Hidrológiai tájékoztató, 1983

1. szám, április - ÁLTALÁNOS VONATKOZÁSÚ CIKKEK - Koóné Dravecz Márta: Habzásgátló vegyszerek optimális hatásfokának meghatározása papírgyárak biológiai szennyvíztisztítása során

Az oldott és kolloidálisan oldott szennyezőanyagokat tartalmazó cellulózgyári szennyvizek a biológiai szennyvíztisztító műre kerülnek. A tisztítandó szennyvíz anyagi minőségétől, hőmérsékletétől, pH-értékétől, a biológiai tisztítás technológiájától függően kisebb-nagyobb mértékű habzás következhet be a semlegesítőnél, az eleveniszapos és a reaktiváló medencéknél. A habzás okai elsősorban a következők: — a szennyvíz nagy rost-, lúg-, karbonát-!, lignin és más jellegű szennyeződés tartalma; — légbefúvással történő vegyszerbekeverés; — az aerob bomlási folyamatok elősegítésére, felgyorsítására mechanikus úton — keveréssel — történő levegőbevitel [2—4]. A biológiai szennyvíztisztító műnél ez utóbbi folyamat okoz a leggyakrabban problémát. A levegőbevitel ugyanis automatikusan szabályozható rotorokkal történik. A keverés hatására a víz apró cseppekre bomlik, és ezáltal levegővel telítődik. Az elragadott levegő igyekszik a felszínre jutni, és habzást idéz elő. A folyadékfázis felett kialakuló stabilis hab viszont megakadályozza, hogy az atmoszféra oxigénje a folyadékba jusson [5]. E mellett a habzás gátolja az ülepedést is, ami a gazdaságos üzemeltetést akadályozza. A habzás kiküszöbölése vegyszerekkel Többféle habzásgátló ismeretes — termikus, mechanikus, vegyszeres —, de stabilis habok megszüntetésére a legelterjedtebben alkalmazott módszer a vegyi kezelés. Előnye, hogy a habzásra hajlamos folyadékokhoz adva a vegyszert, a folyadékfilmben koncentrálódva csökkenti annak stabilitását, illetve a határfelületi fázisból kiszorítja a habképzőket. A habzásgátlók jellemző alkotórészei általában fémszappanok, szilikonok, poliglikolészterek, poliglikolzsírsav-keverékek, nemionos zsírkeverékek. Oldhatóságuk alapján két csoportra oszthatók: — oldhatók a habrendszer folyadékjában; — nem oldhatók a habrendszer folyadékjában. A habzásgátlók jól oldhatók vagy diszpergálhatók, jó fedő-, felületösszehúzó és orientáló képességűek, és csekély illékonyságúak. E tulajdonságaik eredményezik, hogy kis mennyiségben adagolva is gyorsan hatékonyak [G]. Az egyes habzásgátló vegyszerek optimális adagolasi arányát kísérletekkel kell meghatározni, mert a habtérfogat állandóságát a habzó anyag minősége, a folyadékfázis felületi feszültsége, belső súrlódása és a folyadékhártyák szerkezete határozza meg. Ha dinamikus körülmények között stacionárius állapotban a folyadékból kialakult jól definiált stabil habhoz a fenti meghatározó tényezők valamelyikére vagy mindegyikére kedvezően ható anyagot juttatunk a rendszerbe, akkor lecsökken a habállandóság, és bekövetkezik a hab kollapszusa. E fizikai-kémiai, kolloidkémiai folyamatok ismeretére alapozva dolgoztuk ki laboratóriumunkban azt a vizsgálati módszert, mellyel az üzemi körülményeket imitálva vizsgálhatjuk az egyes cégek által ajánlott habzásgátló vegyszereket. Mérési