Интенсификация процессов очистки воды и аппараты для их реализации

• Автор: Цхе, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 169 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 Обзор методов и устройств очистки воды
1.1 Структура и свойства воды
1.2 Промышленные и бытовые сточные воды
1.3 Методы очистки воды от дисперсных частиц
1.4 Сорбционные методы очистки сточных вод
1.5 Очистка воды с использованием кавитации
1.6 Озонирование воды для ее очистки
1.7 Коагуляция и осветление воды
1.8 Электродиализная водоподготовка
1.9 Магнитное воздействие при очистке воды
Глава 2. Методы исследования, регистрации токовых характеристик и
лабораторный стенд для очистки водных растворов
2.1 Методики анализа примесей и реагентов в водных системах
2.2 Методика экспериментальной регистрация тока при
магнитной интенсификации электродиализа
2.3 Лабораторная установка для отработки методик и режимов
очистки водных систем
Глава 3. Разработка метода кавитационной очистки и обеззараживания

3.1 Разработка метода формирования кавитационных пузырьков
3.2 Исследование процесса кавитационного разрушения водного
раствора родамина
3.3 Исследование процесса кавитационной обработки суспензий
нанопорошков АГАШ
3.4 Разработка метода формирования кавитации для очистки

3.5 Технологическая установка для кавитационной обработки при

получении питьевой воды
Глава 4 Разработка методов и устройств очистки воды озоном
4.1 Разработка генератора с высоким выходом озона
4.2 Исследование генерации озона на наносекундных импульсах
4.3 Технология очистки и обеззараживания воды озоном
4.4 Разработка озоно-воздушного реактора для очистки воды
4.5 Комплекс для очистки воды AquaVallis Р
4.6 Электроположительный сорбционный материал для
обеззараживания водных систем
Глава 5 Разработка метода интенсификации процесса биоочистки
сточных вод
5.1 Физико-химические основы озонирования сточных вод
5.2 Натурные испытания предварительного озонирования в
малых дозах на процесс биоочистки сточных вод
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 13
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
В настоящее время обостряются проблемы, связанные с загрязнением запасов пресной воды: отмечается повышение содержания в открытых источниках пресной воды тяжелых металлов, продуктов нефтепереработки, биологически стойких органических веществ, оказывающих негативное влияние на биохимический режим водоемов. В связи с этим разработка аппаратуры и методов очистки воды для создания экологически чистых безотходных технологий является актуальной.
Перспективным способом электрохимической очистки воды является метод электродиализа. Производительность электродиализного аппарата ограничена предельной плотностью тока для используемых мембран. Увеличению производительности препятствуют: пространственный заряд возле мембран и электролиз воды. Необходим поиск методов физического воздействия на электродиализ, уменьшающих негативные эффекты.
Кавитационная дезинтеграция это разрушение или разделение на фрагменты любых включений, находящихся в воде в виде дисперсной фазы, или растворенных молекул. При обработке воды в кавитационном реакторе происходит повышение дисперсности и гомогенности содержащихся фаз, интенсификация химических реакций, а также бактериолиз. Процессы, происходящие в кавитационном пузыре, до конца не изучены. Для широкого внедрения кавитационной технологии очистки воды необходимы простые в исполнении, эффективные и надежные при эксплуатации аппараты.
Современные технологии озонирования позволяют очищать сточные воды от биологически трудноокисляемых органических соединений и токсичных веществ. Применение озона в биологической очистке сточных бытовых вод до сих пор не рассматривалось. Поэтому такая технология до сих пор не разработана.
Работа выполнялась в рамках программ: ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002 - 2006 годы; ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным

повысилась на 38,8% по сравнению с предыдущей стадией [98].
Коагуляционно-сорбционная технология пригодна для очистки воды от гуминовых веществ [99].
Для очистки слабоминерализованных вод испытана технология, в которой поток нагретой воды фильтруется от взвешенных примесей, смешивается с коагулянтом и поступает на установку ультрафильтрации. Очищенная от взвесей вода обессоливается при помощи обратного осмоса. Недостаток - большой расход коагулянта и промывочной воды [100].
Для повышения экономичности водоочистных устройств необходимо регенерировать коагулянт из осадка. Используется кислотная и щелочная схемы регенерации коагулянтов на основе алюминия.
Кислотный метод, позволяющий возвращать до 75% коагулянта, включает в себя уплотнение осадка, обработку его серной (для сульфата алюминия) или соляной (для оксихлорида алюминия) кислотой, выделение коагулянта, нейтрализацию и обезвоживание вторичного осадка. Многократное применение коагулянта затруднено из-за накопления в нем осажденных веществ после растворения их кислотой [101].
Щелочная регенерация основана на амфотерных свойствах гидроксида алюминия, имеющего наибольшую растворимость в сильнощелочной среде. Основные этапы включают обработку осадка известью до требуемого pH, отстаивание раствора коагулянта от осадка. Образующийся осадок при этом обладает хорошими гидрофобными свойствами. В дальнейшем образовавшийся в растворе гидроксида алюминия переводится в твердую фазу сульфата. Метод позволяет возвращать в технологию 25-45% коагулянта при незначительном накоплении примесей [101].
Электрохимические методы очистки воды эффективны и не используют реагенты. Большинство электрохимических методов очистки комбинируют действие электролиза с другими физико-химическими методами. Широко распространены электрокоагуляция, электрофлотация [43].
В процессе электролиза загрязненной воды происходит восстановление на катоде и окисление на аноде ионов разных знаков. Метод позволяет осаждать до 80% ионов металлов, а цианиды - практически полностью [46].