Лабораторные испытания флокулянтов
Лабораторные испытания — первый шаг при закупке реагентов для решения задач производства. В статье подробно разберём особенности лабораторных испытаний флокулянтов. Также расскажем, с какими сложностями можно столкнуться и как их избежать.
Что такое лабораторные испытания и какую задачу они решают
Лабораторные испытания (ЛИ) — ряд экспериментов, в ходе которых проверяется способность реагента (флокулянта) решить задачу производства. Например, очистить сточные воды на комбинате или пульпу в горнорудной промышленности.Специалисты тестируют флокулянты на пробах конкретного производства, чтобы подобрать подходящий реагент и дозировку.
Статья по теме: «Что такое флокулянты»
С помощью лабораторных испытаний можно:
- заменить используемый реагент. При такой задаче в ходе ЛИ нужно будет проанализировать ранее использованную марку флокулянта и сравнить с ним результаты нового реагента;
- подобрать реагент впервые. В таких случаях заказчик просит подобрать реагент, эффективный для определённого типа задач, с которыми он сталкивается на производстве. В ходе ЛИ анализируют состав загрязнения и подбирают из линейки флокулянт, который покажет наилучший результат при минимальном расходе.
«Виды задач бывают разные, но в любом случае мы попробуем несколько модификаций наших реагентов. Мы сравниваем результаты с другими марками и предоставляем заказчику полную информацию. Он может заметить в результатах что-то неочевидное для нас, но важное для производства».
Юлия Залыбина, инженер технической поддержки «НПО БиоМикроГели»
Кто и зачем проводит лабораторные испытания
ЛИ проводят для заказчиков — например, промышленных предприятий или комбинатов. Также производители реагентов проводят ЛИ для себя, чтобы тестировать собственные разработки.Производства, предприятия, комбинаты — заказчики
Промышленные предприятия заказывают лабораторные испытания, чтобы протестировать новый реагент. Таким образом они могут решать несколько задач:- оптимизация ресурсов. Отделы закупок изучают рынок, чтобы найти более выгодное решение. Сэкономить можно за счёт стоимости реагента, уменьшения дозировки или возможности избежать штрафов при соблюдении норм законодательства;
- внедрение инноваций. У крупных производств есть отделы, которые занимаются поиском и внедрением новых технологий. Предприятия приглашают разработчиков таких решений на свои объекты, чтобы испытывать изобретения на практике;
- изменение технологии производства. Из-за этого возникают новые условия, в которых предыдущие решения работают не так эффективно;
- первая закупка флокулянта. Заказчик присылает образец загрязненной воды, просит подобрать флокулянт из ассортимента производителя и запрашивает отчёты с результатами. Такие заказчики изучают результаты и либо сразу берут подобранный производителем реагент, либо зовут исполнителя провести уже опытно-промышленные испытания (ОПИ). Если заказчик проводит тендер, лабораторные испытания могут быть обязательным условием для участия.
Выполнять ЛИ может как начальник лаборатории или очистных сооружений, так и инженер-химик или лаборант. Если на производстве нет отдельного лабораторного подразделения, тогда ЛИ делегируют поставщику реагентов, а ответственным становится руководитель предприятия.
Производители, поставщики реагентов — исполнители
Производители реагентов проводят лабораторные испытания для заказчиков, а также для себя, чтобы протестировать новые продукты, понять принцип их действия и оценить эффективность.В лаборатории «НПО БиоМикроГели» для этого есть модельные загрязнения, на которых инженеры-технологи испытывают разрабатываемые реагенты. Это искусственные загрязнения, которые создают в лаборатории. Например, эмульсия с содержанием нефтепродуктов, суспензия с глинами или комплексное загрязнение с твёрдыми взвешенными частицами и маслами.
Эффективность реагента оценивают по выбранным показателям: скорости осаждения осадка, мутности слива, плотности осадков, остаточному содержанию нефтепродуктов.
У производителя или поставщика реагентов ЛИ проводят специалисты с практическим опытом в данной сфере. В «НПО БиоМикроГели» лабораторные испытания проводят сотрудники с высшим профильным образованием и опытом в водоочистке. Каждый специалист понимает принципы работы очистного оборудования, технологии действия реагентов в разных условиях. В составе команды есть химик-аналитик с опытом работы на очистных сооружениях и инженер-эколог с опытом работы в разработке флокулянтов Биомикрогели®.
