Диссертация (1141579), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

Схемаа установки показана на рисунке 27. Вода измерной емкости 2 подавалась при помощи насоса 1 в фильтрующую колонку ипроходила через слой загрузки 6.. Для поддержания постоянного слоясло воды 5высотой 300 мм над фильтрующей загрузкой в фильтрующей колонке былвыполнен переливной патрубок, соединенный с мерной емкостью, при этомподача насоса была больше расхода воды при фильтровании. Расходпрофильтрованной воды определялся объемным метметодомодом путем измерениявремени срабатывания известного объема воды из мерной емкости. Определениескорости фильтрования производилось косвенным методом путем деленияизмеренного расхода жидкости на площадь сечения колонки [209].Рисунок 27 - Схема экспериментальной фильтровальной установки1 – насос погружной, Q=60=60 л/ч, h=2м; 2 – емкость мерная, V=2 дм3, 3 – шланг подачи воды,=5мм; 4 – переливной шланг, =5мм; 5 – слой жидкости, 300мм; 6 – фильтрующая загрузка,h=600мм; 7 – поддерживающая сетка; 8 – отвод фильтрата в канализацию69Результатыситовогоанализапеска,торфаицеолита,атакжегранулометрический состав смоделированных многокомпонентных фильтрующихзагрузок представлены в таблице 16.Таблица 16 - Гранулометрический состав многокомпонентной фильтрующей загрузки и еёсоставляющих [209]Остаток на сите, %ТорфЦеолитПесокСмесь1Т:2Ц:7П725,076,850,002,635,254,57312,6647,950,009,9620,4415,1229,7627,270,158,7513,7011,521,254,7517,560,236,879,648,140,915,040,060,7313,7510,8510,710,633,960,061,0414,8510,6011,360,3516,890,0061,2829,2020,9023,830,147,920,0035,2611,717,2011,870,0712,640,001,151,420,891,73<0,0711,320,250,152,635,254,57Сито, ммСмесь1Т:4Ц:5ПСмесь2Т:3Ц:5ПСравнение графиков ситового анализа смоделированных фильтрующихзагрузок с рекомендациями зарубежных исследований и руководств поМассовая доля материала,прошедшего через сито, %проектированию фитофильтров [117; 114; 118] показано на рисунке 28.100Смесь 1Т:2Ц:7ПСмесь 1Т:4Ц:5ПСмесь 2Т:3Ц:5ПSPU minSPU maxARC minARC maxWSU minWSU max80604020002468Размер частиц, ммРисунок 28 - Гранулометрический состав многокомпонентных фильтрующих загрузокразличного состава и рекомендуемый гранулометрический состав.

SPU - Seattle Public Utilities,WSU - Washington State Universit , ARC – Auckland Regional CouncilНаибольшее соответствие гранулометрического состава фильтрующейзагрузки существующим рекомендациям было получено при следующем70объемном соотношении компонентов: торфа – 10-20%, цеолита 20-40%, песка 5070%. Экспериментально определенный коэффициент фильтрации загрузки стаким составом находится в диапазоне от 230 до 380 мм/ч при объемной долеСкорость фильтрования,мм/чцеолита от 20 до 40% соответственно (см. рисунок 29) [209].3804003503002502001501005002902301T:2Ц:7П1T:4Ц:5П2T:3Ц:5ПСостав фильтрующей загрузкиРисунок 29 – Скорость фильтрования при заданных условиях через загрузку различного составаНесмотря на большую, по сравнению с цеолитом, сорбционную емкостьторфа, его объемная доля в многокомпонентной загрузки не должна превышать10%.

