Документ описывает исследования по обработке сапропеля в роторно-импульсных аппаратах для оценки стабильности и выхода гуминовых кислот. Эксперименты проводились с различными методами обработки, и результаты показали, что использование роторного импульсного аппарата значительно повышает выход гуминовых кислот. Выводы включают рекомендации по улучшению процесса обработки и повышению стабильности суспензии сапропеля.

1. ОБРАБОТКА САПРОПЕЛЯ в
РОТОРНО-ИМПУЛЬСНЫХ
АППАРАТАХ
Заказчик: **********
Москва, Тамбов
2012

2. Содержание
Содержание
1. Введение
2. Перечень экспериментов
3. Схема проведения экспериментов
4. Исследование стабильности
5. Исследование сапропеля на
liquids treatment
предмет выхода гуминовых кислот
DEWA –
6. Выводы и рекомендации
http://dewa.ru 2

3. Введение
Введение
 Основание для проведения
экспериментов
 Договор №******
 Цели экспериментов
 Оценка стабильности сапропеля
после обработки в РИА
liquids treatment
DEWA –
 Оценка выхода гуминовых кислот
после обработки в РИА
http://dewa.ru 3

4. Перечень экспериментов
Перечень экспериментов
1. Обработка сапропеля в роторном импульсном
аппарате за несколько циклов.
1. Обработка сапропеля в роторном импульсном
аппарате без разбавления водой.
2. Обработка в роторном импульсном аппарате
суспензии 50% сапропеля +50% воды + щелочь
(KOH).
3. Обработка в емкости с ленточной мешалкой
суспензии 50% сапропеля +50% воды + щелочь
(KOH).
2. Исследование влияния видов и интенсивности
liquids treatment
обработки суспензии сапропеля.
DEWA –
1. Исследование полученных образцов суспензии на
расслоение в течение 2 суток.
2. Анализ полученных образцов суспензии на
содержание гуминовых кислот.
3. Определение рН в образцах суспензии.
http://dewa.ru 4

5. Схема РИА
Схема РИА
 Обрабатываемая жидкость подается под
давлением через входной патрубок 7 в полость
ротора 1, проходит через каналы ротора 2, каналы
статора 4, рабочую камеру, образованную
корпусом 5 и крышкой 6 и выходит из аппарата
через выходной патрубок 8.
 При вращении ротора, его каналы периодически
совмещаются с каналами статора. Выходя из
каналов статора, жидкость собирается в рабочей
камере и выводится через выходной патрубок.
 В период времени, когда каналы ротора
перекрыты стенкой статора, в полости ротора
давление возрастает, а при совмещении канала
ротора с каналом статора давление за короткий
промежуток времени сбрасывается и в результате
этого в канал статора распространяется импульс
давления.
Скорость потока жидкости в канале статора
liquids treatment

является переменной величиной. При
распространении в канале статора импульса
DEWA –
избыточного давления, вслед за ним возникает
Схема роторного импульсного кратковременный импульс пониженного
аппарата: («отрицательного») давления, так как совмещение
1 - ротор; 2 - каналы ротора; 3 - каналов ротора и статора завершилось, и подача
статор; 4 - каналы статора; жидкости в канал статора происходит только за
5 - корпус; 6 - крышка; 7 - входной счет «транзитного» течения из радиального зазора
патрубок; между ротором и статором.
8 - выходной патрубок
http://dewa.ru 5

6. Технологическая схема включения РИА-150М
Технологическая схема включения РИА-150М
liquids treatment
DEWA –
http://dewa.ru 6