Есть лаборатория, которая занимается проведением ЛИ для заказчиков. Также R&D−центр, который занимается внутренними ЛИ флокулянтов Биомикрогели®.
Теория лабораторных испытаний
Процесс поэтапно
Для начала предприятие (заказчик) направляет поставщику (исполнителю) задание — заменить текущий реагент или подобрать новый. Заказчик описывает технические характеристики своего предприятия: например, тип очистного оборудования, объёмы сбрасываемой воды и другие параметры. Также он предоставляет пробу загрязнённой воды или образцы другой среды — присылает в лабораторию исполнителя транспортной компанией.На основе техзадания и анализа загрязнений исполнитель подбирает несколько флокулянтов из линейки своей продукции и проводит лабораторные испытания, по результатам которых подбирает подходящий реагент и его дозировку.
По итогу ЛИ заказчик может попросить стороннюю лабораторию провести независимый анализ полученных исполнителем результатов.
Документы
Для любых лабораторных испытаний нужно оформить:- программу испытаний. В ней описывают все вводные: цели и задачи испытаний, для какого производства они будут проводиться, в каких условиях, каким оборудованием. Также фиксируют регламент, по которому будут проводить лабораторные испытания. Подробнее узнать, что такое регламент, можно в следующем разделе — на примерах из практики «НПО БиоМикроГели»;
- отчёт о результатах испытаний. В этом документе описывают процесс и результаты испытаний. Это удобно для всех участников, потому что можно проследить этапы ЛИ и увидеть, к чему они привели. Фото- и видеофиксация помогает заказчику визуально оценить эффект очистки — без анализа химических формул, составов и дозировок. Часто для внутренних ЛИ производителя реагентов отчёт и протокол — это один документ;
- протокол ЛИ. Составляют только для внутренних ЛИ производителя реагентов — например, при проверке свойств флокулянта. Здесь фиксируют процесс проведения испытаний. Каждый этап записывают, делают фото или видео.
Условия качественного лабораторного испытания
В целом залог достоверного результата ЛИ — верные данные от заказчика, опыт и квалификация в водоочистке от исполнителя.- От заказчика ожидается самое главное — предоставить в техническом задании реальные данные. Это поможет подобрать подходящий флокулянт и его дозировку. То, насколько компания будет открыта, напрямую влияет на результат ЛИ. Чем больше честности, тем выше шанс решения задачи производства.
Также заказчик должен быть на связи на протяжении всего сотрудничества. Он отбирает необходимые пробы и предоставляет доступ к очистным сооружениям. Без постоянной обратной связи процесс ЛИ и поставки реагента могут затянуться на неопределённый срок.
- Ответственность со стороны поставщика (исполнителя) в том, чтобы качественно провести ЛИ — в соответствии с регламентом и вводными условиями от заказчика. Также важно понятно донести до заказчика, что значат результаты и как их улучшить, какой флокулянт подходит и в какой дозировке.
Законодательство
Только для пищевой промышленности ЛИ — обязательная процедура. В остальных случаях при проведении испытаний предприятия опираются на законодательство своей сферы промышленности.Если вода, которую нужно очистить, используется повторно в циклах производства и не выходит за его пределы, руководствуются внутренними требованиями к ЛИ.
Практика лабораторных испытаний: кейсы «НПО БиоМикроГели»
На кейсах из опыта «НПО БиоМикроГели» покажем все шаги ЛИ и специфику в зависимости от сферы промышленности.Приведённые кейсы не универсальны. Итоговые показатели напрямую зависят от конкретного загрязнения и задачи производства. Поэтому выводы, которые указаны в конце каждого кейса, могут отличаться, даже если вы в точности повторите описанный опыт.
Кейс №1. Нефтяная промышленность
Какие условия
Попутно-добываемые сточные воды на выходе с первой ступени сепарации и после отстойника пластовой воды на очистных сооружениях при нефтегазодобывающем управлении (НГДУ) недостаточно очищены. Из-за высокой вязкости нефти на данном месторождении в процессе подготовки нефти её могут нагревать до 85 °С.