módszer A vizsgálandó helyről származó friss átlagmintából 100 ml-es, beosztással ellátott üveghengerbe 500 ml biológiai szennyvíziszapot mérünk, és belehelyezünk egy függőleges tengelyű laboratóriumi keverőt úgy, hogy a keverőkarok éppen a folyadékfelszín alatt legyenek. Ezzel biztosíthatjuk a levegő egyenletes és finom porlasztását. Bekapcsoljuk a keverő motorját, és 10 percig 250 ford/perc fordulatszámmal kevertetjük a mintát — a turbinakeverőhöz hasonló viszonyokat biztosítva ezzel. A 10 perc elteltével, amikor már beállt a stacionárius állapot, leolvassuk a habtérfogatot, majd hozzáadjuk az előre elkészített kívánt töménységű habzásgátló vegyszert. A beadagolástól számítva percenként mért habtérfogatot az idő függvényében grafikusan ábrázoljuk. Az így kapott görbék alapján meghatározzuk a vizsgált habzásgátló vegyszer optimális adagolási koncentrációját, vagyis azt a töménységet, ahol a habtérfogat a kiindulási habtérfogat 20%-a, vagy ezen érték alá csökken. Kísérleti eredmények és értékelésük Kísérleteinket 6-féle habzásgátló vegyszerrel végeztük, amelyek közül 5 vízben oldódó felületaktív anyag, 1 pedig folyadékban részlegesen oldódó, emulziót képző adalék volt. A mérések koncentrációtartományát a vízoldható habzásgátlóknál 5—20 mg/l között változtattuk, míg a részlegesen oldható esetén a minimális adagolási arányt az anyag egy cseppjének súlya határozta meg. A mérési eredményekből levont következtetések az 1. táblázatban láthatók. 1. táblázat A különböző habzásgátló vegyszerek hatásfokának vizsgálata A 80% habkollapszushoz szükséges Minta neve idő az adagolt mennyiség Minta neve függvényében, (sec.) 5 mg/l 10 mg/l 15 mg/l 20 mg/l FOAM TROLL 3009 240 FOAM TROLL HT — FOAM TROLL 74—E 150 FOAM TROLI. 260—C 30 18 — BUBLEX 123 108 60 108 48 Adagolt mennyiség 7,34 mg/l 14,67 mg/l 29,34 mg/l FOAM TROLL 300—82 — 120 48 A táblázatból kitűnik, hogy a Betz cég által ajánlott FOAM TROLL készítmények közül a legjobb hatásfokú — a vizsgált habzásgátlók közül is a legideálisabb — a FOAM TROLL 260—C márkanevű, amely már fél perc alatt 10 mg 1 koncentrációban a habtérfogat több mint 80%-át, 15 mg/l adagolási arány esetén pedig 93%át „töri meg". Közel hasonló tulajdonságokkal rendelkezik a Hispano Quimica cég BUBLEX 123 márkanevű habzásgátló vegyszere, mely alkalmazásakor 20 mg/l töménységű oldat adagolása esetén gyakorlatilag tiszta folyadékfelszín alakul ki. Az eredeti koncentrációban adagolt FOM TROLL 300—82 habzásgátló vegyszer mérési eredményei azt mutatták, hogy gazdaságos adagolási tartományban nem alkalmazható jó hatásfokkal. 2. táblázat A hab kollapszusának sebességi állandói a kezdeti szakaszban (k) Minta neve Adagolt mennyiség, mg/l Minta neve 5 mg/l 10 mg/l 15 mg/l 20 mg/l FOAM TROLL 300—9 —1,77 — 2,30 — 0,74 —2,88 FOAM TROLL HT —2,53 — 2,38 — 0,31 — FOAM TROLL —2,53 — 0,31 74—E —2,77 — 0,30 — 0,77 —0,55 FOAM TROLL —2,77 — 0,30 260—C —7,10 —13,80 —27,60 — BUBLEX 123 —3,83 — 4,14 — 3,51 —6,14 Adagolt mennyiség 7,34 mg/l 14,67 mg/l 29,34 mg/l FOAM TROLL 300—82 —2,06 —2,76 —3,74 10