Очистка сточных вод с использованием гидродинамической кавитации

• Автор: Васильева, Наталья Борисовна
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 143 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Современное состояние и анализ методов очистки сточных вод, содержащих трудноокисляемые органические вещества

1.1 Источники образования сточных вод, опасных для окружающей среды

1.2 Окислительные методы очистки сточных вод от фенолов

1.3 Усовершенствованные окислительные процессы

1.4 Кавитация в очистке сточных вод

Выводы

2 Объекты и методы исследования

3 Расчет и конструирование устройства для генерирования кавитации

3.1 Устройства для генерирования кавитации

3.2 Струйный кавитатор
3.3 Экспериментальная установка для реализации окисления нитрофенолов со струйным кавитатором
4 Окисление 4-нитрофенола в условиях гидродинамической кавитации
4.1 Механизмы растворения железа в водном растворе
4.2 Эксперименты по анодному растворению железа в условиях кавитации
4.3 Окисление фенолов и нитрофенолов реагентом Фентона в условиях кавитации
4.4 Параметры системы, влияющие на протекание процессов окисления в условиях гидродинамической кавитации
4.4.1 Форма кавитации
4.4.2 Свойства среды
4.4.3 Солесодержание
4.4.4 Влияние pH
4.5 Эффективность окисления 4-1ЧР методами, основанными на АОР
процессах
Выводы
5 Технологии очистки сточных вод с использованием кавитационных устройств
5.1 Технологическая схема очистки сточных вод от фенолов и 4-нитрофенолов на основе разработанного кавитационного устройства
5.2 Сравнение эффективности очистки фенолосодержащих сточных вод озонированием и предлагаемым методом
5.3 Технология флотационной очистки сточных вод с использованием кавитационных устройств в режиме диспергирования воздуха
5.3.1 Кавитационные аппараты для проведения флотационной обработки сточных вод
5.3.2 Экспериментальная работа по флотационной обработке сточных вод
5.3.3 Флотатор на основе роторного и струйного кавитаторов
5.4 Экономическая эффективность разработанной технологической схемы флотационной очистки сточных вод
5.4.1 Существующая схема очистки сточных вод от процесса мойки вагонов
5.4.2 Предлагаемая схема очистки сточных вод от процесса мойки вагонов

Выводы
Основные выводы
Список литературы
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Введение
Актуальность работы. Одной из приоритетных задач в области охраны окружающей среды является снижение поступления токсичных веществ со сточными водами промышленных предприятий, в том числе предприятий по производству лакокрасочной продукции, взрывчатых веществ и др. Сточные воды таких предприятий, характеризуются высоким содержанием фенолов, красителей, нефтепродуктов и их производных.
Анализ литературных данных показывает, что очистка сточных вод на большинстве подобных предприятий осуществляется с использованием традиционных технологий и подходов путем обработки коагулянтами и флокулянтами с последующим осветлением стоков отстаиванием. Лишь в единичных случаях частично очищенные воды направляют на глубокую доочистку, для чего окисление остаточных фенолов осуществляют с использованием АОР (Advanced Oxidation Processes) процессов (озонирование, окисление Н2О2 в присутствии ионов Fe2+, окисление ультрафиолетом в комбинации с 03 или Н202, окисление озоном или пероксидом водорода в условиях кавитации, генерированной ультразвуком, и др.). Каждый из указанных методов наряду с положительными сторонами отличается специфическими недостатками, что обуславливает необходимость дальнейшего поиска экономически рациональных и ресурсосберегающих методов и технологий очистки сточных вод.
В связи с этим, большой интерес вызывает возможность использования для решения технологических и экологических задач при очистке сточных вод энергии, высвобождаемой в объеме жидкости в результате возникновения так называемой гидродинамической кавитации.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских работ Сибирского государственного университета путей сообщения (СГУПС) при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (грант 08-08-00867-а).

Как видно из таблицы 2.2 достаточно многие вещества в нейтральной среде поглощают свет в широкой области спектра. Для изучаемого вещества - 4-НР, был снят спектр поглощения в видимой области на спектрометре Бресогб ПУ-УРЗ при различных значениях pH (в кислой, нейтральной и щелочной средах). Раствор 4-ИР при подщелачивании становиться ярко желтого цвета, при подкислении - бесцветным.
Длина волны, нм
Рисунок 10 - Спектр поглощения раствора 4-NP полученные на спектрометре Specord UV-VIS: 1 - при рН=11, 2 - при рН=6.55, 3 - при рН
Как видно из рисунка 10 в кислой и нейтральной средах (рН=3.15 и 6.55) пик поглощения приходится на длину волны 317-318 нм. В этой области свет поглощают многие органические вещества (табл. 2.1, 2.2). При рН=11 пик поглощения сдвигается и наблюдается при длине волны 402 нм. В этой области не поглощают свет продукты разложения 4-NP, такие как хиноны и др. Данные полученные на спектрометре Specord UV-VIS (рисунок 10) согласуются с литературными [99, 103]. Исходя из проведенных наблюдений, было принято решение проводить определение 4-NP по следующей методике: водный раствор 4-NP подщелачивать до рН~11 и фотометрировать на спектрофотометре КФК-3 при длине волны 402 нм в