SUPERVISOR
Mahdi Nasiri sarvi,Raheb Bagherpour
مهدی نصیری سروی (استاد راهنما) راحب باقرپور (استاد راهنما)
STUDENT
HOSSEIN MIRZAEI NIA
حسین میرزائی نیا
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده معدن
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395
TITLE
Improvement of the Water Treatment Process in Dimensional Stone Processing Plants Using Wastewater Analysis and Modification of the Flocculation Method
A large amount of water is used in the most processes of mineral processing. Water recovery from solid is needed to reduce operating costs. In dimensional stone processing factories due to lack of water resources, Pollution caused by wastewater and Its environmental aspects, needed for clean water to improve the quality of cutting and polishing stones and prevent damage to factory equipment, it is essential to use solid-liquid separation processes for wastewater purification and reuse. In this research, wastewater treatment of granite stone processing (Khoram nou) was investigated by using anionic and cationic flocculants with considering the parameters affecting on the wastewater treatment process. Experiments conducted with anionic flocculants showed that this types of flocculants do not have an adequate efficiency for purifying of granite wastewater. Increasing the concentration of anionic flocculants and the rate of agitation speed will aggravate the refining and sedimentation conditions. The most suitable result was obtained from low charge anionic flocculant with a stirring rate of 200 rpm, a flocculant concentration of 0.2 g / l and with 6 minute flocculation time. After 12 minutes of sedimentation, 65.1% impurities was eliminated. The results obtained from cationic flocculants indicated a very high efficiency of these flocculants for the refining of granite wastewater. For this types of flocculants, the highest percentage of removing impurities after 6 minutes of flocculation was obtained from low charge cationic flocculant with a stirring rate of 600 rpm and a flocculant concentration of 0.2 g/l. The amount of turbidity dropped to 99.36 after 12 minutes. By considering the obtained results and determining the appropriate flocculant, low charge cationic flocculant was used for investigating parameters such as flocculation time, temperature and effect of the use of a baffle. The results of flocculation time showed that with increasing time, more suspended particles were eliminated. The results related to the effect of temperature on flocculation showed that increasing temperature improved the flocculation. The use of Baffle also improved the mixing condition and After 12 minutes, 99.82% of the turbidity and suspended particles were removed from the wastewater. The turbidity tests were performed using low charge cationic flocculant at 0.2 g/l concentration, 400 rpm stirring speed and with 6 minute flocculation time for investigation of turbidity test. The results showed that, after 12 minutes, 99.6% of turbidity was eliminated. The results obtained using the UV-Visible spectrophotometry in the same conditions indicated that 98.95% of turbidity removal was achieved. These results indicated that two methods of measuring the amount of impurities contained differences by marginal discrepancy and as a result, the UV-Visible spectrophotometry has a good efficiency to analyze the sedimentation tests and determine the water quality for dimensional stones processing. The results of filtration tests show that filtration time decreased and filtration rate increased by using cationic flocculants. In this case, the filtrate clarity is greater than pulp with simple sedimentation and anionic flocculation. Additionally, cake moisture by using cationic flocculants was less than when anionic flocculants were used but had higher moisture compared to the simple sedimentation
