Интенсификация процессов седиментации взвешенных веществ в сточных водах с использованием ультразвука

• Автор: Козачук, Илья Николаевич
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Введение.

Глава I . Литературный обзор.

1.1. Сущность физикохимического действия ультразвуковых колебаний.

1.2. Свойства ультразвуковых колебаний

Выводы по Главе.

Глава П. Способы получения ультразвуковых колебаний.

2.1. Акустический ультразвуковой реактор

2.2. Гидродинамический ультразвуковой реактор

2.3. Выбор метода получения ультразвуковых

колебаний.

Выводы по Главе П.

Глава Ш. Теоретические основы осаждения сточных вод в режиме кавитации.
3.1. Анализ исходной хозбытовой сточной воды по фазоводисперсному состоянию.
3.2. Моделирование процесса взаимодействия
мицелл под действием ультразвуковой кавитации
Выводы по Главе Ш
Глава IV. Экспериментальная проверка предложенной теории.
4.1 Описание процесса выпадения осадка при
очистке сточных вод как многофазной системы
4.2 Исследование влияния кавитации на процессы б
седиментации
4.2.1 Экспериментальные исследования на магнитострикционном реакторе
4.2.2. Экспериментальные исследования на гидродинамическом, реакторе.
4.3 Анализ результатов экспериментальных исследований по влиянию кавитации на процессы седиментации хозяйственно бытовых сточных вод.
4.4 Влияние процесса кавитации на физикохимические элементы коллоидной системы
4.4.1 Изменения потенциала под.воздействием, кавитации.
4.4.2 Кавитация коллоидной системы и
динамическая вязкость среды Я
Выводы по Главе IV.
Глава V. Анализ и синтез метода генетических алгоритмов коллоидных систем.
5.1 Обозначения и относительные параметры
5.2 Функция выпадения осадка для однофазной
системы
5.2.1 Аналитическое задание функции
5.2.2. Табличное задание функции.
5.3 Функция выпадения осадка для многофазной системы
5.3.1 Функция выпадения осадка для отдельной
5.3.2 Функция взаимовлияния фаз
5.4 Метод решения задачи.
5.5 Определение параметров многофазной системы на основе экспериментальных измерений
5.6 Применение метода генетических алгоритмов для определения параметров многофазной системы на основе экспериментальных измерений.
5.7 Определение параметров многофазной системы
на основе экспериментальных измерений с
применение метода генетических алгоритмов
Выводы по Главе V
Глава VI. Комплексная технология биологической очистки сточных вод и е экологоэкономическая оценка.
6.1 Экологоэкономическая оценка предлагаемых технических решений
6.1.1 Описание технологической схемы.
6.1.2. Экономическое сравнение двух вариантов
Выводы по Главе VI.
1. Общие выводы.
УШ. Список использованной литературы.
Приложения Т, 2, 3,
Введение


При прохождении интенсивных, более 0,1 втсм, акустических колебаний через жидкость происходит разрыв сплошности среды. Полые пространства при этом заполняются парами жидкости, а также диффундирующими газами, растворенными в жидкости, и она превращается в двухфазную систему. В жидкостях, которые содержат достаточное количество растворенного газа, возникновение кавитации всегда сопровождается частичной дегазацией . Во многих случаях возникновение ультразвуковых химических реакций сопровождается свечением воды, на интенсивность которого влияют различные вещества, присутствующие в воде. Изучение этих явлений привело к выдвижению ряда теорий ультразвуковой люминесценции и расщепления молекул воды, две из которых получили наибольшее признание. Нейпайрас и Нолтинг выдвинули теорию возникновения высоких температур при адиабатическом сжатии кавитационного пузырька в процессе его схлопывания. МПа. Столь высокие температуры, возникающие в газонаполненной плоскости пузырька, могут обусловить появление в ней электрических зарядов, диссоциированных и ионизированных молекул, атомов, свободных радикалов. Таким образом, кавитационная полость может служить местом образования продуктов с высокой реакционной способностью, а также местом инициирования химических реакций в ультразвуковом поле 3,. Френкель Я. Я. предположил возникновение на стенках образующейся линзообразной полости электрических зарядов противоположного знака. В первоначальной стадии образования кавитационной полости в ней появляются электрические заряды. Я.Я. Френкель считает, что при разрыве сплошности среды в местах разрежения образуются не сферические полости, а линзообразные, молекулярных размеров. Для такого разрыва требуется амплитуда давления порядка МПа. Переход от линзообразной полости к сферической происходит в результате проникновения растворенных газов или паров окружающей жидкости. Согласно теории Я. Я.Френкеля, в условиях электрического разряда в кавитационной полости возникают богатые энергией частицы ионизированные молекулы и ионы, свободные радикалы ,. Подобный переход осуществим в результате проникновения растворенных газов или пара, в полость в виде линзы, до формирования шарообразной формы. Схема строения кавитационной полости показана на рис. Рис. Напряженность поля внутри полости в момент се образования определяется по формуле Я. С1
5П расстояние между разорвавшимися слоями жидкости 1ч1п число диссоциированных молекул в единице объема гп радиус кавитационной полости заряд электрона. Считается, что заряды образовались вследствие неравномерного распределения ионов на стенках пузырька, при разрыве жидкости. Напряженность поля внутри полости в момент ее образования равна Еп0всм. Этого достаточно для пробоя образующейся полости радиусом гп4см, когда давление в ней невелико до 1 атм. П5 , т. ВОДЫ Н2О. Предполагается, что газовые пузырьки, размером 4см, являются слабыми местами в жидкости и имеют сферическую форму . Сторонники этой теории связывают возникновение звукохимических реакций и люминесценции с образованием электрических зарядов на стенке кавитационного пузырька, но электронный пробой происходит не в момент ее образования, как предполагал Я. Я.Френкель, а при се схлопывании 3,. Изучение кинетики ультразвуковых химических реакций показало, что начальная скорость реакции не зависит от концентрации растворенного вещества и после достижения порога кавитации пропорциональна отдаваемой акустической мощности. Это позволило предположить, что ультразвуковые волны не действуют непосредственно на растворенное вещество, а вызывают аналогично ионизирующим излучениям, расщепление молекул на свободный радикал гидроксила ОН и атомарный водород Н, которые реагируют с растворенными веществами Рекомбинация этих радикалов приводит к образованию в озвучиваемом растворе молекул Н2 и Н2 6. Появляются валентноненасыщенные атомы и радикалы, которые обладают большой реакционной способностью. Таким образом, можно считать, что под действием ультразвука молекулы воды расщепляются по следующей схеме Н ОН Н Н2 Н2 . В присутствии же кислорода может кроме того образоваться радикал НО2 6.