Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ 8
1.1. Проблема загрязнения водных ресурсов сточными водами промышленных предприятий 8
1.1.1 .Источники и виды загрязнений гидросферы 8
1.1.2. Классификация промышленных сточных вод 12
1.1.3. Классификация химических загрязнителей промышленных стоков 13
1.2. Современные методы очистки сточных вод 17
1.2.1. Выбор методов извлечения химических веществ с учетом их фазового состояния 19
1.2.2. Способы обработки сточных вод в зависимости от количества и состава загрязнений 20
1.2.3. Классификация методов извлечения примесей по скорости протекания процессов 28
1.3. Особенности организации малоотходных и безотходных производств 29
1.3.1. Критерии безотходности и экологичности производства 29
1.3.2. Принципы организации безотходных технологий 32
1.3.3. Требования, предъявляемые к безотходному производству...
1.4. Использование сточных вод в оборотных и замкнутых системах водоснабжения 34
1.5. Проблемы разработки экозащитных процессов и технологий 36
1.5.1 Основные факторы, характеризующие производственный процесс 36
1.5.2. Выбор технологической схемы экозащитного процесса 37
1.6. Проблемы очистки сточных вод гальванических производств 38
1.6.1. Характеристика стоков гальванических производств 42
1.6.2. Способы очистки промывных и сточных вод гальванических производств от ионов тяжелых металлов 45
ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ КРИТЕРИЕВ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКОЗАЩИТНЫХ ПРОЦЕССОВ 56
2.1. Задачи исследования 56
2.2. Основные факторы, влияющие на выбор экозащитных процессов и технологий 57
2.2.1. Химические факторы 59
2.2.2. Технологические факторы 68
2.2.3. Экологические факторы 73
2.3. Разработка технологической схемы экозащитного процесса 76
2.4. Количественные критерии оценки техногенного загрязнения окружающей среды 77
2.5. Термодинамическая оценка эффективности экозащитных технологий 88
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНКУРИРУЮЩИХ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ ХРОМОСОДЕРЖАЩИХ ПРОМЫВНЫХ СТОКОВ 101
3.1. Анализ химических особенностей методов очистки хромосо держащих промывных стоков 101
3.1.1. Реагентный метод 102
3.1.2. Электрокоагуляционный метод 105
3.1.3. Ионообменный метод 107
3.2. Разработка технологических принципов для конкурирующих методов очистки хромосодержащих промывных стоков 113
3.3. Качественная оценка эффективности применения предложенных методов очистки сточных вод 118
3.4. Использование количественных критериев для экспресс-оценки эффективности сравниваемых методов очистки 125
ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИОНООБМЕННОГО МЕТОДА ОЧИСТКИ ХРОМОСОДЕРЖАЩИХ СТОКОВ 128
4.1. Адаптация метода в производственных условиях 128
4.2. Разработка конструкции локальной очистной установки для обезвреживания хромосодержащих промывных стоков 133
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 140
ВЫВОДЫ 142
ЛИТЕРАТУРА 143
- Современные методы очистки сточных вод
- Химические факторы
- Разработка технологических принципов для конкурирующих методов очистки хромосодержащих промывных стоков
Введение к работе
Актуальность темы. Объем потребляемой в мире воды достигает 4 трлн. куб.м в год, а преобразованиям со стороны человека подвергается практически вся гидросфера. Вредные химические вещества попадают в водоемы, ухудшая их санитарное состояние и вызывая необходимость специальной глубокой очистки воды перед использованием се для хозяйственно-питьевых и некоторых промышленных целей. Основными источниками загрязнения окружающей среды в нашей стране являются черная и цветная металлургия, химическая, нефтехимическая, лесная и деревообрабатывающая промышленность, жилищно-коммунальное и сельское хозяйство, теплоэнергетика и транспорт.