Это обусловлено двумя факторами. Во-первых, наличие в загрузке большогоколичества частиц торфа, обладающих высокой дисперсностью, снижает еёгидравлическую проницаемость. Во-вторых, присутствие в составе торфаводорастворимых и легкогидролизуемых органических веществ может привести квторичному загрязнению очищаемой воды.Дальнейшиеэкспериментальныеисследованияпроводилисьнафильтрующей загрузке, содержащей 10% торфа, 20% цеолита и 70% песка пообъему. Распределение размеров частиц фильтрующей загрузки данного составапредставлено в таблице 17.Таблица 17 - Гранулометрический состав многокомпонентной фильтрующей загрузки собъемным соотношением торф:цеолит:песок равным 1 : 2 : 7 [209]Размер сита, мм0,020,070,140,350,630,91,25237Остаток на сите, %0,91,411,729,214,813,76,98,810,02,6713.3 Исследование сорбционных характеристик многокомпонентнойфильтрующей загрузки в динамических условияхЭкспериментальные исследования сорбционной и ионообменной емкостимногокомпонентной фильтрующей загрузки заданного состава в динамическихусловиях проводились на фильтровальной колонке (рисунок 30) диаметром 22 ммс высотой слоя загрузки 300 мм.

Объем загрузки составил 114 см3, масса - 171 г.Экспериментпроводилсяодновременномнаприсутствииимитатеповерхностныхнефтепродуктовисточныхтяжелыхводприметалловвконцентрациях, указанных в таблице 18. Качественный состав имитата ПСВ дляэкспериментов в динамических условиях был принят в соответствии споказателями, характерными для территорий с высокой степенью урбанизации.Эксперимент проводился при рН 6,0. При такой реакции среды исследуемыеметаллы находятся преимущественно в растворенной форме, а значит ихизвлечение определяется процессами сорбции и ионного обмена. При большихзначениях рН часть металлов переходит в нерастворенную форму гидроксидов иможетбытьизвлеченафильтрованием.Такимобразом,исследованиепроводилось при наиболее неблагоприятных для извлечения тяжелых металловусловиях (величине рН), возможных для ПСВ с урбанизированных территорий.Таблица 18 - Качественный состав имитата поверхностных сточных водПоказательРеагент для приготовления имитата ПСВКонцентрация,мг/лПДКр.х.,мг/л300,0510,1ЖелезоСмесь растворителя Нефрас С2-80/120 ииндустриального масла И-20А в равныхпропорциях (по объему)FeCl3 х 6Н2О ч.д.а.

ГОСТ 4147-74МедьCuCl2 х 2Н2О ч.д.а. ГОСТ 4167-740,30,001СвинецPb(NO3)2 х.ч. ГОСТ 4236-770,50,06ЦинкZnSO4 х 7Н2О ч.д.а. ГОСТ 4174-770,50,01АлюминийAl2(SO4)3 х.ч. ГОСТ 12966-850,40,04Нефтепродукты72Рисунок 30 - Лабораторная установка для определения сорбционных и ионообменныхсвойств многокомпонентной фильтрующей загрузки в динамических условияхИмитат ПСВ подавался через слой сорбента со скоростью 0,3 м/ч. Процесссорбции считался завершенным при достижении концентрации загрязняющихвеществ в фильтрате значения исходных концентраций.По экспериментальным данным построен график зависимости выходнойконцентрации нефтепродуктов и тяжелых металлов от объема имитата ПСВ,прошедшего через слой многокомпонентной загрузки.Динамическую емкость сорбента определяли по формуле:Е=∑(Сравн )∙,(6)где m – масса сорбента, г; С0 – исходная концентрация загрязняющеговещества, мг/л; Сравн – концентрация загрязняющего вещества на выходе изколонки, мг/л; V – объем фильтрата, прошедший через колонку, л.Определялись, как полная динамическая емкость Еполн на моментдостижения концентраций загрязняющих веществ в фильтрате значениям их73концентраций в исходном растворе, так и проскоковая Епр – на момент началаповышения концентраций загрязняющих веществ в фильтрате.Выходные кривые сорбции нефтепродуктов и тяжелых металлов послефильтрования через сорбционную колонку с многокомпонентной фильтрующейКонцентрация меди , мг/лзагрузкой приведены на рисунках 31 - 36 [209].0Время фильтрования, ч2004006008000,40,30,20,10,00204060Пропущенный объем, л80100Концентрация свинца,мг/лРисунок 31 - Концентрация меди в фильтрате сорбционной колонки0200Время фильтрования, ч4006008000,600,500,400,300,200,100,000204060Пропущенный объем, л80Рисунок 32 - Концентрация свинца в фильтрате сорбционной колонки10074Концентрация алюминия,мг/л0200Время фильтрования, ч4006008000,50,40,30,20,10,00204060Пропущенный объем, л80100Рисунок 33 - Концентрация алюминия в фильтрате сорбционной колонки.Концентрация железа, мг/лВремя фильтрованиия, ч02004006008001,21,00,80,60,40,20,00204060Пропущенный объем, л80100Концентрация цинк, мг/лРисунок 34 - Концентрация железа в фильтрате сорбционной колонки0200Время фильтрования, ч4006008000,60,50,40,30,20,10,00204060Пропущенный объем, л80Рисунок 35 - Концентрация цинка в фильтрате сорбционной колонки10075Концентрация нефтепродуктов,мг/лВремя фильтрования,ч010020030040050060070080040,030,020,010,00,0020406080Пропущенный объем, лРисунок 36 - Концентрация нефтепродуктов в фильтрате сорбционной колонки100На основании полученных результатов было определено время защитногодействия фильтрующей загрузки, а также сорбционная (ионообменная) емкостьзагрузки в динамических условиях (таблица 19, 20).