Какую задачу требовалось решить
С помощью ЛИ подобрать флокулянт для очистки попутно-добываемых сточных вод.
Что использовали
Флокулянты Биомикрогели® линейки BMG-C2 — эффективны для очистки от нефтепродуктов.
Как проводили лабораторные испытания
Для начала обработали пробы рабочим раствором коагулянта. Он слепляет посторонние частицы, содержащиеся в воде. Добавили флокулянт линейки BMG-C2. Перемешали всё флокуляционным методом.
Затем дали пробе отстояться, чтобы определить объём уплотнённого осадка. Удалили осадок через фильтр и определили остаточное содержание нефтепродуктов.
Что получили в результате
Слева — загрязнённая вода, справа — после реагентной обработки
Точка отбора пробы воды | Исходное значение (мг/дм³) | Значение после реагентной обработки (мг/дм³) |
После сепаратора | 1285,2 | 0,8 |
После отстойника пластовой воды |
60 |
0,2 |
Какой вывод сделали по итогу кейса
По результатам лабораторных испытаний по очистке попутно-добываемых сточных вод на очистных сооружениях НГДУ наиболее эффективный метод очистки реагентный — коагулянт и флокулянт линейки BMG-C2.
Кейс №2. Железнодорожная промышленность
Какие условия
Сточная вода очистных сооружений локомотивного депо недостаточно очищена для сброса в систему городской канализации. Исходная вода с низким рН, из-за чего основной действующий компонент реагента не растворяется в ней.
Какую задачу требовалось решить
С помощью ЛИ подобрать флокулянт для очистки нефтесодержащих сточных вод до допустимых показателей.
Что использовали:
- коагулянт для очистки хозяйственной и питьевой воды;
- флокулянты Биомикрогели® линейки BMG-C2 — эффективны в очистке воды от нефтепродуктов.
Из-за низкого значения рН воды ещё до ЛИ мы обработали её рабочим раствором щёлочи и скорректировали показатель рН до нейтрального.
Затем приступили к стандартной последовательности действий. Обработали образец воды раствором коагулянта. Далее добавили раствор флокулянта линейки BMG-C2. Главное при добавлении реагентов в воду — интенсивно перемешивать.
Дальше наблюдали за пробой воды — нужно определить время, за которое доля осадка достигнет 10% от объёма лабораторного стакана. Это происходит так: засекаем время секундомером и смотрим, за какое время выделяется и опускается осадок. Для разных загрязнений допустимо разное время. Как только осадок достиг нужного объёма, определяем мутность воды с помощью мутномера и проливаем через фильтровальную бумагу.
По договорённости с заказчиком очищенный образец воды оценивали ещё и в сторонней аккредитованной лаборатории.
Что получили в результате
Слева — загрязнённая вода, справа — очищенная реагентами
|
Загрязнённая вода |
Очищенная вода |
Водородный показатель (ед. рН) |
3,2 |
0,8 |
Мутность (FNU) |
130 |
0,2 |
Результаты лабораторных испытаний очистки сточных вод по содержанию нефтепродуктов:
Загрязнённая вода (мг/дм³) |
Очищенная вода (мг/дм³) |
|
По результатам лаборатории заказчика |
≤50 |
2,3 |
По результатам сторонней лаборатории |
61 |
0,15 |
В результате ЛИ выявили, что использование реагентной схемы с применением флокулянта Биомикрогели® позволяет снизить дозу коагулянта более чем в два раза, а также значительно сократить продолжительность отстаивания при осветлении воды.
Какой вывод сделали из этого кейса
Нефтесодержащие сточные воды с низким значением показателя рН приводят к ряду негативных последствий, таких как:
- низкая эффективность процесса коагуляции;
- снижение эффективности очистки по показателю «нефтепродукты»;
- увеличение концентрации алюминия в осветлённой воде;
- несоответствие значения показателя рН при сбросе в систему хозяйственно-бытовой канализации.
Кейс №3. Металлургическая промышленность
Какие условия
Промывная вода на металлургическом производстве содержит высокую концентрацию смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ).