Воздушные и водные сбросы машиностроительных предприятий, характеризующиеся умеренными объемами, тем не менее, имеют разнообразный химический и физический состав и агрегатное состояние, многокомпонентны и трудно утилизируются, что вызывает особые экологические проблемы. По отдельным загрязнителям, например по хрому(УІ), отечественное машиностроение занимает лидирующее положение. Многие примеси нельзя извлечь из воды механически, они не нейтрализуются при биологической очистке, не удаляются традиционными методами. Сложный, комплексный характер производств требует комплексного подхода к решению возникающих на них экологических задач -экологизации производства, т.е. внедрения новых малоотходных и безотходных технологий. Учитывая, что машиностроительные предприятия загрязняют окружающую среду сравнительно небольшими количествами вредных веществ, для их, улавливания не целесообразно использовать сложные и рассчитанные на значительные объемы э ко защитные установки. Необходимо стремиться к использованию максимально компактных, простых, дешевых и высокоэффективных экозащитньгх процессов и аппаратов, локальных очистных установок, подавлению выделения вредных веществ в источнике их образования, созданию универсальных очистных сооружений для обезвреживания многокомпонентных выбросов.
Для выбора оптимальной технологической схемы экозащитного процесса
необходим анализ химических, технологических. и^йОдашиэд^ЭДй/факторов. Для
09 w^taxTJf'l
такой оценки существующие показатели влияния промышленного производства на окружающую среду не являются достаточно информативными. Количественные безразмерные критерии должны обеспечивать возможность ранжирования различных экозащитных процессов и технологий по их эффективности.
Учитывая вышесказанное, актуальность настоящего исследования обусловлена необходимостью системного подхода к решению задач экологизации процессов и технологий в промышленности, в частности, процессов и технологий гальванических производств, для чего необходима разработка критериев и методологии комплексной оценки химических, технологических и экологических промышленных факторов.
Цель и задачи исследования. Цель работы - анализ основных химических, технологических и экологических факторов при разработке технологической схемы экозащитного процесса очистки сточных вод гальванического производства с помощью безразмерных количественных критериев, проверка на практике эффективности предложенных критериев.
В данной работе нами были поставлены следующие задачи:
-
Рассмотреть и проанализировать основные методы существующих экозащитных процессов очистки промышленных сточных вод, и, в частности, сточных вод гальванических производств, являющихся составной частью машиностроительной промышленности.
-
Исследовать особенности и основные факторы, характеризующие экозащитный производственный процесс (химический, технологический, экологический)
-
Проанализировать экологические особенности и сравнить эффективности применения трех основных методов очистки сточных вод (реагентного, электрокоатуляционного и ионообменного).
-
Сформулировать основные требования к критериям, применяемым для количественной оценки эффективности экозащитных процессов и технологий.
-
Выбрать и использовать термодинамические количественные критерии для экспресс-оценки эффективности сравниваемых методов.
-
Разработать конструкцию локальной очистной установки для обезвреживания хромсодержаших промывных стоков в соответствии с выбранным методом..
-
Провести экспериментальные исследования по определению оптимальных режимов очистки с использованием выбранного экозашитного метода. Определить его эффективность в лабораторных и промышленных условиях.
Научная новизна работы. Впервые получены результаты комплексной качественной и количественной оценки экозашитных процессов с помошью универсального термодинамического критерия. На основании полученных результатов выбран оптимальный метод обработки сточных вод гальванического производства. Разработана и экспериментально опробована компактная установка для очистки хромосодержащих промывных стоков методом ионного обмена. Разработанное устройство обладает свойствами как сорбционного фильтра, так и ионообменной колонны, объединенные в одном корпусе, что позволяет значительно сократить число производственных операций и единиц оборудования и использовать регенерационные растворы в родственных технологических процессах (например, в травление, полировке и т.д.) В установке осуществляется одновременная очистка от органических примесей (масел, нефтепродуктов) и от трехвалентного и шестивалентного хрома. Разработанная установка пригодна для создания малоотходного гальванического производства, так как обеспечивает эффективную очистку промывных сточных вол (ниже уровня ПДК) и позволяет вернуть воду в производственный цикл.
