Интенсификация процесса очистки воды от железа с применением волновых гидродинамических устройств

• Автор: Курбатов, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1Л Соединения железа в природных водах

1.1 Л Окисление и осаждение соединений железа в природных водах ...ЛО

1Л .2 Комплексные соединения железа в природных водах

1Л .3 Образование сульфидных природных вод

1Л .4 Оксиды и гидроксиды железа в природных водах

1Л .5 Подземные воды с большим содержанием железа

1.2 Кинетика процесса окисления ионов Тс2+, содержащихся в природной воде

1.3 Основные методы удаления железа в процессе водоподготовки

1.4 Волновая и кавитационная обработка воды
1.4.1 Кавитационная обработка воды и ее практическое применение в технологических процессах
1.4.2 Физико-химические процессы в воде при ее кавитационной обработке
1.4.3 Влияние кавитационной обработки воды на энергию активации
1.4.4 Обеззараживающий эффект кавитационной обработки воды
1.4.5 Волновая обработка воды
1.5 Заключение и постановка задачи
2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Методика определения массовой концентрации ионов железа в воде спектрофотометрическим методом
2.1.1 Определение массовой концентрации Ре2+ в водном растворе
2.1.2 Определение массовой концентрации общего железа в водном растворе
2.2 Методика приготовления модельных растворов

2.3 Методика определения pH обрабатываемой воды процесса окисления железа (II)
2.4 Методика измерения электропроводности обрабатываемой воды
2.5 Методика определения содержания растворенного в воде кислорода
2.6 Методика определения размера и скорости всплытия кавитационных пузырьков
2.7 Методика регистрации спектров звуковых частот, генерируемых ВГУ
2.8 Методика определения показателя общих колиформиых бактерий КОЕ
2.9 Методика расчета геометрических параметров ВГУ
2.10 Методика проведения волновой обработки воды
2.11 Методика регистрации сонолюминесценции в процессе волновой обработки воды
2.12 Методика расчета энергии активации реакции окисления ионов Ре2+, находящихся в обрабатываемой воде
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Результаты волновой обработки при скоростях потока жидкости в тангенциальных каналах ВГУ менее 50 м/с
3.1.1 Кинетика окисления растворенного в воде железа после волновой обработки и без нее
3.1.2 Зависимость скорости окисления ионов Ее2+ от кратности волновой обработки
3.1.3 Влияние волновой обработки с эжектированием воздуха на скорость процесса окисления ионов Бе2+
3.1.4 Определение размера и скорости всплытия пузырьков диспергированного воздуха
3.1.5 Зависимость скорости окисления ионов Ре2+ от типа воды, используемой для приготовления модельных растворов

3.1.6 Зависимость скорости окисления ионов Ре2+, содержащихся в воде, от их начальной концентрации и температуры обрабатываемой воды
3.2 Результаты волновой обработки при скоростях потока жидкости в тангенциальных каналах ВГУ более 50 м/с
3.3 Регистрация сонолюминесценции в процессе волновой обработки воды
3.4 Акустический способ оценки наличия сонолюминесценции при волновой обработке воды
3.5 Скорость окисления ионов Fe2+ в режиме кавитации, сопровождающейся сонолюминесценцией
3.6 Дезинфицирующее действие волновой обработки воды
3.7 Определение констант скорости и энергии активации химической реакции процесса окисления ионов Fe2+ в Fe3+
4. ОПЫТНАЯ УСТАНОВКА ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ЖЕЛЕЗА С ПОМОЩЬЮ ВОЛНОВОЙ ОБРАБОТКИ
4.1 Режимы работы блока волновой обработки
4.2 Режимы работы блока фильтрации
4.3 Экономические показатели работы опытной установки очистки воды от железа
5. ВЫВОДЫ
6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

При выборе фильтрующих материалов, используемых в процессах обезжелезивания воды, есть возможность использования широкого спектра материалов от традиционных (кварцевый песок, каменный уголь, мраморная крошка и т.п.) до специальных, таких как доломит, активированный уголь, полимеры. Это обстоятельство делает метод очистки природных вод от железа фильтрованием чрезвычайно привлекательным, т.к. позволяет, варьируя загрузки, добиваться большей селективности, снижая при этом стоимость получения самих загрузок.
Наиболее простым, дешевым и экологически рациональным способом удаления железа из природных вод можно считать способ окисления кислородом воздухом. Недостатком данного способа является необходимость длительной (до нескольких суток) выдержки обрабатываемой воды в контакте с воздухом [72], насыщающим ее кислородом. При этом скорость процесса окисления растворенного в воде двухвалентного железа в значительной степени зависит- как от концентрации растворенного в воде кислорода, так и от площади поверхности раздела фаз вода-воздух.
1.4 Волновая и кавитационная обработка воды
1.4.1 Кавитационная обработка воды и ее практическое применение в технологических процессах
Для облегчения возникновения процесса кавитации в воде необходимо наличие в ней растворенных газов, которые влияют на образование кавитационных пузырьков весьма сложным образом [73].
По способу генерирования кавитация может быть акустической и гидродинамической [74].
Акустическая кавитация возникает при распространении ультразвуковых волн в жидкости. В результате переменных давлений, создаваемых в объеме жидкости источником ультразвуковых колебаний,