Введение к работе
1.1. Актуальность темы исследования.
При обработке вод южных рек наиболее тяжёлыми с технологической точки зрения являются паводковые периоды года. В это время вода в поверхностных источниках имеет температуру от 0 до 4 С и мутность, достигающую нескольких тысяч мг/дм3. В этот период дозы коагулянта значительно повышены. Наиболее эффективным реагентом в этих условиях является активированная кремниевая кислота (далее - АК). Вопросам применения рабочих растворов АК в области водоочистки значительное внимание в своих работах уделяли Л. А. Кульский, Е.В. Бабенков, Ю.И. Вейцер, Д.М. Минц, В.И. Кулжинский, Г.Г. Первов, АА. Баран, А.К. Запольский и др.
Получение и применение этого реагента предусматривалось непосредственно на месте использования, что было связано с быстрой потерей технологической активности в течение 24 часов.
По данным многочисленных исследователей и нормативной литературы, совместное применение АК с коагулянтами, например сульфатом алюминия (далее - СА), позволило не только снизить его дозу от 25 до 30 %, но и увеличить производительность существующих очистных сооружений, повысить эффективность процесса осветления воды с одновременным снижением остаточного содержания А1 в осветленной воде, уменьшить степень снижения рН и щёлочности воды после её обработки.
В условиях современного развития химической промышленности, позволяющей получать органические флокулянты с требуемыми свойствами, масштаб распространения АК заметно снизился. Это было связано с трудоёмкостью и строгим соблюдением технологии приготовления рабочих растворов АК по сравнению с органическими, синтетическими флокулянтами, а также необходимостью привлечения высококвалифицированного персонала.
Вследствие этого, возникла потребность в разработке новых способов получения рабочих растворов АК, позволяющих свести к минимуму технологические издержки и просчеты, связанные с человеческим фактором.
-
Объектом исследования являлся комплекс водопроводных очистных сооружений МУП ПО "Водоканал" г. Ростов-на-Дону.
-
Предметом исследования являлись:
технология использования в процессах осветления природных вод растворов АК, полученных из порошковой смеси силиката натрия и сульфата алюминия совместно с алюмосодержащими реагентами;
технология получения сухой смеси силиката натрия и сульфата алюминия;
технология получения рабочего раствора АК из сухой смеси силиката натрия и сульфата алюминия.
1.4. Цель диссертационной работы - интенсификация процесса освет
ления природных вод, при совместной их обработке рабочим раствором АК,
полученным из порошковой смеси силиката натрия и сульфата алюминия и
алюмосодержащим реагентом; разработка технологии централизованного
приготовления сухой смеси силиката натрия и сульфата алюминия; опреде
ление параметров получения рабочего раствора АК из сухой смеси силиката
натрия и сульфата алюминия.
Поставленные цели достигались решением следующих задач:
оптимизация процесса осветления природных вод при совместной их обработке раствором АК, полученным из сухой смеси силиката натрия и сульфата алюминия и алюмосодержащими реагентами в различные периоды года;
разработка новой технологии приготовления АК, позволяющей получать рабочие растворы АК с продлённым сроком технологической активности;
определение основных технологических параметров получения сухой смеси и рабочих растворов АК из сухой смеси силиката натрия и сульфата алюминия;
выбор компонентов для приготовления сухой смеси силиката натрия и сульфата алюминия;
исследование продолжительности технологической активности рабочего раствора АК, полученного по предложенной технологии.
-
Основная идея работы заключается в интенсификации технологии осветления мутных вод с применением раствора АК, полученного из сухой смеси силиката натрия и алюмосодержащими коагулянтами; разработке технологии приготовления сухой смеси АК, позволяющей организовать её централизованный выпуск в различных регионах РФ; также в разработке технологии приготовления рабочих растворов АК, позволяющей организовать приготовления при любой степени подготовленности обслуживающего персонала.
-
Методы исследования. Исследования проводились в лабораторных, полупроизводственных условиях по стандартным, специально разработанным методикам. Обработка результатов проведена на ПЭВМ с использованием стандартного пакета программ. Анализ химического, гидробиологического и микробиологического состава воды после цикла реагентной обработки выполнялся в аккредитованной Центральной лаборатории МУП ПО "Водоканал" г. Ростова-на-Дону.