Практическая значимость работы. Разработанные технические решения были опробованы в промышленных условиях гальванического цеха производственного комбината торгово-промышленной палаты РФ (г.Москва), где показали высокую эффективность. Их можно использовать в качестве эффективных экозашитных процессов и аппаратов, позволяющих осуществить малоотходную технологическую схему хромирования. Материалы исследований используются в
учебных курсах экологического факультета РУДН «Экологически чистые технологии» и «Экологически безопасные технологии».
Апробация результатов исследования. Основные положения и материалы докладывались на ежегодных Всероссийских конференциях «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (г. Москва 2002, 2003 г).
Положения, выносимые на защиту:
сравнительная характеристика экозащитных процессов очистки хромосодержащих промывных стоков;
методика расчета н применения термодинамического универсального критерия для оценки эффективности экозащитных процессов;
методика создания локальной установки для очистки хромосодержаших промывных стоков.
Объектом исследований являлись сточные промывные воды гальванического
цеха производственного комбината ТПП РФ (г. Москва). Объемный расход
хромосодержащих стоков не превышал 3,5 м'/ч, а концентрация шестивалентного
хрома в них составляла 30*52 мг/л. Кроме того, в некоторых пробах был
обнаружен трехвалентный хром в количестве I * 1,5 мг/л. Для проведения
экспериментов использовали колонну из, нержавеющей стали с внутренним
диаметром 0,8 м, внутрь которой загружали слой анионита в SO42" -форме высотой
2 м. В колонну через трубопровод, снабженный заслонкой, которая позволяла
регулировать линейную скорость потока, подавали хромосодержащие стоки на
очистку. В ходе эксперимента исследовали влияние следующих технологических
параметров на процесс очистки: рН потока сточной воды, скорости ее пропускания
через ионообменную колону и порозности слоя смолы в колонне. Порозность слоя
(У -У )
определяли по формуле: Е, г-;-, где V - общий объем, занимаемый
(-
смолой, V0 - объем, занимаемый самими частицами смолы.
Полнота процесса очистки и ее эффективность характеризовались остаточным содержанием хрома после очистки (в пересчете на CrOi) и количеством воды,
возвращенной в технологический процесс через систему " оборотного водоснабжения (в процентах от первоначального объема стоков). Полученные данные приведены в табл. 1.
Таблица I
Результаты опробования ионообменной установки в производственных условиях
Содержание
хрома в воде
после очистки
(в пересчете на
СгО,),х 10э,
мг/л
Кол-во
возвращенной
воды
(в % от нач.
объема)
Как видно из табл.1, остаточное Содержание хрома после очистки на несколько порядков ниже величины ПДК, а количество воды, возвращаемой в оборотную систему водоснабжения, превышает 90%. Оптимальные режимы процесса очистки, проведенного в промышленных условиях, следующие:
-
рН очищаемых стоков 4-^8 (по лабораторным данным рН=4-6)
-
Скорость пропускания очищаемых стоков через слой анионита. м/ч 0,25:7,5 (по лабораторным данным 2.5^-7.5)
-
Порозность слоя смолы в колонне 0.08 . 0.16.
Время действия защитного слоя ионита (время насыщения смолы) рассчитывалось следующим образом:
Г = -^І— к Н - --'— * (In ^-- I),
где: г - время действия ионита, ч; ар - равновесная концентрация сорбируемого
вещества в ионите (в состоянии насыщения), г/дм3; W- линейная скорость подачи
очищаемого раствора в колонну, м/ч; C„Cv - исходная концентрация сорбируемого
вещества в растворе, мг/л; Н - высота слоя ионита, м; С„р - концентрация вещества
при проскоке (принимаем равной ПДКсг6*), мг/л; ki - коэффициент внешней
диффузии, рассчитываемый по известному эмпирическому уравнению
, (Off)" п ..
