Диссертация (1095047), страница 29
Текст из файла (страница 29)
куб.145Таблица 4.15 – Сравнительный технико-экономическийанализ технологий производства анолита и ферратаСтоимостьКол-воСтоимостьЕд.реагента,реагента,обработки,Реагент, сорбентизм.руб./гг/м.куб.руб/м.куб.ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ ПОСЛЕ РЕАГЕНТНОЙ ОБРАБОТКИ, 1 М. КУБ.(водоканал г. Дзержинска, июль 2016 г.)Феррат натрия *г0,580,50,29Хлор в анолитег0,044,50,18ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ ПОСЛЕ РЕАГЕНТНОЙ ОБРАБОТКИ, 1 М. КУБ.(водоканал г. Нижний Новгород, ноябрь 2016 г.)Феррат натрия *г0,580,20,11Хлор в анолитег0,0420,08ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ (ДООЧИСТКА) 1 КУБ. М СТОЧНОЙ ВОДЫФеррат натрия *г0,580,10,06Гипохлорит электролизныйг0,052,50,13РЕАГЕНТНАЯ ОБРАБОТКА + ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ, 1 М.
КУБ.(водоканал г. Нижний Новгород, ноябрь 2016 г.)Феррат натрияг0,581Хлорэлектролизный+оксихлоридгалюминия + флокулянт Praestol 650Хлор в анолитег0,042Коагулянт оксихлорид алюминия сухойг0,312Флокулянт Praestol 650г0,3010,583,980,083,60,30По обеззараживанию питьевой воды электролизным хлором и ферратом натрия (таблица4.15) были выполнены два эксперимента в различное время года при различнойхлоропоглощаемости на разных водоканалах (реки Волга и Ока). Они показали близкиерезультаты по соотношению необходимой дозы хлора и феррата для обеззараживания (ферратанеобходимо соответственно в 9 и в 10 раз меньше, чем хлора).
Однако из-за его высокойсебестоимости (выше себестоимости хлора в 14 раз) его применение для обеззараживанияподготовленной воды для целей бытового водоснабжения дороже в 1,4 - 1,6 раз. Неоспоримымпреимуществом обеззараживания ферратом является предотвращение образования хлоромтоксичных, мутагенных и канцерогенных хлорорганических соединений в обеззараживаемойводе,представляющихсерьезнуюугрозудлячеловеческогоорганизма.Снижениеконцентрации хлорорганики в воде связано непосредственно со снижением доз вводимыххлорсодержащих реагентов.Так как феррат не обладает пролонгированным обеззараживающим эффектом,применение его в сочетании с хлорированием позволяет существенно снизить количество146потребного для очистки хлора (только для вторичного хлорирования), а значит и образуемойканцерогенной хлорорганики, и обеспечить пролонгированный обеззараживающий эффект.Как показал эксперимент по обеззараживанию (доочистке) сточной воды хозбытовогоназначения после предварительной аэрации и биологического разложения с очистныхсооружений о.
Белый ФГУП «Водоканал города Санкт-Петербурга (таблица 4.11), придобавлении в нее 0,1 г феррата натрия на 1 куб. м стоков обеспечиваются требования кхозбытовым стокам, сбрасываемым в залив. Обеззараживание сточных вод с помощью ферратанатрия в 2 раза дешевле, чем электролизным гипохлоритом, применяемыми на водоканалах.Такой способ обеззараживания экономически оправдан и обеспечивает выполнение требованийотсутствия хлора в обеззараживаемой воде, сбрасываемой в реки и водоемы.Исследование феррата натрия для целей комплексной подготовки, заменяющейреагентную обработку коагулянтами и флокулянтами и обеззараживание электролизнымхлором, показалоего высокуюэффективностьприобработке воды длябытовоговодоснабжения.
За счет своих коагулирующих свойств феррат натрия способен заменитькомплекс из 3 реагентов, один из которых, коагулянт оксихлорид алюминия, является весьмадорогостоящим. В результате обработка воды с помощью феррата оказалась дешевле в 7 раз(таблица 4.12).Максимальноэффективнымприменениеферратанатрияпредставляетсядлякомплексной очистки (коагуляция + обеззараживание + флокуляция) бытовых и, особенно,промышленных стоков, где он может проявить себя благодаря широкому спектру разлагаемыхвеществ. По этой причине перспективным также видится применение феррата натрия дляпереработки содержимого полигонов жидких токсичных отходов.4.5 Рекомендации по применению разработанной технологии иоборудования для обеззараживания воды и стоковРазработанноеииспытанноетехническоерешениепрототипакомплексногоэлектролизного агрегата (КЭА) удовлетворяет современным требованиям к безопасности икачеству обеззараживания воды и стоков. Применяемые новые технологические решения,защищенные патентами РФ на полезную модель, используемые в КЭА, обеспечивают:- повышение безопасности обеззараживания воды анолитом (хлором) в результатеприменения малорисковой технологии мембранного электролиза для его получения ииспользования непосредственно на месте производства;147- повышение безопасности и качества обеззараживания стоков за счет примененияэкологически чистого мощного реагента – феррата натрия, получаемого из отходовпроизводства анолита.Суммарные энергозатраты при мембранном электролизе анолита на 25–40% ниже, аудельный расход соли в 2,5–3 раза меньше, чем в электролизерах, производящих гипохлорит наместе применения.
