Диссертация (1095047), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Затемвводились значения этой концентрации в память контроллера и последующие измеренияконцентрации в диапазоне введенных значений осуществлялись автоматически в поточномрежиме. Пример результатов измерения концентрации феррата натрия в получаемом растворе спомощью титрования и с помощью разработанного датчика приведены на рисунке 4.8.
Всоответствии с ГОСТ Р 8.736-2011 среднее квадратическое отклонение оценки измеренияфотоколориметром относительно значений, полученных титрованием, составляет 0.25. Так какчисло измерений меньше 15 (14 измерений), то проверка их принадлежности к нормальномураспределению не проводится.Рисунок 4.8 – Зависимость концентрации феррата натрияот длительности электролиза, измеренной при помощи титрованияи проточным фотоколориметрическим датчикомПри концентрации от 6 до 7 г/л погрешность возрастает, так как величина показанийсветоприемника основного сигнала приближается к 0 и имеет сильную зависимость отпогрешностей, связанных с неоднородностью продукта, наличия пузырьков и т.
д. При131концентрации более 7 г/л мощности источника света в текущей конфигурации недостаточнодля того, чтобы просветить раствор при ширине кюветы 2 мм.По полученным параметрам работы электролизера определялся период работы снаилучшим выходом по току, при котором удовлетворены требования по производительности иудельным затратам электроэнергии. Параметры электролизера для этого периода принимаютсяза оптимальный режим работы электролизера. Расчет параметров работы производился пометодике, описанной в п.
4.1 настоящего раздела. В таблице 4.7 отражены результатыэкспериментов с ферратным модулем, заполняемым рабочими растворами в соответствии сконфигурацией 1.Таблица 4.7. Результаты испытаний ферратного модуля КЭА в проточном режимеВремя эксперимента, t, минПоказания ИКХ-08, Cф г/лПоказания датчика температуры, Т, °СПоказания FlexKraft по току, I, АНапряжение на ячейке с учетом кабелей, Uя, ВСкорость работы насоса BF-50 №1 (подача), Nн1,качков/минСкорость работы насоса BF-50 №2 (рециркуляция),Nн2, качков/минРазность в скорости работы насосов, Nразн, качков/минОбъем стока продукта Vпр, л/минСлито продукта за период Vпр, лСлито продукта всего, лПолучено феррата за период, гПолучено феррата всего, гПотрачено электроэнергии за период, Е, Вт∙чЭнергозатраты на производтво феррата за период, W,Вт∙ч/кгПроизводительность 2 анодных камер установки поферрату, mф, кг/часПроизводительность 2 анодных камер установки поферрату, mф, кг/сутПроизводительность 5 (всех) анодных камер установки по феррату, mф, кг/сутТеоретический выход феррата, mфт, гВыход по току, h, %01,2273013,16303,11333013,46404,733,33013,4155604,3533,63013,4255904,2833,573013,44551204,2733,63013,4355444141414122141414140,1010,000,000,000,000,000,0960,962,9341,3341,33489,1310,970,6730,963,893,7545,08184,616,660,67313,4617,3560,91105,98345,155,970,67320,1937,5587,13192,51516,225,970,67320,1957,7486,32278,73516,976,000,01300,0270,1730,1730,1720,310,674,164,154,140,781,6610,4110,3810,35155,028,7751,6753,64103,355,95155,055,82155,055,62После включения интенсивной рециркуляции, начиная с 30 мин, концентрация феррата впрокачиваемом продукте возросла с поступлением новой не обедненной щелочи, былазафиксирована максимальная концентрация, близкая к 4,3 г/л, которая поддерживаласьпримерно постоянной при двухкратном обновлении объема ячейки за 1 час работы.
Графикконцентрации феррата в продукте приведен на рисунке 4.9.132Основные результаты этих испытаний, подтверждающие производительность иэнергопотребление ферратора в составе КЭА, приведенные в кг/сут и г/ч для 2-х и 5-тиработающих камер, отражены в таблице 4.8.Рисунок 4.9 – График зависимости концентрации феррата (г/л) в продукте от времени (мин)Сравнение расчетных параметров производительности и энергопотребления установокпри варьировании силы тока, напряжения, плотности тока, времени процесса, и результатывыполненных экспериментальных исследований лабораторной установки и испытаний КЭАпоказали погрешность результатов моделирования не более 5%.Таблица 4.8. Производительность и энергопотребление ферратора в составе КЭАЭнергозатраты,Wfr, кВт∙ч/кгНапряжениена ячейке, U, ВКол-во нодныхкамер,N, шт.Кол-во катодныхкамер, N+1, шт.Сила тока, I, АПлотность тока,j, А/см2Выход по току,h, %Масса, mfr, кг/сутМасса, mfr, г/ч4,098104,098104,098101674171674171674175,995,995,995,995,995,993,43,43,43,43,43,42525253636363007503007503007500,050,050,050,050,050,0556,056,055,855,855,655,6416010410415010380414010350173,5433,8173,0432,5172,4431Энергозатраты,W Wfr, кВт∙ч/кгНапряжениена ячейке, U, ВМасса, mfr, г/чИзмеренное значениеМасса, mfr, кг/сутРасчетное значение5,975,975,975,976,006,003,423,423,443,443,433,43В Приложении 1 представлен акт о промышленном опробовании комплексногооборудования и технологических процессов производства анолита и феррата натрия наочистных сооружениях ФКП «Завод имени Я.