к,- j-;—, в котором: D -коэффициент молекулярной
диффузии (для
большинства водных солей D=3,6* I О"6, м2/ч); W -скорость пропускания стоков
.диаметр гранулы анионита (d=0,3xl0"\ м). Тогда (лг /чхм/ч)"*
через колонну, м/ч; d коэффициент k| имеет размерность:
Срок службы смолы в анионобменной колонне зависит от концентрации в стоках ионов хрома (VI) и скорости пропускания очищаемой воды. Результаты расчета приведены в табл. 2.
Таблица 2
Результаты расчета срока службы смолы в анионобменной колонне
В условиях гальванического производства ТПП РФ был отработан процесс десорбции xpOMa(VI) нормальными растворами серной кислоты. При отработке процесса регенерации изучали влияние концентрации раствора серной кислоты на степень регенерации анионита. Степень регенерации (а,%) определяли по
формуле: а = —, где Q, - восстановленная обменная емкость; Q„-
полная обменная емкость. Результаты измерений в промышленных условиях представлены в табл. 3.
Таблица З Режимы регенерации анионита АВ-17-16, насыщенного Cr(VI)
Из табл. 3 следует, что, при регенерации анионита серной кислотой в производственных условиях, удается провести регенерацию анионита на 98.0-=-99,8%. При этом получают регенерационные растворы на основе серной кислоты, содержащие 1.8^3.4 г/л xpoMa(Vl), что позволяет, после вакуумного концентрирования, использовать их для создания малоотходного процесса хромирования с замкнутой системой водоснабжения. Результаты исследований обрабатывались с использованием математических и статистических методов и приемов. Для наглядности результатов были использованы матричные таблицы и схемы.
Современные методы очистки сточных вод
Технократическая деятельность людей всегда была источником дополнительной нагрузки на объекты гео- и биосферы. Любой объект природы обладает определенным запасом экологической прочности, определяющим меру его сопротивления внешним, привходящим воздействиям и нагрузкам. Нарушение экологического равновесия носит двусторонний характер, поскольку обусловлено взаимосвязанностью действий (со стороны внешних факторов) и противодействием (со стороны внутренних факторов самокомпенсации объектов природы). Эффект такого противодействия может быть выражен в случае аппроксимации процессов Qt (развития техногенного потока нагрузок), как функции действия, и Rt (развития ответной реакции со стороны объекта природы), как функции противодействия. Проводя линейную аппроксимацию имеем Q, = yt\ Rt =Ro-a t. Таким образом для фиксированного момента времени У где а, у - соответственно скорости изменения потоков. Rt, QL Отсюда очевидны позитивная роль начального защитного потенциала объекта природы Ro и негативная роль уровня техногенных нагрузок Q t- В том случае, когда уровни Rt и Qt становятся экологически эквивалентными (или тождественно равными), экосистема переходит в свое неравновесное состояние (фаза деградационного развития).
В естественной среде водоемов происходит процесс самоочищения воды, обусловленный наличием у всех природных экосистем начального защитного потенциала Ro- Но происходит он только до тех пор, пока скорость потока техногенных нагрузок Qt не достигнет величины, характеризующей защитные функции системы, обратной ему по направлению и равной по величине, то есть до наступления момента равновесия. Однако процесс самовосстановления протекает медленно и если равновесие достигнуто, то происходят необратимые изменения. В связи с резким увеличением объемов промышленных и бытовых отходов, попадающих в водную среду, возникает необходимость очищения и утилизации сточных вод.
Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Деструктивные методы очистки промышленных стоков предусматривают разрушение вредных примесей или перевод их в нетоксичные продукты, а регенеративные - основаны на извлечении и утилизации примесей. Освобождение сточных вод от загрязнения — сложное, чаще всего, многостадийное производство. В нем, как и в любом другом производстве, имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода). Технологические схемы очистки сточных вод разрабатываются в зависимости от концентрации (количества) загрязнений, размера частиц (фазового состояния в растворе), скорости экозащитных процессов и некоторых других факторов.
