автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Интенсификация процессов обесцвечивания природных вод электромагнитным воздействием

РГ6 0-1

' и ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

На правах рукописи

МЯСЕПП

Константин Константинович

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ОБЕСЦВЕЧИВАНИЯ ПРИРОДНЫХ ВОД ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ

Специальность 05.23.04 — Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1993

Работа выполнена на кафедре водоснабжения Санк' Петербургского инженерно-строительного института.

Ведущая организация —НИИ АКХ им. К. Д. Памфилов г. Санкт-Петербург.

на заседании специализированного совета К114.03.04 в П тербургском государственном университете путей сообщен} по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментально библиотеке Университета.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Г. С. ЗЕНИН; кандидат химических наук, доцент С. В. СЕМЕНОВ

Защита состоится

в 13 час 30 м!

Автореферат разослан

1993 год

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, доцент

О. А. 'ПРОДОУ

Подписано к печати 15.10,93 г. Усл. п. л. 1,21. Формат 60Х84'/16. Бумага для множ. апп. Печать офсетная. Тираж 100 экз. Заказ Лг 985. Бесплатно.

Тип. ПГУПСа, 190031, С.-Петербург, Московский пр., 9

~ '¿ -

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность теш. В настоящее время существует потребность в производства вода высокой чистоты для электронной, электротехнической а других отраслей промышленности.Вместе с тем, в условиях обострившейся экологической обстановки,когда увеличивается загрязнение природных вод.существующие технологические схеиы обработки вода, использующие традиционные метода очистки, не всегда являются эффективными и экономичен?,® .Так в процессе предварительной очистка вода от тонкодисперсных и коллоидных примесей ( оевз тление, обесцвечивание ) в настоящее время используют коагулянты, хотя их применение имеет ряд существенных недостатков: во-первых, необходима значителыше производственные площади, во-вторях, использование коагулянтов приводит к введении в очищаемую воду различного рода примесей, находящихся в товарной коагулянте; в-третьих, дефицит коагулянтов п калая автоматизация процесса обработка воды.

В связи с этим возникает потребность в разработке новых ке-тодов очистка воды, позволяющих получать воду высокого качества upa еккяешда капитальных а эксЕлуотадиошшх затрат.Однш из них является метод электрохимической обработки води. Преимущество данного метода занимается в автоматизации процесса, возможности снижения концентрации ионов S¡, R солей тлаелых металлов, находящихся в обрабатываемой воде..

Вггссте с теи, для широкого внедре1пш электрохимического метода очистки вода необходимо решить проблещет повышения сорбпдон-ной ёмкости злектрогенерировапного коагулянта, так как известно, что его сорбциояная ёмкость используется на полностья. Такке в технолоотг электрокоагулкцнонной обработки веда одной аз важнейших является проблема предотвращения пассивации электродов, которая ведйт к раз килу снижению эф|екта очистки вода. В связи с этш актуальной является разработка катсда предотвращения пассивации электродов, позволившего проводить процесс на высоких плотностях тока.

Цель работы. Разработка новых технологических exea обесцвечивания вода на основе интенсификации электрохимического метода обработки водн о пошвд электромагнитного воздействия и праменэ-

ihm в процессе электрохимической коагуляции асимметричного тока.

Научная новизна. Разработаны технологические схемы, обеспечивающие обесцвечивание воды до норм ГОСТа " Бода питьевая " при снижении расхода электрогенерированного коагулянта . Определены технологические параметры процессов. На основании результатов исследований uo определению вдияшш предварительной электромагнитной обработки воды на эффект обесцвечивания, анодное растворение металла, сорбционну» ёмлость электрогенерированного коагулянта установлено интенсифицирующее действие электромагнитной обработки воды. Определена формула душ расчёта необходимой дозы коагулянта.

В результате исследовании по электрохимической коагуляции цветных природных вод с применением асимметричного тока определено и обосновано необходимое соотношение катодной и анодной составляющих тока при работе на повышенных плотностях тока без снижения эффекта обесцвечиваю« воды. Рассмотрено действие по обесцвечиванию воды последовательной электромагнитной и электрокоагу-лядаоннои обработкой. Определена формула для расчёта необходимой дозы коагулянта при обесцвечивании'воды.