فرآیندهای فرآوری مواد معدنی از مقدار خیلی زیادی آب استفاده میکنند. بازیابی آب از جامد برای کاهش هزینههای عملیاتی لازم است. در کارخانههای فرآوری سنگ ساختمانی به دلیل کمبود منابع آب، مسائل زیستمحیطی ناشی از آلودگی پساب کارخانهها، تأثیر کیفیت آب بر فرآیند برش و پولیش سنگ و جلوگیری از آسیب رسیدن به تجهیزات کارخانه، استفاده از فرآیندهای جدایش جامد از مایع برای تصفیه پساب و استفاده دوباره از آن امری ضروری است. در این تحقیق تصفیه پساب کارخانه فرآوری سنگ گرانیت (کارخانه خرم نو) با استفاده از فلوکولانت های آنیونی و کاتیونی با در نظر گرفتن پارامترهای تأثیرگذار بر فرآیند تصفیه پساب، بررسی شد. آزمایشهای انجامشده با فلوکولانت های آنیونی نشان داد این نوع فلوکولانت کارایی لازم برای تصفیه پساب گرانیتی را ندارد. در فلوکولانت های آنیونی افزایش غلظت فلوکولانت و سرعت همزنی باعث بدتر شدن شرایط تهنشینی و تصفیه میشود. مناسبترین نتیجه بهدستآمده از فلوکولانت های آنیونی، مربوط به فلوکولانت آنیونی با دانسیته بار کم در سرعت همزنی 200 دور بر دقیقه، غلظت 2/0 گرم بر لیتر و زمان فلوکولاسیون 6 دقیقه بود. پس از 12 دقیقه تهنشینی 1/65 درصد از کدورت پالپ حذف شد. نتایج بهدستآمده از فلوکولانت های کاتیونی نشاندهنده کارایی بسیار بالای این فلوکولانت ها برای تصفیه پساب گرانیتی است. برای این نوع فلوکولانت ها بالاترین درصد حذف کدورت پس از 6 دقیقه فلوکولاسیون، مربوط به فلوکولانت کاتیونی با دانسیته بار کم در سرعت همزنی 600 دور بر دقیقه و غلظت 2/0 گرم بر لیتر بود. مقدار حذف کدورت بعد از 12 دقیقه تهنشینی به 36/99 درصد رسید. با توجه به نتایج بهدستآمده و تعیین فلوکولانت مناسب برای بررسی پارامترهای زمان فلوکولاسیون، دما و تأثیر استفاده از بفل، از فلوکولانت کاتیونی با دانسیته بار کم استفاده شد. نتایج مربوط به بررسی زمان فلوکولاسیون نشان داد که با افزایش زمان، ذرات معلق بیشتری حذف میشوند. نتایج مربوط به تأثیر دما بر روی فلوکولاسیون نشان داد که افزایش دما، فلوکولاسیون را بهبود میدهد. استفاده از بفل نیز باعث بهبود شرایط اختلاط و تأثیر مثبت بر نتایج شد؛ بهطوریکه پس از دوازده دقیقه تهنشینی 82/99 درصد از کدورت و ذرات معلق موجود در پساب حذف شد. آزمایشهای کدورت سنجی با استفاده از فلوکولانت کاتیونی با دانسیته بار کم در غلظت 2/0 گرم بر لیتر، سرعت همزنی 400 دور بر دقیقه و زمان فلوکولاسیون 6 دقیقه برای سنجش کدورت پالپ انجام شد. نتایج بهدستآمده نشان داد که پس از دوازده دقیقه تهنشینی مقدار کدورت حذفشده 6/99 درصد بود. نتایج بهدستآمده با استفاده از دستگاه اسپکتروفوتومتر در همین شرایط مقدار حذف کدورت را 95/98 درصد نشان میدهد. این اعداد نشان میدهد که اختلاف دو روش برای سنجش مقدار کدورت تفاوت کمی باهم دارد و درنتیجه دستگاه اسپکتروفوتومتر کارایی لازم برای آنالیز آزمایشهای تهنشینی و تعیین کیفیت پساب برای سنگهای ساختمانی را دارد. نتایج بهدستآمده از آزمایشهای فیلتراسیون نشان میدهد که با استفاده از فلوکولانت کاتیونی زمان فیلتراسیون کاهشیافته و نرخ فیلتراسیون افزایش مییابد. شفافیت فیلتریت در این حالت بیشتر از حالتهای پالپ با تهنشینی ساده و فلوکولاسیون آنیونی است. همچنین رطوبت کیک با استفاده از فلوکولانت کاتیونی کمتر از حالتی است که از فلوکولانت آنیونی استفاده میشود؛ ولی در مقایسه با پالپ با تهنشینی ساده کیک تشکیلشده رطوبت بالاتری دارد.