7. Схема установки (описание)
Схема установки (описание)
 Технологическая схема лабораторной установки для обработки суспензии
сапропеля построена на базе роторного импульсного аппарата РИА-150М
(стр.6).
 Обрабатываемые компоненты подаются через краны (поз. 1 и поз. 2) в
емкость (поз.3) или при снятой верхней крышке емкости.
 При закрытых кранах (поз. 1, 2, 5, 7, 10, 13, 14) и включённом
шестеренном насосе (поз. 8) производится предварительное
перемешивание компонентов и удаление из суспензии воздуха через
воздухоотводчик поз. 4.
 Суспензия при помощи насоса (поз. 8) и открытых кранах (поз. 6, 10,13)
(остальные краны при этом закрыты) подаётся в роторный импульсный
аппарат (поз. 11), где происходит основная обработка компонентов.
 Обработка компонентов может осуществляться в циклическом режиме по
замкнутому контуру перекачиванием их из емкости (поз.3) насосом (поз.
liquids treatment
8) через роторный импульсный аппарат (поз. 11) обратно в емкость
(поз.3).
DEWA –
 После прохождения компонентами необходимого для обработки числа
циклов производится удаление суспензии через кран (поз. 12). Так же,
слив суспензии может производиться через краны поз. 5, 7 и 14. Через
кран (поз. 14) может производиться отбор проб.
 С помощью датчиков поз. 15, 16, 17, 18 производится измерение
давления, температуры и расхода компонентов во время
технологического процесса обработки суспензии или других
вспомогательных операций.
http://dewa.ru 7

8. Способы обработки суспензии
Способы обработки суспензии
 Обработка водной суспензии
сапропеля осуществлялось двумя
способами:
 Вариант 1 – лопастной мешалкой в
ёмкостном аппарате (2 пробы)
 Вариант 2 – роторно-импульсным
аппаратом РИА-150М (1+3 пробы)
liquids treatment
DEWA –
 Контрольный образец, полученный
методом холодного травления (1
проба)
http://dewa.ru 8

9. Получение контрольного образца
Получение контрольного образца
 Контрольная проба получена
методом холодного травления по
рецептуре Заказчика. Контрольная
проба готовилась следующим
образом.
 8 грамм КOH (гранулы) растворяются в 2
литрах H2O (дистиллированная вода).
 В щелочной раствор воды добавляется 1
liquids treatment
литр сапропеля. Раствор должен
DEWA –
закрывать поверхность сапропеля
полностью.
 Образец выдерживался трое суток.
http://dewa.ru 9

10. Обработка сапропеля в лопастной мешалке
Обработка сапропеля в лопастной мешалке
 Приготовление водной суспензии
сапропеля в лопастной мешалке
осуществлялось следующим образом:
 в воду добавляли КОН из расчета 4 гр.
щелочи на 1 литр воды. Затем в воду
загружали сапропель в соотношении
50%:50% по объему.
 Перемешивание осуществляли с помощью
лопастной мешалки в течение 40 секунд и
liquids treatment
120 секунд.
DEWA –
 После каждого этапа обработки отбирались
образцы суспензии сапропеля. Всего 2
пробы после обработки в ленточной
мешалке.
http://dewa.ru 10

11. Обработка сапропеля в РИА-150М
Обработка сапропеля в РИА-150М
 Технология получения водной суспензии сапропеля в
РИА-150М (кавитационная обработка) заключалась в
следующем:
 В 4 литрах воды растворяли 16 гр. КОН.
 В емкость 3 (слайд 5) загружали щелочной раствор воды и
сапропель в соотношении 50%:50% по объему.
 Из емкости 3 суспензия подавалась шестеренным насосом 8
под давлением в РИА (поз11 на слайде 5), затем суспензия
поступала обратно в емкость.
 Для предварительного перемешивания суспензия была
обработана без кавитации, для чего весь объем суспензии
был направлен через ротор РИА при слабой подаче насоса.
liquids treatment
 После предварительного смешивания суспензия
обрабатывалась в РИА на трёх этапах обработки,
DEWA –
пропусканием ее через РИА: 4 раза (цикла), 10 раз (циклов),
36 раз (циклов).
 После каждого этапа обработки отбирались образцы
суспензии сапропеля. Всего 4 пробы: 1 – предварительное
смешивание, 3 - с кавитационной обработкой.
http://dewa.ru 11