Какую задачу требовалось решить
С помощью ЛИ подобрать флокулянт для очистки воды от масляных загрязнений.
Что использовали
Флокулянты Биомикрогели® линейки BMG-Р2 — разделяют даже стабильные водомасляные эмульсии.
Как проводили лабораторные испытания
Для отделения масляных компонентов от воды нужно применить многоступенчатую работу с реагентами. Сначала мы добавили в образец загрязнённой воды флокулянт Биомикрогели® линейки BMG-Р2, чтобы капсулировать загрязнение.
Далее нужно сформировать из капсулированных элементов хлопья (флокулы). Для этого добавили коагулянт. Затем нужно укрупнить флокулы — добавили катионный полиакриламид. Главное на каждом этапе — тщательно перемешивать растворы.
Активную часть лабораторного испытания на этом завершили. Оставили обработанный образец отстаиваться в течение часа.
Что получили в результате
Слева — исходный раствор с содержанием СОЖ, справа — обработанный образец
Загрязнённая вода |
Очищенная вода | |
Водородный показатель (ед. рН) |
9 |
7,8 |
Степень очистки (прозрачность) |
мутная |
прозрачная |
В результате ЛИ выявили, что применение реагентов Биомикрогели® помогает очистить промывной раствор с содержанием СОЖ. После обработки пробы сформировалось 30% осадков от объёма ёмкости — процент зависит от изначальной концентрации загрязняющих веществ.
Какой вывод сделали из этого кейса
Снизить концентрацию загрязняющих веществ ещё до реагентной очистки можно подбором соответствующего фильтровального оборудования для обезвоживания осадка. Количество осадка может быть уменьшено с 30 до 5–10%. Полученный осадок безопасно утилизировать в системе канализации предприятия.
Кейс №4. Горнорудная промышленность
Какие условия
Осаждение пульпы на предприятии горнорудной промышленности — содержание твёрдых взвешенных частиц (ТВЧ) составляет 30–40%. Заказчик использовал флокулянт зарубежного производителя. Данная компания уходит с российского рынка, заказчику нужна замена реагента.
Какую задачу требовалось решить
С помощью ЛИ определить, возможно ли применять флокулянты Биомикрогели® на данном предприятии вместо флокулянтов зарубежного производителя.
Что использовали:
- коагулянт;
- флокулянт зарубежного производителя;
- флокулянты Биомикрогели® линейки BMG-X2. Всего протестировали девять вариантов, которые справляются с широким спектром загрязнений, подходят для обезвоживания, уплотнения осадка.
В ходе ЛИ мы проводили сравнение с уже используемым флокулянтом заказчика. Сложность заключалась в том, что дозировки этого реагента нам были неизвестны, поэтому их пришлось определять экспериментальным путём в ходе ЛИ.
При тестировании флокулянтов Биомикрогели® линейки BMG-X2 действовали в такой последовательности:
- Тщательно перемешали пробы пульпы в канистре до полного растворения и образования гомогенного раствора.
- Отобрали пробу воды в стакан.
- Измерили уровень рН.
- Добавили коагулянт, перемешали.
- Добавили реагент BMG Х2, перемешали.
- Дали отстояться обработанным пробам до полного оседания пульпы.
- Замерили время оседания пульпы.
- Визуально оценили осветлённую часть пульпы.
- Тщательно перемешали пробы пульпы в канистре до полного растворения и образования гомогенного раствора.
- Отобрали пробу воды в стакан.
- Измерили уровень рН.
- Добавили реагент, перемешали.
- Дали отстояться обработанным пробам до полного оседания пульпы.
- Замерили время оседания пульпы.
- Визуально оценили осветлённую часть пульпы.
Что получили в результате
Образцы пульпы хвостов и концентрата до и после суток отстаивания с флокулянтом Биомикрогели®
В результате ЛИ наилучший результат показал один из реагентов линейки BMG-X2.
Если сравнить используемый реагент заказчика и реагент линейки BMG-X2, при одинаковых дозировках пульпы последний показывает лучшие результаты по скорости осаждения.