Практическая ценность диссертации. Применение предварительной электромагнитной обработки вода, а также аси.лметричнох'о тока позволяет интенсифицировать процесс обесцвечивания природной вода. Таким образом результаты исследований в совокупности с разработанными технологическим!? схемами могут бить использованы при проектировании очистных сооружений по обесцвечивания природных вод. Новизна и практическая ценность работы подтверждена A.C. £ I66645I и положительным решением ВНИШ1Э о выдача авторского свидетельства на изобретение от 27.I2.ÖÖ. на заявку № 4?Ь6604&/26 от Ш.08.69, приоритетом 'на заявку № 6061608/26 . от 07.09.92.

Апробация работы. Основйыо положения и результаты работы были представлены и обсувдены на научных конвенциях С1Ш1СИ а • 11Ш1СКУ. По теме диссертации опубликовано шэсть статей, иолучоио два положительных роптания но заявка!! на изобретения и один пра-оритет.

Объём работы. Диссертационная работа состоит на введения, семи глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Работа изложена на/^страницах шше2нош1ского tökctö * содержит : 3S таблиц , 43,pacymcat бибяиографш шашаоя 161

наименование.

Автор благодарит к.т.н., доц В.Д. Дмитриева за научное руководство исследованиями, результаты которых изложены в гл. 4,Ь и приложении, а также к.т.н., с.н.с. .Л.Ф.Смирнову за пенные замечания высказанные ей при написании диссертации.

ОСНОВНОЕ СОДИ^ЛШЕ РАВ/Ш

Во введении проведано обоснование актуальности темы диссертационной работы, сформулированы основные цели и направления исследований.

В первой главе. Представлен ашшгаический обзор литературы по способам обесцвечивания природных вод я направлениям интенсификации процессов обесцвечивания воды. Показана перспективность применения электроко.чгуляции для очистки цветных природных вод. Проанализированы направления интенсификации электрокоагуляциошюй очистки воды. Анализ литературных источников показывает, что электромагнитная обработка является перспективным методом злектрокоагуляционного обесцвечивания воды. Кроме того, с целью-проведения процесса электрокоагуляционного обесцвечивания воды пр:1 высоких плотностях то;са перспективным является применение нестш даонг.рного электролиз а.

На основании аналитического обзора литературы сформулированы слодукицие задачи исследования:

1. Исследоватае влияния иар."легров мапштной обработки на процесс электрокоагуляционного обесцвечивания воды. Получить формулу для расчёта необходимой дозы хог-аулянта, полученного электрохимическим путём.

2. Выявить влияние предварительной магнитной обработки воды на анодное растворение металла, выход металла по току, сорбционную ёмкость к скорость хлопьеобразования ко .гулянта, полученного электрохимическим путом.

3. Определить механизм интенсифицирующего действия предварительной магнитной обработки воды.

4. Изучить влияние параметров асимметричного тока на процесс коагуляции и выход металла по току.

&. Исследовать влиянью пар;иютров электромах^гатпой обработки на процесс электрохимического обесцвечивания воды с использованием асимметричного тока.

- Б -

6. Разработать процесс отделения скоагудлровашшх коллоидов фильтрованием.

7. Определить степень интенсифицирующего действия механического перемешивания а аэрации, совместного механического перемешивания и аэрации на процесс обесцвечивания вода.

Во второй главе. Приведена краткая характеристика источника водоснабжения, на основе которого проведены исследования по интенсификации электрокоагуляционного процесса обесцвечивания воды. Приведено описание экспериментальных установок, включающих предварительную Магнитку» обработку и электрокоагуляцию на постоянном токе, а также установки, включающей предварительную магнитную обработку и электроко&гуляцшо на асимметричном токе. Представлена последовательность математической обработки результатов исследований,

В третьей главе. Проведены исследования по обесцвечивании воды р. Малая Нева с применением коагулянта ЛХ^С^ ^4)3 18 Н^О. Установлено, что необходимая для обесцвечивания вода максимальная доза коагулянта требуется летом, её величина составляет , 4,6 иг/л по чистому А1, минимальная- зиглой с расходом 4 мт/л. ' Полученные доза коагулянта значительны, что 'ведёт к повышению эксплуотациошшх затрат на очистку вода. Применение дополнительного механического перемешивания в течении 30 минут или аэрации интенсивностью 266 л/ч на 1 м3 обработанной воды улучшает ' качество" очищенной вода незначительно. Увеличение скорости ко-: ханического перемешивания более 5 = 80 с-1 или увеличение объёма подачи воздуха более 266 л/ч на I и3 обрабатываемой вода приводит к разрушении образующихся хлопьев коагулянта и снижению еффокта обесцвечивания воды. ;

В дальнейшей в «елях снижения затрат на ойссцвечиванио вода и создание аффективной' технологии воо исследования проходили с прийаканиеи катода злектрсшатескоЗ "коагуляции.