М. Свердлова.1334.3 Экспериментальная апробация предложенных техническихрешений и технологии в обеззараживании воды и стоков, в том числеи токсичныхХлорсодержащий анолит (смесь активных веществ: Cl2, ClO2, O3 с концентрацией поактивному хлору до 3 г/л) с пролонгированным обеззараживающим эффектом и разработанноеавтором оборудование для его производства используется в системах водоподготовки питьевойводы в средних и малых городах России (на водоканалах г.
Тверь, г. Нижний Новгород, г.Всеволожск и т.д.). Разработанная при непосредственном участии автора линейка мемранныхэлекролизеров МБЭ для производства анолита различной производительности от 1,56 до 100кг/сут хлора выпускаеется ГК «Спецмаш» [122]. Разработанное автором оборудование итехнология производства анолита защищены тремя патентами РФ [129-131] (Приложение 2).Феррат натрия, являющийся экологичным окислителем, дезинфектантом и коагулянтомкратковременного действия, может применяться для обеззараживания технической воды,бытовых и промышленных стоков и эффективен в отношении патогенных микроорганизмовпри концентрациях в растворе от 0,5 мг/л и выше.По имеющимся литературным и экспериментальным данным [104, 105], в силу своейвысокой окислительной способности феррат (VI) обладает дезинфицирующими свойствами иможет полностью уничтожать бактерии при меньшем содержании его в воде по сравнению сдругими дезинфектантами [19].
Феррат (VI) может эффективно блокировать Эшерихию коли(E. coli), бактерии кишечной группы и палочковые бактерии, инактивировать вирусы,например, такие как f2 и коли-фаг QB [19]. В ходе окисления загрязняющих веществ феррат(VI) распадается на побочные нетоксичные соединения Fe (III), которые играют ролькоагулянта в очистке воды. Поэтому ферраты (VI) щелочных металлов могут применяться дляочистки бытовых и промышленных стоков и отстоя.4.3.1 Результаты микробиологических исследованийобеззараживания ферратом питьевой водыСравнительный анализ эффективности анолита (хлорной воды) и раствора ферратанатрия в отношении патогенных микроорганизмов был проведен в г.
Дзержинске на питьевойводе из реки Волга. В 5 проб воды объемом 100 мл, отобранных из реки Волга, вводилсяраствор феррата в 20% NaOH (c концентрацией 2,5 мг/л) в количестве соответственно 0,5 мг/л,1341 мг/л, 1,5 мг/л, 2 мг/л и 2,5 мг/л на одну пробу. Исследования проводились по стандартнойметодике водоканала, применяемой при хлорировании воды.Фотографии образцов после введения различного количества раствора феррата натрияпредставлены на фото (рисунок 4.10): 1(0,5 мг/л), 2(1 мг/л), 3(1,5 мг/л), 4(2 мг/л) и 5(2,5 мг/л).Время воздействия – 2 минуты. Общие колиморфные бактерии (ОКБ) и термотолерантныеколиморфные бактерии (ТКБ) не обнаружены при всех введенных дозах феррата, начиная с 0,5мг/л. Качество воды после обеззараживания раствором феррата натрия соответствуеттребованиям САНПИН 2.1.4.1074-01.
Результаты исследований приведены в таблице 4.9.Количество хлора, необходимое для получения такого же результата, составило 4,5 мг/л.Полученные результаты позволяют говорить о возможности обеззараживания растворомферрата питьевой воды и замены первичного хлорирования на обеззараживание ферратомнатрия, производимом на водоканале из щелочи.абобразцы 1-4 после обеззараживания растворомконтрольная проба и образец 5 послеферрата натрияобеззараживания раствором феррата натрияРисунок 4.10 – Образцы проб воды реки Волга после обеззараживания дозамираствора феррата с содержанием последнего от 0,5 до 2,5 мг/л.Эксперименты по обеззараживанию питьевой воды ферратом натрия и заменуреагентной очистки и обеззараживания анолитом (хлором) на коагуляцию и обеззараживаниеферратом были продолжены на водоканале г. Дзержинск на питьевой воде р.