Полученные в условияхпроведенного эксперимента значения динамической сорбционной емкостимногокомпонентнойзагрузкимогутбытьиспользованыприрасчетефитофильтров очистки поверхностных сточных вод.Таблица 19 - Результаты экспериментального определения проскоковой сорбционной иионообменной емкости фильтрующей загрузки в динамических условиях [209]ЗагрязнениеИсходнаяконцентрация,мг/лКонцентрацияпосле очистки,не более, мг/лПропущенныйобъем имитатапри началепроскока, лВремяфильтрованиядо началапроскока, чНП300,557500Проскоковаясорбционная(ионообменная)емкость, мг/г9,83Cu0,30,01423680,07Al0,40,08625440,12Pb0,50,1817110,19Fe1,00,1484210,25Zn0,50,1645610,1576Таблица 20 - Результаты экспериментального определения полной сорбционной иионообменной емкости фильтрующей загрузки в динамических условиях [209]ЗагрязнениеИсходнаяконцентрация,мг/лПропущенныйобъем имитата доисчерпанияемкости, лВремяфильтрования доисчерпанияемкости, чПолнаясорбционная(ионообменная)емкость, мг/гНП307565811,42Cu0,3706140,09Al0,4847370,13Pb0,5938160,20Fe1,0615350,29Zn0,5877630,17Для определения длины зоны массопереноса l использована формула:=∙( р( р∙пр )пр ∙()),(7)где L – высота сорбционного слоя, м; τр – время достижения равновесия (доисчерпания сорбционной емкости), ч; τпр – время защитного действия загрузки (допроскока), ч; φ – фактор симметричности выходной кривой сорбции,определяемая как отношение площади фигуры над выходной кривой к площадипрямоугольника, которым она описывается (см.

рисунок 37).Концентрация, мг/лВремя фильтрования, чПропущенный объем, лРисунок 37 – Схема определения длины зоны массопереноса (сорбционного фронта)Результаты определения параметров процессов сорбции и ионного обменаприведены в таблице 21.77Таблица 21 – Сорбционные свойства многокомпонентной фильтрующей загрузкипредлагаемого составаЗагрязнениеФакторсимметричности φВремядостиженияравновесияτр , чВремяфильтрования до началапроскока, τпр,чДлина зонымассопереноса, l, мНП0,546585000,072Cu0,456143680,1430,47375440,0310,438167110,040Fe0,485354210,097Zn0,427635610,069AlPbДлина слояадсорбента,L, м0,303.4 Исследование влияния низких температур на сорбционные свойствамногокомпонентной фильтрующей загрузкиСогласно концепции предлагаемого решения, очистка ПСВ в периодынизких температур (менее 10С) происходит исключительно за счет процессовсорбции и ионного обмена на фильтрующей загрузке.

Характеристики

Список файлов диссертации