Проведение исследований в статических условиях позволили установить иаксЕашьшй эффект о<5асцвечивашя вода равшй »4 %. Отсутствие 100$ эффекта обесцвечивания вода ыоано объяснить присутствие!! в воде трудно удаляемых креповых кислот ш озгришхваэ-щих веществ, определявши: при Л « 540 ш.

Дроведашш зЕсперакзытов в дашашчеоких условиях позволили

определить необходимые дозы коагулянта по сезонам года, так наибольшая доза коагулянта требуется в летний период и составляет 28 -- 3G Кл/л.

Для интенсификации процесса электрокоагуляционного обесцвечивания воды исследованы следующие способы : аэрация, механическое перемешивание ( A.C. IC6645I , С02 Г 1/46 ). Полученные дашше позволили установить , что волько сошестное механическое перемешивание и аэрация позволяют при оптимальных условиях увеличить эффект обесцвечивания воды на 15 %.

В четвёртой главо. Рассмотрено влияние предварительной магнит пой обработки воды на эффект электрокоагуляционного обесцвечиваняя. В результате предварительных исследований установлено, что величина индукции магнитного поля незначительно.влияет на эффект электро коагуляционного .обесцвечивания води, определяющей является напряженность магнитного поля. Увеличение количества пар полюсов электромагнита до четырёх upa одинаковой напряженности магнитного поля увеличивает эффект обесцвечивания вода на , что позволяет рекомендовать одну пару полюсов. С целью выявления взаимного влияния роторов, определяющих воздействие магнитной я электрокоагуляци-онной обработки вода, проведён эксперимент с использованием 1/4 реплика от полного факторного эксперимента 2®.В результате математической обработки данных выявлено, что зависимость эффекта обесцвечивания воды от шеста факторов имеет не линейный харахстер. Наибольшое влияние на эффект обесцвечивания в рассматриваемых пределах уровней варьирования факторов имеет pH воды. IIa рпс'1.1. кривая I соответствует самому высокому эффекту обесцвечивания воды. Она характеризуется сашм низким значением pH, максимальной дозой коагулянта в выбранных пределах, минимальной плотностьи тока, минимальной напряженностью магнитного поля. Кривая 4 соответствует самому низкому зф|екту и характеризуется минимальным количеством вводимого коагулянта, минимальной напряженностью магнитного поля и щёлочностью воды, максимальной цветностью исходной води, плотностью тока. Таким образом кривые I и 2 характеризуют граничные уело вия протекания процесса обесцвечивания воды. Различные другие сочэ тания факторов в выбранных пределах дадут эффекты, значения которых будут расположены между кривыми 1 а 2.

Адекватное уравнение регрессии било получено в результате

Э*

90 8070 60 50 40 30 20 10 0

6,2 6.5 6.8 l\ ТА

Pnc.-I.X. Зависимость эффекта обесцвечивания от величины рН исходной воды : I- i « 10 А/и . о = 40 Кл/л, Н

1 г

2/

4/

— — — V

— .... 111 Í Ш!

\

L I 1 1

1 _ L — —■

1

" Л i

— т 1 . \1т

— ___ . — — — — --

- - ir ?

•

I? рН

а » 50 Кл/л, Н = 125 Ю/м; 2-1= 10 А/ы ,

I .../. . о ; ™

_________ _ 125 хА/м : 3-1 = 20 Л/к » О = Ь0 Кл/л.

Н = 12Ь кА/ы; 4- t = 20 А/м , Q = 40 Кл/л, Н « 35 кА/и :

1

Исходная вода: Ц =» 70 град, Б.О. аация в 75 мг/л, Ы » 7 мг/л.

16 (лгО^/л, шпераиг-

подстановки в уравнение ( 1.1.) прообразованных факторов : У * в0+Л,КХ + .....+ £Кп ; (1.1.)

У = - 91,696 + 2,171 К: + 2,172 К2 - 15,832 К3 + 105,924 К4 + + 1,944 Кь + 3,598 К6 + 0,021 - 0,057 К^ - Г,076 К^ + + 0,057 К^ - 0,145 К1КЬ ;

где 3 з

К2 = ЮО - 0,9 ( е°'0П1 - е-°'01Х1 ) ; К2= ( ех2 - о"Х2 ) ;

К3 = ( - ); К4 = ( в°'01Х4 - ) ;

КЬ , ( е0-01Х5 - е-°.°ИЬ ); К6 = ( еХ6 - о~Х6 ) ;

Хр Х2, Х3, Хь, - истинные значения факторов .