Выбор методов извлечения химических веществ по их фазовому состоянию На качество воды большое влияние оказывают вещества, которые находятся в воде в различных концентрациях и фазовых состояниях. Избыточная концентрация некоторых из них может оказывать негативное влияние как на человека, так и на биологическую обстановку в природном водоеме.
class2 ОБОСНОВАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ КРИТЕРИЕВ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКОЗАЩИТНЫХ ПРОЦЕССОВ class2 class1
Химические факторы
Учитывая химические факторы при разработке технологической схемы экозащитного процесса, необходимо также помнить о некоторых особенностях.
І.При анализе химических факторов не учитываются применяемые в промышленной экологии механические (измельчение, дробление, таблетирование, брикетирование, грохочение и др.), гидродинамические (отстаивание, фильтрование, центрифугирование, отсадка и прочие) и тепловые (нагрев, охлаждение, выпаривание, конденсация паров и т.д.) процессы, а также процессы, основанные на конкретных физических явлениях (электрическая и магнитная сепарация, электрические методы очистки отходящих газов от пылей, туманов, брызг и др.). Необходимы уточнения при описании биохимических (аэробные и анаэробные процессы очистки сточных вод, сбраживание осадков в метатенках и др.) и электрохимических процессов, используемых в промышленной экологии с учетом их специфики. 2. Большинство химических реакций, лежащих в основе экозащитных процессов являются гетерогенными. Взяв за основу классификацию методов и аппаратов для очистки сточных вод, рассмотренную ранее в п.п. 1.2.3., можно выделить следующие физические и химические процессы, протекающие в системах, состоящих из нескольких фаз: коагуляция и флокуляция, электрокоагуляция, электрофлотация и прочие электрохимические методы, ионный обмен, мембранные методы (обратный осмос, ультрафильтрация), некоторые реагентные методы, экстракция в системе «жидкость - жидкость», адсорбция, жидкофазное окисление и ряд других.
Реальные экозащитные процессы по очистке сточных вод обычно протекают в следующих гетерогенных системах: твердое тело - жидкость, твердое тело - жидкость - газ (каталитические), газ - жидкость, жидкость -жидкость (несмешивающиеся жидкости).
К рассмотренным процессам примыкают гетерогенные процессы, протекающие в однокомпонентных системах. Они не сопровождаются изменением химического состава фазы и сводятся к переходу вещества из одной фазы в другую. К ним относятся применяемые в промышленной экологии физические процессы плавления, испарения, возгонки, отвердевания и конденсации (в данной работе не рассматриваются). Все гетерогенные процессы отличаются сложностью и многостадийностью. Суммарная скорость гетерогенного процесса определяется скоростями отдельных его звеньев или стадий. Если скорость одной из последовательных стадий процесса значительно меньше других, то суммарная скорость определяется скоростью наиболее медленной стадии. Это нужно учитывать при прогнозировании скорости конкретного экозащитного процесса и решения задачи рационального управления им.
Очень часто экозащитные процессы идут в диффузионной области, то есть общая скорость таких процессов лимитируется скоростью диффузии взаимодействующего вещества к поверхности раздела или отвода от нее вглубь соответствующей фазы продуктов реакции. К таким процессам следует отнести процессы экстракции в системе жидкость - жидкость и в системе твердое тело - жидкость, процессы растворения твердого тела в жидкости, процессы ионного обмена, ряд электрохимических процессов, процессы адсорбции, абсорбции и ряд других. Укажем, например, что по утверждению В. Римана и Г. Уолтона [43], до сих пор не обнаружено ни одного ионообменного процесса, кинетика которого лимитируется химической реакцией обмена. Исходя из этого, необходимо проводить указанные экозащитные процессы таким образом, чтобы максимально интенсифицировать процессы массопереноса вещества из одной фазы в другую. Этого можно достигнуть путем увеличения скоростей потоков жидкости и газа, использованием процессов перемешивания фаз, псевдоожижения, правильным выбором направления перемещения одной фазы относительно другой (прямоток, перекрестный ток, противоток). Для многих гетерогенных процессов, используемых в промышленной экологии, форма противотока является наиболее предпочтительной.
