Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка новой безреагентной технологии осветления и обесцвечивания природных вод

Сведения об участнике
ФИО
Иванова Алена Вадимовна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодский государственный университет»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Новые материалы. Производственные технологии и процессы
Раздел области наук
Производственные технологии
Тема
Разработка новой безреагентной технологии осветления и обесцвечивания природных вод
Резюме
В настоящее время для очистки воды в основном применяются реагентные методы, недостатками которых является неуправляемость процессами коагуляции; остаточное содержание реагентов в очищенной воде; несоответствие результатов лабораторных анализов реальным условиям в блоках очистных сооружений. Кроме того, водоочистные системы требуют больших строительных и эксплуатационных затрат, значительного штата обслуживаемого персонала, а также являются громоздкими и сложными в управлении.
В связи с этим в данной работе была поставлена цель - разработать новый безреагентный, дешевый и эффективный способ осветления и обесцвечивания поверхностных вод и устройство для его осуществления.
Ключевые слова
поверхностные воды, осветление и обесцвечивание, водозаборно-очистное устройство
Цели и задачи
Целью данной работы является повышение надежности подготовки питьевой воды, многократное уменьшение стоимости сооружений и себестоимости питьевой воды путем разработки нового способа и устройства для ее очистки. Для этого были определены следующие задачи:
1. Разработать новый надежный безреагентный способ осветления и обесцвечивания природных вод.
2. Разработать малогабаритную установку, в которой совмещаются процессы добывания и очистки воды от мутности и цветности.
Введение

Поверхностные воды составляют примерно 80% от общего количества воды, используемого в хозяйственно-бытовом и промышленном водоснабжении. Для такого источника характерны повышенные показатели мутности и цветности воды.  Но, согласно СанПиН мутность и цветность воды не должна составлять более 1,5 мг/л и 20 град. ПКШ, соответственно [1].

Мутность и цветность воды может свидетельствовать о ее загрязнении веществами органического и неорганического происхождения, что делает воду непригодной для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения и требует ее надежной очистки. Поэтому данная работа посвящена эффективному решению проблемы осветления и обесцвечивания мутных и цветных вод.

 

Методы и материалы

Разработка нового безреагентного способа осветления и обесцвечивания поверхностных вод и устройства для его осуществления заключалась в проведении группы экспериментальных методов исследования на основе теоретического познания.

Осветление и обесцвечивания воды с использованием безреагентной электрокоагуляции проводилась в два этапа:

1. Физическая обработка воды в емкостях из инертного материала путем воздействия на обрабатываемую воду постоянного электрического поля при градиентах потенциала до 10 В/см (режим электрофореза) между кольцевыми неполяризующимися электродами, расположенными в   нижней части каждой емкости.

2. Фильтрование воды.

При этом было проведено два цикла исследований:

1) на природной воде, которая не подвергалась ранее коагуляции, с добавлением различных доз замутнителя и с иммитацией цветности воды;

2) на пробах воды из реки Вологды, отобранных в течение различных периодов 2015 года.

В целях эффективного протекания процесса осветления и обесцвечивания воды проводились исследования по определению оптимальных параметров, таких как расположение кольцевых электродов; дзета-потенциал исходной воды; градиент потенциала; температура; объем и толщина слоя обрабатываемой воды.

При нахождении оптимальных параметров безреагентной электрокоагуляции определялась себестоимость осветления и обесцвечивания воды 1 м3 воды, а также, используя метод сравнительного анализа, был посчитан экономический эффект. 

 

Описание и обсуждение результатов

Контроль процесса безреагентной коагуляции производился с использованием основного параметра, характеризующего этот процесс – дзета-потенциала (ДП) взвеси в исходной воде. Характерные результаты приведены в таблице.

Визуально наблюдались все характерные 4 стадии процесса коагуляции:

  1. помутнение;
  2. образование мелких хлопьев;
  3. образование крупных хлопьев;
  4. помутнение.