, К2, Кд, К4, К5, Кд - преобразование значения факторов .

Статистическая обработка дагппгх показана , что все факторы входящие в уравнение регрессии, является значхает по критерии Кохрона уравнение адекватно полученным даяяш по критерия Фявдра .

Аналогичные исследоваиш были провздош для зшдшго периода. Предварительные исследования показала, что количество электричества для обесцвечивания вода может находится в пределах 28- 40 Кл/л. С учётом полученных дашшх проведена основная часть эксперимента с использоваш!ем 1/4 реплики от полного факторного эксперимента 2е.

Аналогичным образом получено уравнение регрессии, которое имеет вид :

У = 40,254 - 0,63 + 6,01 К2 - 121,84 Кд - 63,975 К4 + + 274,03 К5 + 34,459 К6 + 0,263 0,01 К^ + 2,224 К^ +

+ 3,452 К^ - 0,214 К^ ; где 3 3

= 100 - 0.9 { е°'01Х1 - е-°>01Х1 ); К2 = { еХ2 - е"х2 ) ;

К3 = ( е°.°1Х3 - о-0>01Х3 ); К4 = ( е°-оа4 - е^'01х4 ) ;

К5 = ( е°.°1Х5 - ) ; = ( е% - еГх6 ) .

Статистическая обработка данных показала, что все факторы .входящие в уравнение регрессии, являются значимыми по 1фитсрию Кох-рена, уравнение адекватно полученным длшш.м по

критерию Фишера.

Анализ уравнения регрессии позволяет сделать вывод, что повышение эффекта обесцвечивания воды достигается предварительным омагничи-ванием её во всём изученном интервале напряженности магнитного поля от 35 до 125 кА/м. Положительное влияние на эффект обесцвечивания оказывает обработка воды в области рН от 5 до 7 и увеличение количества электричества до 50 Кл/л. При увеличении бихро-ыатной окисляемостя воды с 16 до 28 ыгО^/л, повышении рН более 7 эффективность обесцвечивания воды снижается. С учётом изложенного необходимую дозу коагулянта рекомендуется рассчитывать по формуле Дд =#1Г, где «£= 0,31 - 0,37 ( максимальное значение имеет место в летний период при преобладании в воде кроновых кислот, а минимальное в зимний , при преобладании гушновых и апокреновых кислот. Рассмотрен вопрос о влиянии предварительной магнитной обработки воды на анодное растворение металла. Получены поляризационные кривые .которые позволили установить , что в интервале плотностей тока 5-15 А/м2 при предварительной магнитной обработке воды рост поляризации электродов происходит медленнее, что свидетельствует о расширении области активного рас- ' творения анода. Полученные водьтамперные характеристики процесса электрокоагуляции при плотностях тока от 5 до 15 А/гг свидетельствуют , что при предварительной магнитной обработке воды напряжение на электродах уменьшается. , ,

Рассмотрена проблема пассивации электродов. Для её решения проанализированы существующие методы борьбы с пассивацией элек- 1 тродов. За основу взят метод переполюсовки электродов. Изучение , влияния смены полярности тока в пределах 5-30 кинут при пред ; верительной магнитной обработке воды позволило установить , что оптимальным является изменение полярности тока в течение 25 минут. ■

Дальнейшие исследования, связанные с изменешеы рН от 6,7 до 7,7 напряжение на электродах остаётся постоянные при плотности тока до 20 А/1?, дальнейшее повышение плотности тока приводит к повышению напрягекия на электродах.

Изучение влияния на анаднод растворение металлов степени

омагничивания води, вызванное изменением скорости движения воды в мекполюсном зазоре электромагнита и его величины позволило установить, что наибольший эффект омапшчивашм достигается при 1Г= 0,88 - I !д/с и минимальной величине межполюсного зазора.

Определите выхода металла по току проведено такке для условий предварительной магнитной обработки воды при Н = 125 кЛ/м Получешшо данные приведены в табл 1.1.

Таблица 1.1.

Выход алюминия по току.

Кол-во электричества Кл/л • Выход алюминия в % ности тока. А/и2. при плог- Напряженность ы.п., Н,$сА/н.