Таким образом, для эффективного проведения гетерогенных экозащитных процессов необходимо проводить их в таких условиях, чтобы исключить диффузионное торможение химических реакций.
Разработка технологических принципов для конкурирующих методов очистки хромосодержащих промывных стоков
Выбирая оптимальный метод очистки хромосодержащих водных стоков, необходимо учитывать его соответствие пяти технологическим принципам 113 организации малоотходного производства (глава 2, п. 2.2.2.). Проанализируем сравниваемые методы очистки с этих позиций. Для определения соответствия каждого метода принципу наилучшего использования разности потенциалов, рассчитаем их интенсивность по формуле (19): М = М Ат Урт где I - интенсивность соответствующего экозащитного процесса; М — объем жидкости, м3, поступивший в аппарат (реактор) на очистку за время т , ч.; A=VP - рабочий объем реактора, м3. 1. Расчет интенсивности очистки при использовании реагентного метода. Рабочий объем реактора определим, используя формулу для реактора-вытеснителя [38]: Vp=QTp)n- - (59) t-вых Данные для расчета: объемный расход хромосодержащих стоков 0=3,5 м3/ч; время нахождения очищаемых стоков в реакторе Тр=22,5 мин.=0,38 ч; начальная концентрация хрома (VI) Свх=30-ь52 мг/л; конечная концентрация хрома (VI) на выходе из реактора после очистки (ПДКСг(У1)) Свых=0,1 мг/л. Определим Vp по формуле (59) для двух значений начальной концентрации Свх=30 мг/л и Свх=52 мг/л: V p=3,5-0,38-ln 30/0,1=1,33-5,70«7,5 м3 V"p=3,5-0,38-ln 52/0,1=1,33-6,25 8,2 м3 Рассчитаем интенсивность процесса очистки при Свх=30 мг/л и Свх=52 мг/л по формуле (19): 1 3,5/7,5=0,46 41 114 Г=3,5/8,2= 0,43 ч-1 Таким образом, интенсивность очистки хромосодержащих стоков при использовании реагентного метода 1= 0,43-5-0,46 ч"1. 2. Расчет интенсивности очистки при использовании электрокоагуляционного метода. Расчетные формулы в соответствии со СНИП 2.04.03-85 [64]: где I - интенсивность процесса электрокоагуляционной очистки, ч 1; Wec= fprb, (61) где Wec — рабочий объем электрокоагулятора, м3; /у= . (62) где fpi - общая поверхность анодов, м2. (63) где Icur - величина тока, проходящего через электрокоагулятор при очистке стоков от хрома (VI), А. Данные для расчета: - объемный расход хромосодержащих стоков (производительность электрокоагулятора) - qw=Q=3,5 м /ч, а также начальная (Сел =СВХ=30 мг/л и 52 мг/л) и конечная ( Свых=0,1 мг/л) концентрации хрома (VI) те же, что и при использовании реагентного метода; - удельный расход электричества, необходимый для удаления из сточных вод 1 г-иона металла - qcur=3,l А«ч/г; - анодная плотность тока ( при суммарной концентрации хрома (VI) и ионов тяжелых металлов до 80 мг/л) - гап=150 А/м2; среднее расстояние между соседними электродами (должно составлять 5-И0 мм) - Ь=7,5-10"3 м. Рассчитаем указанные величины для двух значений исходной концентрации концентраций хрома (VI). 