исследований, направленный на установление режимов водоочистки оборотной воды. Установлены кинетические зависимости процесса седиментации в присутствии коагулянта сульфата алюминия и высокомолекулярного катионного низкозарядного флокулянта. Установлены оптимальные режимы коагуляции: расходы коагулянта и флокулянта, температура, продолжительность процесса коагуляции.

Relevance. One of the most pressing global issues is plastic waste recycling, which is impossible without high-quality thorough washing of the waste plastic. Currently, the issues of recycling plastic products are especially acute. As a result, in the enterprises focused on the recycling of plastics, special attention is paid to the preparation of raw materials. The presence of even small amounts of contaminants leads to a deterioration in the quality indicators of secondary polymers (bulk density, strength, flowability) obtained in the form of fleck or regranulate. Coagulants and flocculants are used to remove sparingly soluble impurities of various natures. The absence of a unified theory of the use of coagulating reagents and the optimal operating parameters of secondary water treatment entails excessive consumption of reagents, which is both technologically and economically unprofitable. At the same time, at the overwhelming majority of enterprises, the choice of regime parameters for water treatment (concentration of reagents, temperature, coagulation time) is carried out purely empirically. Precise selection of the reagent quantity makes it possible to maximize the efficiency of water treatment and meet the requirements of standards for their residual concentration in recycled water. The problem of optimizing water treatment is relevant, since the effectiveness of the use of coagulants and flocculants depends on a large number of factors. At the same time, the use of probabilisticdeterministic planning makes it possible to scientifically optimize the water purification and thereby eliminate the overspending of reagents. The propose of the study is to optimize the operating parameters for recycled water purification at an enterprise for recycling plastics. Methods: sedimentation analysis, method of probabilistic-deterministic planning. Result. The processes of coagulation and flocculation of contaminants in recycled water of an enterprise for recycling plastics have been studied. Based on the use of the principles of probabilistic-deterministic planning of the experiment, a cycle of studies was carried out aimed at establishing the regimes of water purification of recycled water. The kinetic dependence of sedimentation in the presence of a coagulant aluminum sulfate and a high-molecular-weight cationic low-charge flocculant was established. The optimal modes of coagulation: costs of coagulant and flocculant, temperature, duration of coagulation, was established.