5 10 15

1 2 3 . 4 5

1875 125- 127 127- 12Э 129- 135 125

1105 120- 126 124- 129 127- 129 125

720 108- 119 122- 124 124- 126 125

Анализ результатов опытов показал, что предварительная магнитная обработка вода позволяет при нейтральном рН получить выход металла по току от 108 до 135 %, это на 20 % больше, чем без предварительной магнитной обработки воды. Кроме того на величину^ в меньшей степени влияет анионный состав обрабатываемой воды, так в нашем случае при соотношении СГ" ионов. Это указывает на растворение алюминиевого анода в активной области. Такте установлено, что при предварительной магнитной обработке воды ( Н = 125 кА/а ) с увеличением плотности тока и количества электричества выход по току увеличивается, что позволяет сделать вывод о равномерном растворении электродов. Этот эффект мо-г.ет быть объяснён следующими причинами : изменением межподюсного взаимодействия компонентов составляющих жидкую фазу , изменением

структуры поверхности соединений на границе Ж : Т, Г : Т вследствие изменении чизмческих показателей качества води, таких как вязкость, поверхностное натяжение, что в свои очередь ускоряет процесс электрохимического и хи;личиского растворения металла в воде.

Изучено влияние предварительной магнитной обработки води на скорость хлопьаобразования и сорбционную ёмкость коагулянта полученного электрохимическим путём . Анализ полученных кривых позволил установить, что с увеличением напряженности магнитного поля процесс укрупнения хлопьев и кх седиментация происходит быстрее. Для описмыя сорбаионных процессов использовано уравнение йрен-длиха, которое устанавливает зависимость мавду количеством адсорбированного органического вещества и её иравновесной при данных условиях концентрации в растворе.

Экспериментально получены изотермы адсорбции, ко:орые представлены на рис 1.2. Адсороционнш константы для кривой I вычислены методом наименьших квадратов. Полученное уравнение имеет вид :

1,165

Г » 1,63 С

Константы для кривой 2 ( без магнитной обработки ) вычислены тем же методом, полученное уравнение иг^еет вид :

Г « 0,182 С0'239

Проведённые исследования позволил;! установить, что предварительная магнитная обработка вода ускоряет процесс коагуляции коллоидов в 1,Ь раза, а такде увеличивает сорбционную бмкость коагулянтов по отношении к органическим веществам, присутствуювцш в природных поверхностных врдах, в два раза. Это можно объяснить тем, что за счёт магнитной обработки воды усиливается релаксация мел-молекулярных взаимодействий особенно типа ориенткционного ( ККЗОЫА ) ко могут усиливаться к другие типы взаимодействий, индукционные ( ДКНАЯ ) к дасиерсионшго ( Л0ИД0НА ). Указанные э!^$екты приводят к изменена» элоктрокспзтаческого потенциала.

Определён механизм интеясифщарухяаего действия магнитной обработки вода, заадззчаздвйсд в воздэйстваи магнитного поля на

Pec. 1.2 . йзотараа одсорбцш оргашгческзж веществ.

1- элеЕтроудгешкмя обработка поди H « 225 яД/и с последующей электрокоагулядавй = 40 Кл/я, Í = 10 А/к2;

2- злеетрокоахуляцзонная обработка води о = 40 Кл/л, Î - 10 hjr? ;

коллоидную систему , приводящее к уменьшению величины её ионной атмосферы и тем самым уменьшении её дзета - потенциала. Изменение величины дзета-потенциала зависит от напряженности магнитного поля. Величина дзета потенциала уменьшается с увеличением напряженности магнитного поля. .Принимая во внимание ад-сорбционно - нейтралиэавдояный механизм коагуляции, становится очевидным, что магнитная обработка повышает сорбционную ёмкость коагулянта и тем самым интенсифицирует процесс электрокоагуляции.

В пятой главе. Рассмотрены теоретические предпосылки процесса электрокоагуляционного обесцвечивания воды в условиях нестационарного электролиза, на основании которого сделан вывод о возможности применения ' при высоких плотностях тока в целях борьбы с пассивацией асимметричного тока с регулируемым соотношением катодной и анодной-составлдаяж тока. Экспериментально определено., что в интервале. изыоиоши соотноиения вели чин (К) ; (А ) = ( 0,01' -£■ 1):1 возможно получение выхода металла по току от 37,7 до 167 % . Цаксммалъцое значение $ - 167 % получено при соотношении ( К ) : ( А ) = ( 0,01-0,04 ) .: I и плотности тока ЬО Д/м^. 1'аким образом, асимметричный ток является элективным и имеет промышленное значение. .

