Введение к работе
з
Актуальность проблемы. Несмотря на сокращение сброса загрязненных сточных вод крупными промышленными предприятиями и уменьшение использования химических удобрений сельским хозяйством, качество воды в природных водоисточниках не улучшилось. Увеличение загрязнений в воде природных водоемов приводит к необходимости применения новых технологических процессов при подготовке питьевой воды. Чрезвычайные ситуации, возникающие на действующих водопроводных очистных сооружениях и участившиеся экстремальные экологические ситуации на водоисточниках, привели к необходимости создания новых технологий и сооружений. Такие технологии внедряются наиболее успешно при строительстве новых очистных станций, т.к. на действующих водопроводных сооружениях с традиционными схемами и конструкциями сооружений применение новых высоко эффективных технологий очистки воды требует значительных материальных затрат и учета уже существующих условий их работы.
Действующие схемы приготовления и дозирования рабочих растворов реагентов, а также смешение их с обрабатываемой водой (большинство действующих схем умягчения воды включают добавление щелочных реагентов, отстаивание и фильтрование с обработкой коагулянтом), в современных условиях несовершенны, т.к. требуют большого количества коагулянта, соды и извести.
Одним из направлений обеспечивающих повышение эффективности технологии умягчения воды для целей локального водоснабжения является применение метода гальванокоагуляции.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с Президентской программой «Питьевые и минеральные воды Республики Башкортостан», одобренной постановлением Кабинета министров РБ № 298 от 23 ноября 2001 г., а также в соответствии с правительственными программами «Экология и природные ресурсы России» и «Вода России - XXI век».
Цель работы состоит в исследовании процесса умягчения воды при использовании метода гатьванокоагуляции, в разработке технологии и оборудования для данного процесса
Задачи исследования: — проанализировать существующие методы умягчения природной воды;
исследовать влияние различных факторов на уменьшение содержание ионов Са и Mgf+ с использованием метода гальванокоагуляции;
экспериментально определить оптимальные параметры процесса гальваноумягчения; вывести математические зависимости, которые описывают данный процесс; разработать новую конструкцию гальванокоагулятора; реализовать результаты исследований на практике. Научная новизна работы состоит в следующем:
Исследован процесс снижения содержания ионов Са2+ и Mg2* в природной воде при взаимодействии электродов гальванопары, и установлена возможность использования метода гальванокоагуляции для умягчения.
Впервые установлено, что наибольшая эффективность гальванокоагуляции для умягчения воды наблюдается при использовании в качестве анода дюралюминия.
Высказано предположение, что при взаимодействии дюралюминия и угля происходит
образование коллоидных частиц А1(01ГЬ, сорбирующих на своей поверхности ионы Са2* и Mg2+, образуя мицеллы гидрозоля {т[А1(ОЩ]-пОН"1/2(п-х)Са2+}1/2хСа2+ и
МАІСОВД-пОШЯСп-х)]^} l/2x Mg2".
Определены оптимальные условия работы электродов гальванопары.
Практическая значимость работы заключается в разработке эффективной технологии и оборудования для умягчения воды (с исходной жесткостью от 13 до 30 мг-экв/л) с применением метода гальванокоагуляции.
Технология и установка гальванокоагуляционного метода умягчения воды внедрена на МУП «Нефтекамскводоканал».
На защиту выносятся следующие положения:
Уменьшение содержания ионов Са2+ и Mg2+ в природной воде, происходит в результате сорбции ионов Са^ и Mg2+ на поверхности коллоидных частиц А1(ОН)3, возникающих в результате взаимодействия электродов гальванопары.
Эффективность применения дюралюмина в качестве анода при взаимодействии электродов гальванопары для образования коллоидных частиц А1(ОН)з в водной среде.
Технологическая схема и конструкция установки гальванокоагуляционного метода умягчения природной воды.
Апробация материалов исследований. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на II, 111, IV, V VI, VII и VIII Международных науч-
но-технической конференции при специализированной выставке «Строительство, архитектура, коммунальное хозяйство», научно-технической конференции «Водоснабжение на рубеже столетий», посвященной 100-летию Уфимского водопровода, на IV Международной научной конференции "Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела" и на Международной научно-технической конференции-«Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук».
Публикации. По материалам исследований опубликовано 13 научных работ.
Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и общих выводов (110 страниц текста, 40 иллюстраций, 8 таблиц), приложений и библиографии из 150 наименований.