Планирование экспериментов и обработка опытных данных с последующим получением математических зависимостей осуществлялись по методу полного факторного эксперимента и корреляционного анализа.
1.7. Научная новизна работы состоит в следующем:
1. Впервые получены зависимости, свидетельствующие о высокой эффективности очистки природных вод в различные периоды года, при совместной их обработке раствором АК, приготовленным из сухой смеси
силиката натрия и сульфата алюминия и алюмосодержащими реагентами.
-
Разработана модифицированная технология получения сухой смеси и рабочего раствора АК из неё, позволяющая наладить её централизованный выпуск.
-
Впервые изучено изменение флокуляционных свойств во времени рабочего раствора АК, приготовленного по разработанной технологии и выдвинуты рекомендации по его хранению.
-
Впервые обоснована и экспериментально подтверждена необходимость использования в качестве активирующего агента сульфата алюминия для получения сухой смеси.
-
Обоснована и экспериментально подтверждена композиция компонентов сухой смеси из силиката натрия и сульфата алюминия и гранулометрический состав её компонентов.
-
Обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения растворов АК с пролонгированным сроком технологической активности.
1.8. Наиболее существенные научные результаты, полученные
лично автором, состоят в следующем:
-
В получении экспериментальных зависимостей эффективности воздействия рабочих растворов АК, приготовленных из сухой смеси, на процессы осветления природных вод в различных технологических схемах.
-
В выдвижении и обосновании новой технологии приготовления рабочих растворов АК из сухой смеси силиката натрия и сульфата алюминия.
1.9. Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций.
Достоверность результатов экспериментов обеспечена применением
стандартных методик исследований и определения показателей качества воды, а также совпадением результатов экспериментов лабораторных и полупроизводственных экспериментов. Выполнение математической обработки
результатов экспериментов велось с помощью стандартных компьютерных программ Microsoft Excel 2000, Statistica 5.5.
1.10. Практическая значимость.
-
Предложены соотношения доз флокулянта и алюмосодержащих реагентов для различного качества исходной воды.
-
Предложена технологическая схема приготовления сухой смеси силиката натрия и сульфата алюминия.
-
Предложена технологическая схема получения рабочего раствора АК из сухой смеси силиката натрия и сульфата алюминия.
-
Получена зависимость изменения во времени технологической активности рабочего раствора АК, приготовленного из сухой смеси силиката натрия и сульфата алюминия, и проведён сравнительный анализ рабочих растворов АК, приготовленных с различными активирующими агентами.
-
Изучена степень влияния реагентной обработки воды на микробиологические и гидробиологические показатели качества природной воды. Установлены зависимости изменения этих показателей качества воды от соотношения доз вводимых реагентов.
1.11. Реализация результатов работы.
Результаты исследований внедрены ФГУП СК Типрокоммунводока-нал" г. Ростова-на-Дону: в проекте строящегося комплекса очистных сооружений водопровода г. Приморск-Ахтарск; в проекте очистных сооружений водопровода Западного жилого массива г. Ростов-на-Дону.
1.12. Основные положения диссертационной работы, выносимые
на защиту:
-
Технологии осветления мутных вод в различные периоды года при совместном использовании раствора АК, полученного из сухой смеси, и алюмосодержащих реагентов.
-
Методика приготовления сухой смеси из силиката натрия и сульфата алюминия.
-
Технологическая схема приготовления рабочего раствора АК из сухой смеси силиката натрия и сульфата алюминия.
-
Результаты технико-экономического обоснования применения рабочего раствора АК, полученного по предложенной технологии в процессах осветления природных вод.
-
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Всероссийской школе-семинаре "Промышленная экология" РГСУ (Ростов-на-Дону, Абрау-Дюрсо, 1998 г.), международных научно-практических конференциях "Строительство-99", "Строительство-2000", "Строительство-2001", "Строительство-2002", "Строительство-2003" и "Строительство-2004"; на международной экологической научно-практической конференции "Экология и безопасность жизнедеятельности" МК 22-11-2 (г. Пенза) в 2002г.
-
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ и получен 1 патент РФ № 2174106.
-
Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы 119 наименований и 12 приложений. Работа изложена на 164 (включая приложение) страницах машинописного текста, содержит 40 рисунков и 34 таблицы.
Похожие диссертации на Интенсификация технологии приготовления и применение активированной кремниевой кислоты при очистке вод южных рек
