Процесс очистки природных вод от гуминовых веществ с использованием электроразрядного реактора
ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………………….. 4
ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ
И МЕТОДЫ ИХ УДАЛЕНИЯ ИЗ ПРИРОДНЫХ ВОД ………………………………….. 10
1.1. Физико-химические свойства гуминовых веществ ……………………………………. 10
1.2. Способы удаления гуминовых веществ из воды………………………………………… 13
1.3. Использование электроразрядных методов в технологиях очистки воды
от гуминовых веществ ……………………………………………………………………………… 20
1.4. Постановка цели и задач исследования …………………………………………………….. 32
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ………………………………… 34
2.1. Методики приготовления модельных растворов ……………………………………….. 34
2.1.1. Методика приготовления модельного раствора гуминовых веществ ……. 34
2.1.2. Приготовление модельных растворов органических веществ:
метиленового голубого, фурацилина и эозина ……………………………………. 35
2.2. Методика электроразрядной обработки воды и растворов …………………………. 36
2.3 Приборы и методы, используемые при выполнении исследований ……………. 37
2.4. Определение показателей качества воды ………………………………………………….. 41
2.4.1. Определение железа, связанного с гуминовыми веществами ………………. 43
2.5. Расчет погрешности эксперимента ……………………………………………………………. 43
ГЛАВА 3. ДЕЙСТВИЕ ИСКРОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ В СЛОЕ
ГРАНУЛ ЖЕЛЕЗА НА МОДЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ И НА ПРИРОДНЫЕ
ВОДЫ, СОДЕРЖАЩИЕ ГУМИНОВЫЕ ВЕЩЕСТВА …………………………………. 44
3.1. Содержание гуминовых веществ в подземных водах Западной Сибири …….. 44
3.2. Воздействие искровых электрических разрядов в слое гранул железа
на растворы ……………………………………………………………………………………………… 51
3.2.1. Обработка дистиллированной воды ……………………………………………………….. 51
3.2.2. Обработка растворов метиленового голубого, фурацилина и эозина ………. 57
3.2.3. Обработка растворов гумата натрия ………………………………………………………. 65
3.2.4. Обработка подземных вод северных регионов Западной Сибири ………… 72
3.3. Стадии процесса удаления гуминовых веществ из природных вод при
действии искрового электрического разряда в слое гранул железа …………….. 80
Выводы по главе 3 …………………………………………………………………………………………….. 82
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА АППАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ ВОД ОТ ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОГО РЕАКТОРА ………………….. 84
4.1. Методика расчета реактора …………………………………………………………………………. 84
4.1.1. Расчет электрических и энергетических характеристик процесса …………… 85
4.1.2. Расчет массы металлической загрузки реактора …………………………………….. 91
4.1.3. Расчёт газовыделения ……………………………………………………………………………. 92
4.1.4. Расчет гидродинамических характеристик и конструктивный расчет
аппарата ………………………………………………………………………………………………… 93
4.2 Расчет отстойника ………………………………………………………………………………….. 100
4.3. Выбор фильтра……………………………………………………………………………………….. 103
4.4. Описание аппаратурно-технологической схемы для удаления гуминовых
веществ из природных вод …………………………………………………………………….. 106
Выводы по главе 4 …………………………………………………………………………………………… 108
ВЫВОДЫ ………………………………………………………………………………………………………. 110
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………………………………………….. 112
ПРИЛОЖЕНИЯ. Акты об использовании результатов …………………………………… 125
Актуальность темы исследования. Для обеспечения населения
качественной питьевой водой требуется разработка новых, оригинальных водных
технологий, способных эффективно получать воду, соответствующую СанПиН
2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды
централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». По
данным Федеральной службы государственной статистики Роспотребнадзора за
2010 г. к централизованному водоснабжению не имеют доступа каждый десятый
городской житель (11 %) и половина (53 %) жителей сельских населенных
пунктов [1]. Например, в Западной Сибири, активно развивающейся в
промышленном отношении благодаря газо- и нефтедобывающей отрасли,
создаются вахтовые поселки, не имеющие централизованного водоснабжения.
Основным источником питьевого водоснабжения на территории Западной
Сибири являются подземные воды. Поверхностные воды Западной Сибири, в
достаточном количестве имеющиеся на территории, в связи с заболоченностью
невозможно использовать для питьевых целей. Содержание гуминовых веществ,
придающих воде повышенную цветность, делает воду непригодной не только для
питьевых целей, но и для хозяйственного применения.
Использование подземных вод для питьевого водоснабжения ограничено
повышенным содержанием железа, что характерно для Западно-Сибирского
региона. Подземные воды, наряду с высокой концентрацией железа, содержат
органические вещества гумусового происхождения. Одновременное присутствие
указанных примесей приводит к образованию коллоидной системы, обладающей
устойчивостью к физико-химическим воздействиям, реализуемым в настоящее
время в водоподготовке [1, 2]. При очистке вод такого состава эффективность
водоочистных установок снижается, что приводит к снижению качества питьевой
воды.
В настоящее время существуют различные технологии, такие как
аэрация [3], озонирование [4], обработка импульсным электрическим разрядом [5],
использование специальных фильтрующих загрузок [6] для очистки подземных
вод, содержащих железо и растворенные гуминовые вещества. Но эти методы
малоэффективны для вод, содержащих примеси гуминовых веществ и железа.
Использование ультра- и нанофильтрационных мембран является эффективным
для вод такого состава, но приводит к увеличению стоимости технологии
водоподготовки. Для повышения эффективности очистки подземных вод Западно-
Сибирского региона, содержащих примеси железа и гуминовых веществ,
необходим поиск новых способов, которые можно реализовать в технологиях
водоподготовки.
Работа выполнена в рамках госзадания «Наука» (ГЗ 3.3734.2011 от
01.01.1012 г.), проект «Разработка научных основ физико-химических процессов
водоочистки, протекающих на границе раздела фаз».
Степень разработанности темы исследования. Анализ литературных
источников показал, что систематического изучения процессов безреагентного
удаления растворенных гуминовых веществ из природных вод не проводилось.
Принятые технологии очистки воды с использованием озонирования, мембранного
разделения, сорбции, электрокоагуляции, ультрафильтрации и др. малоэффективны
для удаления гуминовых веществ из воды вследствие образования с другими
примесями коллоидных систем, обладающих повышенной устойчивостью к
физико-химическим воздействиям. Закономерности окисления, деструкции и
осаждения гуминовых веществ при очистке высокоцветных вод в полной мере не
изучены.
Цель работы – разработка технологической схемы очистки природных вод
Помогаем с подготовкой сопроводительных документов
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (174 отзыва)
4.7 (96 отзывов)
5 (91 отзыв)
4.9 (298 отзывов)
4.2 (13 отзывов)
4.6 (30 отзывов)
4.4 (59 отзывов)
4.9 (5 отзывов)
5 (8 отзывов)