12. Перечень отобранных проб
Перечень отобранных проб
 Контрольный образец – сапропель, обработанный «холодным
травлением».
 Состав: 2л. дистиллированной воды + 1л. сапропеля + 8гр. щёлочи.
 №1 50% сапропеля + 50% воды + щёлочь = 4л. сапропеля + 4л. воды +
16 гр. щёлочи.
 1 цикл обработки без кавитации в РИА 150 М.
 №2 50% сапропеля + 50% воды + щёлочь = 4л. сапропеля + 4л. воды +
16 гр. щёлочи.
 4 цикла, время кавитационной обработки 40с в РИА 150 М.
 №3 50% сапропеля + 50% воды + щёлочь = 4л. сапропеля + 4л. воды +
16 гр. щёлочи.
 Время кавитационной обработки 2 мин., 10 циклов РИА 150 М.
 №4 50% сапропеля + 50% воды + щёлочь = 4л. сапропеля + 4л. воды +
16 гр. щёлочи.
 Время кавитационной обработки 7 мин., 36 циклов в РИА 150 М.
liquids treatment
 №5 50% сапропеля + 50% воды + щёлочь = 1л. сапропеля + 1л. воды +
4 гр. щёлочи.
DEWA –
 Время обработки 40с в емкости с ленточной мешалкой.
 №6 50% сапропеля + 50% воды + щёлочь = 1л. сапропеля + 1л. воды +
4 гр. щёлочи.
 Время обработки 2 мин в емкости с ленточной мешалкой.
Все пробы были направлены на анализ на содержание гуминовых кислот в
аккредитованную испытательную лабораторию ФГУ «Государственный
центр агрохимической службы «Тамбовский».
http://dewa.ru 12

13. Исследование стабильности
Исследование стабильности
 Образцы суспензии сапропеля, обработанные в
установке на базе РИА-150М и в емкости с ленточной
мешалкой, были исследованы на устойчивость к
расслоению в течение 6 суток.
 Для целей исследования 100 мл суспензии каждого
образца наливали в мензурку, и наблюдали за
выделением в верхней части мензурки воды,
содержащей только мелкодисперсные частицы
сапропеля.
 В нижней части мензурки находилась суспензия,
содержащая грубодисперсные частицы сапропеля.
liquids treatment
 Между двумя слоями суспензии обозначалась граница
DEWA –
раздела, заметная только при сильном,
концентрированном освещении.
 Примеры фотографий образцов суспензии показаны на
странице 14.
http://dewa.ru 13

14. Фото образцов через 6 суток
Фото образцов через 6 суток
liquids treatment
DEWA –
Без РИА РИА, 4 цикла РИА, 10 циклов РИА, 36 циклов Мешалка, 40с Мешалка, 120с
http://dewa.ru 14

15. Результаты анализа на стабильность
Результаты анализа на стабильность
 По результатам наблюдений процесса расслоения 6-и
образцов построены графики зависимостей расслоения
образцов сапропеля (слайд №15).
 За 6 суток в 4 образцах (№№1, 2, 5, 6) частицы
сапропеля практически полностью агрегатировались и
осели, составив грубодисперсную суспензию объемом
около 70%-75% от общего объема образца суспензии.
 Суспензия сапропеля, обработанная в лабораторном
РИА-150М не менее 10 раз, не расслаивается в
течение длительного времени.
 Наблюдение за образцами №3 (10 циклов) и №4 (36
liquids treatment
циклов) в течение 15 суток не выявило изменения в
DEWA –
структуре образцов суспензии, образцы имели
однородную структуру и не расслаивались.
http://dewa.ru 15

16. Графики стабильности суспензий сапропеля
Графики стабильности суспензий сапропеля
liquids treatment
DEWA –
Графики выделения воды в образцах суспензии (осаждение сапропеля) за 6 суток (в % от общего
объема (100 мл) образца суспензии).
Суспензия сапропеля, обработанная в РИА 150М:
1 - 1 цикл обработки без кавитации;
2 - 4 цикла, время обработки 40с;
3 - 10 циклов, время обработки 120с;
4 - 36 циклов, время обработки 400 с.
Суспензия сапропеля, обработанная ленточной мешалкой:
5 - время обработки 40с.;
6 - время обработки 120с.
http://dewa.ru 16