Волга. В таблице4.10 приведены результаты сравнительного микробиологического исследования.135Таблица 4.9–Результаты микробиологического исследования воды реки Волга.Номер пробы,объем исслед.водыДозараствораферрата,мг/лВремявоздействия,минНормативПроба №1, 100 млПроба №2, 100 млПроба №3, 100 млПроба №4, 100 млПроба №5, 100 млКонтрольнаяпроба реки Волга,100 мл0,511,522,5-22222-Общеемикробноечисло,ОМЧ,КОЕ/1мл<1<1<1<1<1<110Общиеколиморфныебактерии ОКБ,КОЕ/100млТермотолерантные колиморфныебактерии, ТКБ,КОЕ/100млотсутствиеНе обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоНе обнаружено18отсутствиеНе обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоНе обнаружено18Нормативы качества питьевой воды по СанПиН 2.1.4.1074-01:ОМЧ – не более 50 КОЕ в 1 мл;ОКБ – отсутствие КОЕ в 100 мл;ТКБ – отсутствие КОЕ в 100 мл.На кафедре «Гражданское строительство и промышленная экология» СПбПУ былипроведены исследования мутности и цветности воды из артезианской скважины после введенияв нее дозы феррата 0,6 мг/л.
После обработки ферратами и отстоя цветность воды снизилась в30 раз, мутность в 100 раз. Вода стала полностью удовлетворять требованиям САНПИН2.1.4.1074-01.4.3.2 Обеззараживание сточных водЭксперименты по обеззараживанию сточных вод ферратом натрия после аэрации ибиологической очистки были проведены на водоканале г. Санкт-Петербург, очистныесооружениянао.Белый.Втаблице4.11приведенырезультатысравнительногомикробиологического исследования шести проб после обеззараживания дозами феррата от 0,1мг/л до 0,6 мг/л. Требования к стокам хозбытового назначения, сбрасываемым в залив,обеспечены, начиная с минимальной дозы феррата (0,1 мг/л).136Таблица 4.10 – Результаты сравнительного микробиологического исследования.Коагулянт1ИсходнаяводаАХГ +флок.ФерратАХГ +хлор (2.0)+ флок.ХлорФеррат№п/пДоза,мг/дм.кубAl2O3,хлора,феррата2Качество воды после коагуляцииМутность,мг/дм.кубЦветность,градусыОкисляемость,мг/дм.кубЖелезо об,мг/дм.кубpHСпорыСРкл,КОЕ/20мл34567891011НВЧ,БОЕ/100мл(нижний предел- верхнийпредел)121-2,917620,358,2113153/236511,02,32175,80,198,0112815/43.2 (0.4 - 26.2)22,02,03165,40,148,08337/35.6 (0.7 - 46.4)33,02,03155,00,148,0----11,02,03175,90,3510,7990.3 / не обн2.2 (0.3 - 18.5)22,02,90114,90,5211,7540.7 / не обн2.2 (0.3 - 18.5)33,04,35113,40,7012,1Не обн.9не обн1.1 (0.1 - 8.8)ОМЧ,КОЕ/1млОКБ/ТКБ,КОЕ/100мл11.062,32175,70,158,1338/62.2 (0.3 - 18.5)22.0 122,03175,30,148,037не обн1.1 (0.1 - 8.8)33.0 18-тов2,03154,90,148,0----Сравнение на обеззараживание6,20,108,6312не обн2.2 (0.3 - 18.5)10,52,902021,02,90206,20,108,2510не обн2.2 (0.3 - 18.5)32,02,90206,0<0.18,218не обн-10,12,90206,20,269,0112010/85.6 (0.7 - 46.4)20,22,90206,00,309,4798/52.2 (0.3 - 18.5)30,42,90186,00,289,67166/45.6 (0.7 - 46.4)137Таблица 4.11 – Результаты сравнительного микробиологическогоисследования стоков водоканала Санкт-Петербурга.№ ПробыДозаферратанатрия,мг/лрН, сразупоследобавленияферрата(через 15мин)Общиеколиморфныебактерии в100 млисходнаявода-7.8400000допустимыйуровень-9<1000 КОЕ< 100 КОЕ10.18.25 (8.15)< 50 КОЕ20.28.35 (8.25)30.34Определяемые показателиE.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