115 Величина тока по формуле (63): 1 =3,5-30-3,1=325,5 А Г сиг=3,5-52-3,1=562,4 А Общая поверхность анодов по формуле (62): fpi= 325,5/150=2,2 м2; f pi= 562,4/150= 3,7 м2 Рабочий объем электрокоагулятора по формуле (61): W eC =2,2-7,5-10 = 16,5-10 3 м3 W"ec = 3,7-7,5-10 3 = 27,8-Ю"3 м3. Интенсивность процесса электрокоагуляционной очистки по формуле (60): 1 3,5/16,5-10 =206 41 1 3,5/27,8-10 = 125 41. Из представленных расчетов следует, что интенсивность очистки хромосодержащих стоков при использовании электрокоагуляционного метода составляет: 1= 125 + 206 ч"1. 3. Расчет интенсивности очистки при использовании ионообменного метода. Для расчета интенсивности ионообменной очистки используется та же формула, что и для реагентного и электрокоагуляционных методов: I-V-. («) где Уф - рабочий объем компактного ионитного фильтра. Кроме того необходимо рассчитать следующие величины: V$=S-H, (65) где S — площадь фильтра, м ; Н — высота слоя ионита в фильтре, м. 5 = — = 0,785с/2 = /=/-_, (66) 4 \0,785 v У где d - диаметр ионообменной колонны. 116 У где Q — объемный расход хромосодержащих стоков м/ч, W - линейная скорость пропускания очищаемой воды через слой анионита, м/ч Данные для расчета: линейная скорость пропускания очищаемой воды лежит в пределах W=2,5 - 7,5 м/с (из данных эксперимента, см. табл. 3.5); объемный расход Q и величины Свх и Свых такие же, как в других методах; Рассчитаем все необходимые величины. Поскольку линейная скорость пропускания зависит от концентрации, то нами были взяты оптимальные значения Wi=2,5 м/с и W2=7,5 м/с, соответствующие этим концентрациям. Получаем два значения для площади фильтра по формуле (67): S,= 3,5/2,5= 1,40 м2 S2 = 3,5/7,5 = 0,47 м2. Определяем диаметр колонны для двух случаев по формуле (66): fi?,=VU40/ 0,785 = 1,33л d2=y/0,47/ 0,785 =0,77ЛІ Учитывая эти параметры, для осуществления процесса ионообменной очистки при скорости пропускания сточных вод W=2,5 м/ч был подобран отечественный ионитный фильтр типа ФИПа1-1,4-0,6-Н, имеющий следующие технические характеристики: d=l,4 м; S=l,54 м ; общая высота Н=3,6 м; высота слоя ионита Нсл = 2,0 м. Для осуществления этого же процесса при W=7,5 м/ч, можно использовать отечественный фильтр первой ступени типа ФИПа1-1,0-0,6-Р, имеющий следующие технические характеристики: d=l,0 м; S= 0,78 м ; общая высота Н=3,12 м; высота слоя ионита НсЛ= 2,0 м. Исходя из этих практических значений Si =0,78м и S2=l,54 м, определим рабочие объемы этих фильтров по формуле (65): V, = 0,78-2,0=1,56 м3 V2= 1,54-2,0=3,08 м3. 117 Тогда интенсивность процесса ионообменной очистки по формуле (64): Г = 3,5/1,56 = 2,24 ч-1 Г = 3,5/3,08 = 1,14 ч"\ т.е. интенсивность очистки при использовании ионообменного метода лежит в интервале: 1= 1,14 -т- 2,24 ч 1. Сравним интенсивности очистки для трех конкурирующих методов: реагентный метод 1=0,43-г0,46 ч 1; электрокоагуляционныи метод 1=125 -т- 206 ч 1; ионообменный метод 1= 1,14 -т- 2,24 ч 1. Из этого следует, что наиболее интенсивным, т.е. протекающим при максимальной разности потенциалов, является электрокоагуляционныи метод.