Доследования по определении режима беспассивациониой элек-трокоагуляционной ' обработки воды позвонила еыяеить , что для плотностей тока от 20. до 70 А/м^ оптимальным является соотно- . шешю (К) : (Л) = ( 0,022 * 0,2 '). : 1.;

Дальнейшие исследования. связаны с применением асимметричного тока для обесцвечивают природной воды. С целью определения взаимного влияния 6 факторов , определяющих процесс обесцвечивания воды, использована 1/4 рештака от полного факторного эксперимента. Для исследований выбрал ' летний период как наиболее слоаный с точка зрения .обесцвечивания вода из - за присутствия крепоззж кислот. В результате проведённых исследований выявлено, что зависимость эффекта ооесцвечивания от шести факторов, определяющих процесс, имеет не линейный характер. На рис1Лкривая I соответствует самому высокому эффекту обесцвечивания вода. Различные другие сочетания'значений факторов в выбранных пределах- дадут эффекты,.значения которых будут

РиоД.З. Зависимость эффекта обесцвечивания от величины рН исходной воды :

I-1 т 20 А/м2, » 50 Кл/л, Н « 125 хА/м ; 2-1 =» 50 А/м2, о =■ 40 Кд/л, Н я 36 кД/м< И сходя ал вода ; Ц «• 70 град, Б.О. « 16 мгО^л, минерализация = 75 га/л, ¡1 = 7 мг/л.

расположены мевду кравши I и 2,

Экспериментальная завис«,..ость з^кта обесцвечивания вода от ааотк факторов выявлена при получеши уравнения регрессии вида :

У » В0 + /4Х„ ;

Полученное статистическое уравнение регрессии имеет вид :

У = 74,244 - 0,1в Кг - №,672 К2 + 93»919К3 + Ь^ -

- Ь,696 К5 + 13,976 - 0,218 К^ - 0,716 К^ + + 0,201 ¡\j-Kg - 0,008 К^ + 0.С&2 к^ -.

где о з

Кх = 100 - 0,9 ( е°'0П1 - 0"°>ии1 ) ;К2 = < еХ2 - в~Х2 (;

Кз = ( в°.ощ . е-о.о1х3 } . ^ „ ео,ок4 _ е-о.ок4 );

К6 = ( е0'°кЬ ~ е^'01Х5) ; К6-( еХ6 - е"хБ ) ;

Статистическая обработка данных поикала, что всо факторы , входящие в уравнение регрессии, являются значимыми по критерию Ко-хреиа и адекватны получещша результатам по критерию Фишера. , Анализ урсыйо.шш регрессии позволяет сделать вывод о том, что повышение, эффекта'обосцвовдвашш вода достигается предварительным омагнкчпванкем ко всём, изученном интервале напряженности магнитного паи от 35 до 125 кА/м., Шхюштелышй эффект отзывает обработка годы в области рН от-6 до.7, увеличение количества электричества до 60 Кл/л. Отрицательно влияет увеличение бихродитной окисляомосги ■ исходной: вода с 1'В до 28 мгО^/л. С учетом изложенного необходимая доза коагулянта рассчитывается но ¡¡ор?.'.уло : ■ , '" ■ •

Д. ^-ДГ, гда 0,31 ч- 0,37 соответственно дая зимнего и летнего пьряода с преобладанием апокреновых кислот. 11олшк-тольнш является факт достижения одинакового -эффекта, обесцвечивания воды при проведении элоктрокоагуляции на постоянном токе I = 10 А/м2 и электрокоагуяяцид на асяшетраташ токе £ = 50А/м2 .при равной дозе растворяемого алюминия, что позволяет увеличить производительность в пять раз.

