SUPERVISOR
Mahdi Nasiri sarvi,Raheb Bagherpour
مهدي نصيري سروي (استاد راهنما) راحب باقرپور (استاد راهنما)
STUDENT
HOSSEIN MIRZAEI NIA
حسين ميرزائي نيا
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
فرآيندهاي فرآوري مواد معدني از مقدار خيلي زيادي آب استفاده ميکنند. بازيابي آب از جامد براي کاهش هزينههاي عملياتي لازم است. در کارخانههاي فرآوري سنگ ساختماني به دليل کمبود منابع آب، مسائل زيستمحيطي ناشي از آلودگي پساب کارخانهها، تأثير کيفيت آب بر فرآيند برش و پوليش سنگ و جلوگيري از آسيب رسيدن به تجهيزات کارخانه، استفاده از فرآيندهاي جدايش جامد از مايع براي تصفيه پساب و استفاده دوباره از آن امري ضروري است. در اين تحقيق تصفيه پساب کارخانه فرآوري سنگ گرانيت (کارخانه خرم نو) با استفاده از فلوکولانت هاي آنيوني و کاتيوني با در نظر گرفتن پارامترهاي تأثيرگذار بر فرآيند تصفيه پساب، بررسي شد. آزمايشهاي انجامشده با فلوکولانت هاي آنيوني نشان داد اين نوع فلوکولانت کارايي لازم براي تصفيه پساب گرانيتي را ندارد. در فلوکولانت هاي آنيوني افزايش غلظت فلوکولانت و سرعت همزني باعث بدتر شدن شرايط تهنشيني و تصفيه ميشود. مناسبترين نتيجه بهدستآمده از فلوکولانت هاي آنيوني، مربوط به فلوکولانت آنيوني با دانسيته بار کم در سرعت همزني 200 دور بر دقيقه، غلظت 2/0 گرم بر ليتر و زمان فلوکولاسيون 6 دقيقه بود. پس از 12 دقيقه تهنشيني 1/65 درصد از کدورت پالپ حذف شد. نتايج بهدستآمده از فلوکولانت هاي کاتيوني نشاندهنده کارايي بسيار بالاي اين فلوکولانت ها براي تصفيه پساب گرانيتي است. براي اين نوع فلوکولانت ها بالاترين درصد حذف کدورت پس از 6 دقيقه فلوکولاسيون، مربوط به فلوکولانت کاتيوني با دانسيته بار کم در سرعت همزني 600 دور بر دقيقه و غلظت 2/0 گرم بر ليتر بود. مقدار حذف کدورت بعد از 12 دقيقه تهنشيني به 36/99 درصد رسيد. با توجه به نتايج بهدستآمده و تعيين فلوکولانت مناسب براي بررسي پارامترهاي زمان فلوکولاسيون، دما و تأثير استفاده از بفل، از فلوکولانت کاتيوني با دانسيته بار کم استفاده شد. نتايج مربوط به بررسي زمان فلوکولاسيون نشان داد که با افزايش زمان، ذرات معلق بيشتري حذف ميشوند. نتايج مربوط به تأثير دما بر روي فلوکولاسيون نشان داد که افزايش دما، فلوکولاسيون را بهبود ميدهد. استفاده از بفل نيز باعث بهبود شرايط اختلاط و تأثير مثبت بر نتايج شد؛ بهطوريکه پس از دوازده دقيقه تهنشيني 82/99 درصد از کدورت و ذرات معلق موجود در پساب حذف شد. آزمايشهاي کدورت سنجي با استفاده از فلوکولانت کاتيوني با دانسيته بار کم در غلظت 2/0 گرم بر ليتر، سرعت همزني 400 دور بر دقيقه و زمان فلوکولاسيون 6 دقيقه براي سنجش کدورت پالپ انجام شد. نتايج بهدستآمده نشان داد که پس از دوازده دقيقه تهنشيني مقدار کدورت حذفشده 6/99 درصد بود. نتايج بهدستآمده با استفاده از دستگاه اسپکتروفوتومتر در همين شرايط مقدار حذف کدورت را 95/98 درصد نشان ميدهد. اين اعداد نشان ميدهد که اختلاف دو روش براي سنجش مقدار کدورت تفاوت کمي باهم دارد و درنتيجه دستگاه اسپکتروفوتومتر کارايي لازم براي آناليز آزمايشهاي تهنشيني و تعيين کيفيت پساب براي سنگهاي ساختماني را دارد. نتايج بهدستآمده از آزمايشهاي فيلتراسيون نشان ميدهد که با استفاده از فلوکولانت کاتيوني زمان فيلتراسيون کاهشيافته و نرخ فيلتراسيون افزايش مييابد. شفافيت فيلتريت در اين حالت بيشتر از حالتهاي پالپ با تهنشيني ساده و فلوکولاسيون آنيوني است. همچنين رطوبت کيک با استفاده از فلوکولانت کاتيوني کمتر از حالتي است که از فلوکولانت آنيوني استفاده ميشود؛ ولي در مقايسه با پالپ با تهنشيني ساده کيک تشکيلشده رطوبت بالاتري دارد.