Отличительной особенностью мембранного процесса от бездиафрагменногометода получения гипохлорита является возможность изменения токовой нагрузки наэлектролизѐрах без нарушения процесса. Это позволяет с целью снижения себестоимостипродукции регулировать токовую нагрузку на электролизеры в течение суток в зависимости оттребуемой производительности и водопотребления.По зарубежным оценкам, технология производства ферратов на месте потребленияявляется наиболее дешевой по сравнению с производством гипохлорита (в том числе и наместе) или обработкой ультрафиолетом и озоном как в плане капитальных затрат, так и в планеэксплуатации и технического обслуживания в ценах за 1 л реагента. Использование втехнологическом процесс 20%-ной электролизной щелочи снижает стоимость щелочи впересчете на сухое вещество в 10-11 раз по сравнению с аналогами, работающими на 40-45%щелочи при сопоставимых энергозатратах.В соответствии с предложенной концепцией (рисунок 4.15), при раздельномфункционировании модулей производства феррата и анолита в пространстве и во времени,хлораторы, работающие на водоканале, производят хлор для обеззараживания питьевой воды ив качестве побочного продукта электролиза – щелочь с концентрацией около 20%.
Ферраторы,использующие произведенную хлораторами щелочь, могут устанавливаться на очистныхсооружениях в промышленности для очистки токсичных стоков, на полигонах токсичныхотходов, на очистных сооружениях для доочистки сточных вод хозбытового назначения, дляочистки природных и ливневых вод.Конструкция модулей для производства анолита достаточно хорошо отработана,электролизеры производительностью от 3,2 до 100 кг хлора в сутки серийно производятся ГК«Спецмаш» (г. Дзержинск) с 2012 г. и установлены на водоканалах малых и средних городов(Нижний Новгород, Тверь, Арзамас и т.д). Конструкция модуля для производства анолитаполностью состоит из серийно выпускаемых (электроды и электролизные камеры хлораторов) ипокупных модулей (емкости для рабочих растворов, трубопроводы, датчики контролятехнологическогопроцесса,модульныйконтроллерСАУхлораторов).Станцииобеззаражтвания анолитом включают в свой состав систему автоматизированного управленияпроизводством анолита, обеспечивающую контроль за параметрами технологического процесса148и адаптивное управление производительностью электролизных модулей.
Система управленияимеет возможность дистанционного управления и сбора данных на пульт управленияоператора,позволяетстатистическиеосуществлятьданныедлямониторингуточненияпроцессаалгоритмовводоподготовки,адаптивногособиратьуправленияпроизводительностью электролизеров в течение суток в зависиомтси от суточного и сезонногоизменения хлоропотребления в целях предотвращения недо- или перехлорирования питьевойводы, поставляемой населению.Рисунок 4.15 – Конструктивные модули промышленного КЭАРазработанная конструкция модуля для производства феррата натрия практически на80% состоит из покупных, серийно выпускаемых модулей (емкости для рабочих растворов,трубопроводы, датчики контроля технологического процесса, модульный контроллер САУферратора), а сам ферратор имеет низкую себестоимость (полипропиленовый корпус истальные электроды) и легко масштабируется под заданную производительность.
Ферраторымогут встраиваться в уже существующие технологические процессы обеззараживания иочистки воды и стоков вместо существующих модулей, либо в качестве модулей новыхкомплексных устройств для промышленного производства и применения на месте ферратанатрия.1494.6 Выводы1. Разработанное и испытанное техническое решение комплексного электролизногоагрегата (КЭА) обеспечивает:- повышение безопасности обеззараживания воды анолитом (хлором) в результатеприменения малорисковой технологии мембранного электролиза для его получения ииспользования непосредственно на месте производства;- повышение безопасности и качества обеззараживания стоков за счет примененияэкологически чистого мощного реагента – феррата натрия, получаемого из отходовпроизводства анолита.2.
КЭА был собран и испытан на водоочистных сооружениях в г. Дзержинск, отлажена ипротестирована модульная система управления хлораторами и ферратором. КЭА представляетсобой независимо функционирующие электролизные модули с индивидуальными САУ –хлораторы (производят анолит для хлорирования воды и щелочь) и ферратор (производитферрат натрия из электролизной щелочи и расходуемого анода).3. Промышленный КЭА позволяет производить до 1040 г/ч хлора (до 25 кг/сутки) приэнергозатратах до 3,5 кВтч/кг хлора и до 420 г/ч феррата (до 10 кг/сутки) при энергозатратах до6 кВтч/кг феррата. Прототип КЭА позволяет обеззараживать до 300 м3/ч питьевой воды (израсчета до 3,5 мг/л) и до 2100 м3/ч сточных вод (из расчета до 0,2 мг/л). Концентрация хлора иферрата, достаточная для обеззараживания и очистки воды, существенно зависит от еезагрязненности, поэтому указаны усредненные значения концентраций реагентов.4. Экспериментально подтверждена эффективность феррата натрия в отношениипатогенных микроорганизмов при обеззараживании им воды и бытовых стоков, а также вотношении токсичных химических веществ и тяжелых металлов при окислении и коагуляцииим промышленных стоков.5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