Ь шестой главе. Рассмотрен вопрос осветления цветных природных «од, протежпдх магнитную и электрокоагуляцдонную обработку

фильтрованием. На основании анализа современных конструкций фильтров рассмотрены варианты фильтрования в режиме контактного осветления и скорого фильтрования. Определение параметров фильтрования проводилось по методике разработанной Д,М. ¡Линцем. В результате проведённых исследований выявлено, что при фильтрованием в режиме скорого фильтра при дозе коагулянта у = 18 Кл/л филътроцикл составляет 7 час 30 та ( параметры фильтрования V- 10 м/ч, А = 0,13 , h/t = 0,24 , а/в = 0,С49, Н = 1,86 , HQ = 0,lü м ) , при cj, = 14 Кл/л фяльтроцикл составляет 10 час ( параметра фильтрования У = 10 м/ч, А = 0,2; h/t = 0,15 ; а/з = 0,505 , Н = I,Ü9 , HQ = 0,15 ). Увеличение длительности фильтроцикла до 12 часов получено при применении предварительной магнитной обработки воды, ( параметры фильтрования У= 10 м/ч, А = 0.1 ,h/t= 0,95 , а/в = 0,63, К = 1,84, HQ = 0,15 ), аналогичные результаты получены с применением асимметричного тока при о, = 60 Кл/л ( параметры фильтрования У = 10 м/ч, А = 0,1, h/t = = 0,95, Н = 1,69 , HQ = 0,15 ). Этот эффект обусловлен тем, что предварительная магнитная обработка воды с повышением папряжеЕнд-сти магнитного поля увеличивает флотационный эффект, выделяющего ся на катоде водорода, образующего фяотскомплексы со взвешенными вещества, что ешкгает нагрузку на фильтры и увеличивает фильтроцикл. Применение в качестве фильтрующей загрузки керамзита позволяет также увеличить длительность фильтроцшела до 12 часов ( параметры фильтрования У =» 10 ц/ч, А = 0,2 ,h/t => 0,89, а/в = 0,301 , К = = 1,69 , Н0 = 0,2 ) , в 45 Кд/л.

Однако увеличение количества электричества с = 50 Iüi/л до • ^ = 54 Кд/л приводит к сокращению длительности фальтроцикла до 8 часов ( параметры фильтрования У = 5 т/ч, А - 0,1, l'i/V= 0,95 , а/в = 0,66, К = 1,29 , HQ = 0,3 ). Анализ концентрации взвеси по слоям загрузко позволил установить, что в течении года в решила фильтрования по типу скорого наблюдается процесс объёмного фильтрования.

Исследования по определению режима промывки фильтра поз воли- . ли выявить как наиболее эффективную водовоздутнув промывку.

В седьмой главе. На основании проведённых исследований предложены технологические схемы обесцвечивания природной воды,

- Г7 -

включающий стадии предварительной магнитной обработки, злектро-ко.л'удяция на постоянном и асимметричном токе и фильтрования рис 1.4 ; 1,5 .

приведена оценка экономической эффективности предложенной технологии обесцвечивания воды. Эконошчесглй эффект, предложенной технологии обесцвечивания води. Экономический аффект, предложенной технологии обесцвечивания вода по сравнению с реагентной схемой составляет 22 тыс.руб.год ( в ценах 19Ь0 г ).

В приложениях. Приведены расчёты промышленного электромагнита и электрокоагулятора, технико-экономическая оценка результатов обработки воды, экспериментальные данные и результаты их матема -тической обработки , акт о внедрашш научно-исследовательской ра-.боты. - .

.вывода ,

1. Выявлена возможность повышения качества обработанной воды и снижения необходимой дозы коагулянта за счёт предварительной магнитной обработка водн. , . ■

2. Определено что интенсифицирующее действие предварительной . магнитной обработки воды на процесс электрохимической коагуляции зависит от напряженности магнитного поля и. скорости лишения воды

в межполюсном зазоре. , '

о. Изучена поляризация электродов и выявлено , что при Нц = = 125 кЛ/м и нсреполюсовке в течешю 14 -15 минут возможно проведение процесса электрохимической коагуляты на постоянно!.: тока в (Зеснасснвациснногл регоше при плотности тока до 20 Л/м .

4. Определено, что предварительная магнитная обработка воды повышает сорбционную ёмкость и скорость хлопьеобразованкя злектро-генерированного коагулянта. Получены изотера! адсорбции и уравнения, описывающие их,- для воды р Нева.

Ь. Получено уравнение регрессии, устанавливающее связь мезду шестью основными параметрами процесса. Определена, формула и расо-чктаны коэффициенты для определения необходимой дозы коагулянта при обесцвечивании воды Д =и'/Ц, где Л = 0,31 - 0,37.

6. Определён механизм интенсифицирующего действия предварительно;; магнитной, обработка воды на процесс электрокоагуляцион-ного обесцвечивашш.

7П

Рис 1..4, Принципиальная схеда обесцвечизания природных вод :

I- водозабор; 2- наоосная станция 1-го подъёма ; 3- электромагнит ; 4- электрокоагулятор ; 5- скорый фш>тр .