Таблица – Результаты исследований влияния дзета-потенциала исходной воды на скорость процесса коагуляции

Дата 2015 г.

М1, мг/л

Ц1, град. ПКШ

ДП исх., мВ

1ст., мин

2ст., мин

3ст.,

мин

4ст., мин

Общая продолжи-тельность, мин

ДП оч., мВ

М2, мг/л

Ц2, град. ПКШ

15.01

1,5

44

-39

15

12

6

4

37

-19

0,2

8

12.02

2,4

40

-42

11

11

8

5

35

-18

0,3

7

12.03

1,9

22

-43

10

12

8

5

38

-19

0,3

6

25.04

19,4

68

-50

12

12

11

6

41

-20

1,1

9

14.05

3

113

-48

8

10

7

4

29

-17

0,4

12

16.06

1,9

121

-46

7

10

11

6

34

-18

0,3

14

15.07

3,1

139

-53

8

10

10

5

33

-18

0,4

14

13.08

1,2

61

-51

9

12

7

6

34

-21

0,2

9

16.09

3,5

90

-47

8

9

9

5

31

-18

0,4

11

15.10

3,5

162

-50

11

14

9

3

37

-19

0,5

15

16.11

3,7

116

-44

11

11

7

4

35

-18

0,4

12

17.12

9,4

137

-40

10

13

8

4

35

-19

0,7

13

На основании полученных результатов был разработан способ осветления и обесцвечивания воды и устройство для его осуществления [2,3]. Кроме того, для реализации предложенного способа подробно разработан один из различных вариантов устройства и получена приоритетная справка на группу изобретений № 2016113796 «Способ осветления и обесцвечивания природных вод и устройство для его осуществления».

Предложенные способ и устройство по сравнению с прототипами имеют следующие преимущества:

1. Высокая надежность за счет полной автоматизации и гибкого автоматического управления.

2. Обеспечивается гарантированное качество очищенной воды.

3. Расширяются возможности применения за счет компактности оборудования.

4. Значительно снижается строительная стоимость устройства за счет его малых габаритов.

5. Уменьшаются эксплуатационные затраты за счет полной автоматизации, отсутствия необходимости в использовании расходных материалов и минимальных затрат электроэнергии на очистку.

Областью применения могут являться объекты коммунального водоснабжения, здравоохранения, военно-промышленного комплекса и др. А также данная разработка позволит решить проблему отсутствия водоснабжения в сельских населенных пунктах.

 

Используемые источники
1. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. – Введ. 01.01.01. – Москва: Госэпидемнадзор России, 2001. – 111 с.
2. Пат. 2142419 РФ, МПК C1 C02F001/24, C02F001/52. Способ очистки маломутных цветных вод / С. М. Чудновский, Н. Л. Миронова; заявитель и патентообладатель Волог. политехн. ин-т. – № 98102681/12; заявл. 12.02.1998; опубл. 10.12.1999. – 2000. – № 27.
3. Пат. 2453659 РФ, МПК С1 E03B3/04. Установка для забора и очистки воды из поверхностных водоисточников / С. М. Чудновский, А. И. Семенова, И. В. Пантюхина; заявитель и патентообладатель Волог. гос. техн. ун-т. – № 2010153924/13; заявл. 27.12.2010; опубл. 20.06.2012. – 2013. – № 17.
Information about the project
Surname Name
Ivanova Alena
Project title
Development of new technologies nonchemical lightening and bleaching of natural waters
Summary of the project
Currently, water purification mainly used reagent methods, shortcomings of which is inoperable coagulation processes; residual reagents in purified water; mismatch laboratory results to real conditions in units of sewage treatment plants. In addition, water treatment systems require large construction and operational costs, significant state staff, and are cumbersome and difficult to manage.
In this regard, this paper has set a goal - to develop a new reagent-free, cheap and effective way of lightening and bleaching of surface water and a device for its implementation.
Keywords
surface water, lightening and bleaching, water intake-cleaning device