Какой вывод сделали по итогу кейса
Применение только стандартных флокулянтов при осаждении пульпы позволяет снизить объём твёрдого осадка до 0,5%.
При использовании связки «коагулянт + флокулянт» удалось достичь полностью прозрачной воды. Данная процедура позволит вернуть практически весь продукт в производственный цикл, уменьшить нагрузку по твёрдым веществам на хвостохранилище и уменьшить затраты на подготовку оборотной воды.
Какие сложности могут возникнуть и как их избежать
Разберём факторы, которые могут негативно повлиять на процесс или результат лабораторных испытаний.- Неправильный забор пробы. При нарушении условий взятия пробы или её доставки загрязнения могут менять свои свойства. Именно поэтому обычно ЛИ стараются проводить на предприятии.
- Невозможно подобрать универсальный реагент. Заказчик ожидает, что один реагент будет решать все задачи производства вне зависимости от свойств обрабатываемой среды. Однако даже на производствах одной и той же компании могут быть совершенно разные составы воды. Из-за этого флокулянт для первого производства уже не подойдёт второму.
- Сложно интерпретировать результаты ЛИ. Бывает, что результат испытаний на пробе один, а на предприятии — другой. Это происходит из-за некорректных данных с производства либо трудностей при проведении ЛИ.
- Невозможно воспроизвести состав загрязнения. Если при ЛИ сотрудники исполнителя воспроизводят модельное загрязнение только по ТЗ, без пробы воды от заказчика, результат может быть недостоверным. На предприятии флокулянт может дать другую реакцию, часто непредсказуемую. Также подобранный дистанционно флокулянт может не подойти из-за неточностей в ТЗ или искажения данных.
- Нарушение технологии. К каждому реагенту от производителя есть инструкция по применению. Если не следовать рекомендациям, результаты применения реагента могут отличаться от заявленных. Такие ошибки допускают сотрудники, которые раньше не занимались тестированием химических составов. Важно соблюдать указанные в инструкции время, температуру и скорость перемешивания, а также жёсткость воды и другие обязательные условия для приготовления рабочего раствора.
«Органические реагенты, например полимерные, надо засыпать медленно в поток вращающейся жидкости. Они будут растворяться хорошо только в воронке. Если их бросить в спокойную воду, они слипнутся комком и растворятся только спустя два часа. При правильном процессе это можно сделать за 10–15 минут».
Юлия Залыбина, инженер технической поддержки «НПО БиоМикроГели» - Недостаток необходимого оборудования. Например, отсутствие стеклянных стаканов или палочек для перемешивания. Из таких мелочей складывается качественный результат. Специалисты «НПО БиоМикроГели» выезжают на тестирования с оборудованием, список которого согласовывается заранее с заказчиком. Например, это может быть перемешивающее устройство, измеритель температуры, pH или мутности.
- Риск ошибочного расчёта или проведения ЛИ. При самостоятельном тестировании предприятие ограничено теми флокулянтами и рекомендациями, которые предоставляет исполнитель. Специалисты «НПО БиоМикроГели» проводят ЛИ по инструкции, пробуют разные линейки реагентов, подбирают дозировки. При необходимости даже модифицируют состав флокулянта под конкретную задачу.
Юлия Залыбина, инженер технической поддержки «НПО БиоМикроГели»
Резюме: что такое лабораторные испытания и как их проводят
Лабораторные испытания флокулянтов нужны для определения наиболее эффективного реагента для конкретного производства. Обычно их проводят для улучшения технологий производства или оптимизации расходов.В процессе ЛИ важно чётко определить задачу, которую необходимо решить, и учесть сферу предприятия заказчика. Также нужно внимательно отнестись к инструкции производителя реагентов, квалификации лабораторных сотрудников, хранению образцов и условиям эксплуатации оборудования.
Если вам нужны экологичные флокулянты российского производства или эксперты для проведения лабораторных испытаний на предприятии, оставляйте заявку.
Следующий шаг после лабораторных испытаний — опытно-промышленные испытания (ОПИ). В отдельной статье подробно рассказали, что нужно подготовить и как их проводить.
Если хотите знать больше о промышленной очистке воды, читайте и другие статьи в нашем блоге.