Рис I.5. Принципиальная схема обесцвечивания природных вод : - I- водозабор; 2- насосягш сташшя; 3- электромагнит; 4- электрозсоагудятор; <|ильтр с плавающей загрузкой; Ь- скорый цильтр ;

7. На разработанной электрической схема получешт асимметричного тока определены рошмы и параметры тока, обеспечивающие высокую степень обосгшочивашш воды.

В. Установлено, что применение полученной формы асимме-трлчного тока даёт возможность повысить производительность процесса обесцвечивания бодц в 3,5 раза по сравнения с обесцвечиванием воды злоктрохишчэской коагуляцией на постоянном токе.

9. Найдены релслмы последовательной обработки воды магнитным полем и электрокоагуляцней на асимметричном токе. Получено статистическое математическое уравнение регрессии, устанавливавшее связь мекду основныт.й! параметрами процесса. Определена формула и рассчитаны коэффициенты для определения необходимой дозы коагулянта при обесцвечивании воды Д =/Уц", где.*^ = 0,31 г 0,37.

10. Разработан способ обосщшчиватш воды, заклвчшоипйся в предварительной магнитной обработке воды и электрокоагуляцаи на постоянном ( заявка 4700046/26 СССР ) п асимметричном токах

С приоритет от 07,09.93 ), Созданы технологические схемы обесцвечивания воды па их осцом ,

11. Экспертаептодышз ноолэдования показали эффективность разработанной технологической ахеми. Экономический эффект от внодрэгаш на ПО " Завод им. Кашшша " составляет 22,09 тыс. руб. год . ( в данах 1200 г ).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗД0Ш0 В СДЕДУШХ РАБОТАХ :

1. Мясепп К.К. ,■ Дмитриев В.Д. Интенсификация процессов обесц еочивашя природных вод магнитной обработкой, // Сб.тр. ЛИСИ. Исследования в области водоснабжения, канализации, вентиляции и кондиционирования воздуха . 1990 г. 106 с.

2. Мясепл К.К., Дмитриев В.Д. Исследование влияния предварительной магнитной обработки води на анодное растворение металла. // ДИСИ. - Л., 1990. - 15 с. - Деп в АКХ нм.К.Д. Памфилова , Институт Экономики. Аннотированный указатель рукописой, депонированных в Институте Экономики за 1990 г. Ü 204,

3. Мясепп К.К., Дмитриев В.Д. Определение сорбционной ёмкости коагулянта, полученного в результате анодного растворения металла при предварительной магнитной обработке вода . // ЛИСИ. - Л., 1990. - 14 о. - Деп в АКХ пм.К.Д.Паифшгова , Институт Экономики^ Аннотированный указатель рукописей; депонированных в Институте Экономики за IS90 г. & 205 .

4. Мясепп К.К., Дмитриев В.Д. Определение механизма интенсш-§адарукщего действия предварительной магнитной обработки иа процесс электрокоагуляцаоныого обесцвечивакня вода. // ЛИСИ.- Л., * 1931 . - 6 с. - Деп в АКХ км.К.Д. Паа|илова, Институт Экономики за 1991 г. J«208' . '

5. Мясепп К.К,., Дмитриев В.Д. Интенсификация процесса элек-трокоагуляцан ка переменном асимметричном тока при обесцвечивании природных вод. Л ЛИСИ. - Д., 1920. - 10 о. Деп в АКХ им. К.д. Памфилова, Институт Эксшодашг . Апаотароааншй указатель рукописей, депошровашшх в Институте Экономики за 13УО г. JÍ2U6.

Ь. Мясепп К.К. Современное состояние вопроса обесцвечивания природных вод. // - Д. 1992. - 25 с. - Деп. в АКХ кы. К.Д. Памфилова, Институт Экономики. Аннотированный указатель рукописей , депонированных в Институте Экономика за 1992 г. й 212.

7. Заявка Л 4756045/26 Мясепп К.К.,. Дмитриев В.Д. Способ очистки природных вод. Заявлено 09.08.89. Положительное решение 27.12.90.

8. А.С. I66645I С СССР ) ШИ С02 Г I/4C. Аппарат дал электрохимической очистки природных вод. Мясепп К.К'.. Дмитриев В.Д.

( СССР )- № 4699256/26. Заявлено Ь.04.8Э. Опубликовано 1.04.9I.