17. Результаты анализа содержания гуминовых кислот
Результаты анализа содержания гуминовых кислот
liquids treatment
DEWA –
http://dewa.ru 17

18. Анализ выхода гуминовых кислот
Анализ выхода гуминовых кислот
 По результатам анализа образцов суспензии на содержание гуминовых
кислот можно сделать вывод, что обработка в роторном импульсном
аппарате повышает выход гуминовых кислот из частиц сапропеля в
несколько раз по сравнению с обработкой сапропеля в емкости с
ленточной мешалкой: чем больше циклов обработки суспензии в РИА, тем
больше выход гуминовых кислот в водно-щелочной раствор.
 Небольшое снижение концентрации гуминовых кислот для 3-го образца
(10 циклов обработки) может быть вызвано локальным снижением
концентрации гуминовых кислот в отобранном объеме сапропеля.
 Для сравнения выхода гуминовых кислот с образцом холодного травления
можно сделать следующие предположения.
 Если для 50% процентной суспензии сапропеля, обработанной в РИА, выход
составлял 6,76 гр/литр, то для 100% сапропеля значение концентрации
необходимо умножить на 2, и получаем значение концентрации 13,52 гр/литр.
 Для образца холодного травления значение концентрации гуминовых кислот 2,6
liquids treatment
гр/литр необходимо умножить на 3, и получаем значение 7,8 гр/литр.
 Таким образом, можно сделать вывод, что для суспензии сапропеля,
DEWA –
обработанной в РИА, выход гуминовых кислот превышает более чем в 1,5
раза выход сапропеля холодного травления.
http://dewa.ru 18

19. Выводы и рекомендации
Выводы и рекомендации
 Стабильность суспензии сапропеля
 Многофакторная обработка суспензии сапропеля в роторном импульсном
аппарате повышает её стабильность.
 Суспензия сапропеля, обработанная в лабораторном аппарате РИА-150М не
менее 10 раз, не расслаивается в течение 15 суток.
 Аппарат РИА-150М, использованный в испытаниях, прежде всего предназначен
для обработки вязких сред. Предположительно, использование аппаратов серии
РИА-200 и РИА-250 приведёт к уменьшению количества циклов обработки
сапропеля, приводящих к получению высокостабильной суспензии.
 Использование аппаратов серий РИА-200 и РИА-250 в установках с
соответствующей обвязкой и насосом с давлением выше, чем в лабораторной
установке, позволит получить высокостабильные суспензии сапропеля и воды.
 Выход гуминовых кислот
 Многофакторная обработка суспензии сапропеля в роторном импульсном
аппарате повышает выход гуминовых кислот из частиц сапропеля в несколько
раз, по сравнению с обработкой суспензии сапропеля в емкости с ленточной
мешалкой.
liquids treatment
 Концентрация гуминовых кислот в водно-щелочном растворе сапропеля
пропорциональна количеству циклов обработки суспензии в РИА.
DEWA –
 Выход гуминовых кислот для суспензии сапропеля, обработанной в РИА,
превышает более чем в 1,5 раза выход гуминовых кислот для суспензии
сапропеля, обработанной «холодным травлением».
 Предположительно, использование аппаратов серии РИА-200 и РИА-250 позволит
интенсифицировать выход гуминовых кислот и снизит необходимое время
обработки суспензии сапропеля в РИА.
http://dewa.ru 19

20. Контакты
Контакты
 ООО «Амальтеа-Сервис», г.Москва
 Тамбовский Государственный
Технический Университет,
г.Тамбов
liquids treatment
Тел +7-499-705-7582
DEWA –
http://dewa.ru
info@dewa.ru
http://dewa.ru 20