Реферат
ВВЕДЕНИЕ 9
1. ОСОБЕННОСТИ КОАГУЛИРОВАНИЯ МАЛОМУТНЫХ ПРИРОДНЫХ
ВОД 10
1.1 Факторы, влияющие на коагуляцию 13
1.1.1 Температура 14
1.1.2 Перемешивание 14
1.1.3 Водородный показатель 16
1.1.4 Ионный состав 17
1.1.5 Щелочность 18
1.1.6 Последовательность дозирования реагентов 20
1.2 Интенсификация процесса коагуляции 21
1.2.1 Подбор режима дозирования 21
1.2.2 Введение флокулянта 22
1.2.3 Использование замутнителя 24
1.3 Общие характеристики замутнителей 25
1.3.1 Глины 25
1.3.2 Промывные воды 26
1.3.3 Цеолит и карбонат кальция 27
1.3.4 Активированный уголь 28
1.4 Выводы 28
2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОПОКИ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ 30
2.1 Характеристика опок 30
2.2 Применение опоки в водоочистке 32
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ОПОКИ В
КАЧЕСТВЕ ЗАМУТНИТЕЛЯ 34
3.1 Методики исследования 34
3.1.1Методики определения показателей качества воды 34
3.1.2 Методика приготовления замутнителя 35
3.1.3 Методики проведения коагулирования 36
3.2 Сравнение эффективности применения опоки при различных температурах36
3.2.1 Замутнение опокой при высоких температурах 36
3.2.2 Замутнение опокой при низких температурах 47
3.3 Использование опоки при двухступенчатой очистке 57
3.3.1 Пробное коагулирование 57
3.3.2 Моделирование работы отстойников 58
3.3.3 Моделирование работы скорых фильтров 60
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ОПОКИ В КАЧЕСТВЕ
ЗАМУТНИТЕЛЯ 63
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 65
Воды низкой мутности распространены на территории России. Примером водохранилищ с маломутными водами может быть река Омь, Пироговское и Шершневское водохранилища. Помимо этого показатели качества воды могут варьироваться в зависимости от времени года и ухудшатся в период паводка или цветения воды, что делает проблему очистки маломутных вод актуальной для большинства источников водоснабжения.
В технологии очистки маломутных вод существуют определенные трудности, связанные со снижением цветности и с недопустимым содержанием остаточных реагентов. При очистке маломутных вод с коагулянтами для экономии дорогостоящих реагентов и интенсификации процесса применяются замутнители. В условиях ограниченности природных ресурсов следует максимально рационально использовать имеющиеся материалы и разрабатывать применение новых замутнителей. Одним из таких материалов является опока - легкая, кремнистая, микропористая осадочная порода, широко распространенная на территории России и имеющая невысокую стоимость по сравнению с традиционными замутнителями. Исследование эффективности замутнения вод опокой является актуальной задачей.
В современной научной литературе имеются примеры применения опоки в качестве сорбента нефтесодержащих веществ и ионов тяжелых металлов, однако данный материал не использовался в качестве замутнителя природных вод. В исследовании эффективности водоочистки при замутнении опокой заключается научная новизна данной работы.
Опока кремнистая осадочная горная порода, которая близка по составу к глинам, и может быть использована в качестве замутнителя.
По результатам исследований рекомендовано применять опоку в качестве однопроцентной пульпы («мокрое» дозирование), приготовленной из измельченной опоки с размером частиц не более 0,1 мм. Наиболее распространены частицы с размером 4—6 мкм. Для хранения и ввода опоки в технологической схеме могут быть предусмотрены баки суспензии замутнителя.
Дозу опоки следует подбирать в режиме пробного коагулирования с рабочей дозой коагулянта. Статистическая погрешность метода подбора замутнителя, выявленная в данной работе, составляет 25%. Ориентировочный интервал доз опоки 5—15 мг в расчете на 1 литр обрабатываемой воды.
В существующей схеме водоочистки наиболее целесообразно введение замутнителя в смеситель одновременно с реагентами. Так как раздельное дозирование влечет значительные затраты на устройство дополнительных смесителей или переход на циклическую работу существующих, что в свою очередь значительно снижает производительность.
Целесообразно применять опоку в качестве замутнения при двухступенчатой схеме очистки воды (отстойники - скорые фильтры). После стадии отстаивания мутность при использовании опоки увеличивается в 2,5 раза по сравнению с контрольным образцом. Мутность после пребывания воды в отстойнике не более 8—12 мг/л, что позволяет подавать воду после замутнения на скорые фильтры. Вместе с тем цветность после отстаивания с покой снижается эффективнее на 34% по сравнению с контрольной пробой.
После стадии фильтрования снижение содержания остаточного алюминия происходит эффективнее на 76% в сравнении с образцами без использования опоки.
Эффективность действия опоки зависит от температуры. В работе показано, что применение опоки оправдано в условиях низких температур (1,2 °С). Для города Челябинска число дней со средней температурой воздуха меньшей 0°С составляет 162 дня в год. При использовании опоки в данный период вместо традиционных замутнителей, таких как глины и порошкообразный активированный уголь, можно добиться значительной экономии при производстве воды питьевого качества.
При рабочих дозах коагулянта эффективность снижения цветности и остаточного алюминия с помощью замутнения опокой несколько уступает замутнению порошкообразным активированным углем.
Преимуществом опоки (не подверженной дополнительным модификациям свойств) является ее низкая стоимость (в 15,5 раза меньше глин и в 60 раз ниже порошкообразного активированного угля). Стоимость опоки после дополнительной обработке (дробления, промывки, просеивания, сушке) составляет порядка 8500 рублей за тонну, что все равно в 1,8 и 7 раз ниже, чем стоимость глин и ПАУ соответственно.
Опока имеет выраженные сорбционные свойства по отношению к углеводам (в том числе нефтепродуктам) и тяжелым металлам, поэтому использование такого замутнителя позволяет снизить риски при возможных технологических авариях, сопровождающихся разливом нефтепродуктов. Например, в реке Миасс, впадающей в Шершнёвское водохранилище города Челябинска, не так давно была обнаружена нефтяная пленка, из-за ливневых сточных вод с ряда предприятий и территории города. Один из эффективных методов ликвидации остаточных нефтепродуктов попавших на очистные сооружения водопровода является коагуляция с применением опоки в качестве замутнителя.
В процессе подготовки работы были опубликованы следующие статьи:
1) Бунтов, А.С. Применение замутнителей в процессе коагуляции / А.С. Бунтов, М.Ю. Белканова // Водоснабжение, водоотведение и системы защиты окружающей среды. - 2017. - С. 83-89.
2) Бунтов, А.С. Влияние замутнителя на осветление маломутных вод в условиях низких температур / А.С. Бунтов, М.Ю. Белканова // Сборник тезисов докладов участников Международного конкурса научных работ XX международной научно-практической конференции. - 2018. - С. 465-470.
