Интенсификация технологии приготовления и применение активированной кремниевой кислоты при очистке вод южных рек

• Автор: Литвинов, Александр Иванович
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Вологда
• Количество страниц: 164 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. Состояние вопроса и задачи исследований.

1.1 Флокулянты, применяемые в водоподготовке.

1.2 Анализ литературных источников о механизме процесса приготовления и действия рабочего раствора АК.

1.3 Производственный опыт применения раствора АК в водоподготовке.

щ 1.4 Опыт применения стабилизационной обработки золей кремниевой кислоты.

1.5 Выводы по главе 1.

1.6 Направления и задачи исследований.

2. Теоретические основы разработки новой технологии получения

2.1 Обоснование выбора активирующего агента.

Ф 2.2 Анализ диаграмм растворимости кристаллогидратов сульфата
алюминия и силиката натрия
2.3 Предлагаемая схема приготовления раствора АК
2.4 Выводы по главе 2.
3. Исследования по разработке новой технологии приготовления
3.1 Методика проведения экспериментов.
3.1.1 Приготовление образцов концентрата.
3.1.2 Определение технологических параметров получения рабочего раствора АК из концентрата.
3.1.3 Определение флокуляционных свойств рабочего раствора АК, полученного из концентрата
3.2 Определение технологических параметров приготовления кон
Ф центрата.
3.2.1 Изучение влияния соотношения компонентов и фракционного состава концентрата на процесс приготовления АК
3.3 Определение технологических параметров приготовления рабочего раствора АК из концентрата.
3.3.1 Нахождение оптимального гидродинамического режима и времени перемешивания среды при затворении концентрата
3.3.2 Исследование степени влияния температуры воды, используемой при затворении концентрата на технологическую активность рабочих растворов АК
3.4 Исследование динамики изменения технологической активности рабочих растворов АК, приготовленных с различными активаторами
3.5 Выводы по главе 3.
4. Полупроизводственные исследования эффективности очистки природных вод при использовании АК совместно с коагулянтами
4.1 Методика планирования и проведения экспериментов
4.2 Исследование эффективности очистки природных вод при совместном использовании растворов АК с сульфатом алюминия в зимний период года
4.3 Исследование эффективности очистки природных вод при совместном использовании растворов АК с сульфатом алюминия в паводковый период года
4.4 Исследование эффективности очистки природных вод при совместном использовании растворов АК с оксихлоридом алюминия в зимний период.
4.5 Исследование эффективности очистки природных вод при совместном использовании растворов АК с оксихлоридом алюминия в паводковый период.
4.6 Исследование степени влияния реагентной обработки воды на гидробиологические показатели качества воды.
4.7 Исследование влияния реагентной обработки воды на микробиологические показатели качества воды.
4.8 Выводы по главе 4.
5. Техникоэкономическое обоснование эффективности применения новой технологии получения АК.
5.1 Определение себестоимости концентрата.
5.2 Определение себестоимости воды с учтом е обработки различ ными реагентами, в том числе АК, полученным из концентрата
5.3 Экологоэкономическая оценка совместного применения рабочего раствора АК, полученного из концентрата в процессах осветления природных вод.
Общие выводы
Список используемой литературы


Совместное применение АК в неблагоприятные с технологической точки зрения периоды года на различных водопроводах показало высокую эффективность очистки природных вод, без дополнительной реконструкции существующих очистных сооружений. Использование альтернативного раствору АК органического анионного флокулянта ПАА совместно с СА выявило ряд его недостатков. При
температуре природной воды менее 5 С наблюдалось снижение эффективности процесса осветления отстаивания. Совместная обработка природной воды из реки Днепр С А и синтетическим катионным флокулянтом Магнифлок С1 продемонстрировало эффективность работы последнего только в узком диапазоне 6,,0. При повышении этого значения до 7,5 эффективность процесса осветления воды резко снижалась, несмотря на увеличение дозы флокулянта. Таблица 1. РПО Азот г. Рустави Вода р. Кура в зимний период М 0 мгм3 С Пред отстойники, отстойники, фильтры САперемеш. ПААпсрсмеш. САпсрсмсш. АКперемеш. Армавирская водопроводная станция Вода р. Кубань Г8 С рН6,,8 Щ0,,2 мгдм3 М0 мгдм5 Горизон тальные отстойники, скорые фильтры САперемеш. ПААперемеш. САперемеш. АКперемеш. Г1АА1 растр АК1 растр по БЮг СА1,5 растр Дса мгдм3 Дпаа0. Днепровская водопроводная станция ДВС, г. Киев Вода р. Днепр С Ц ПКШ Контактные осветлители, скорые фильтры САЗОмин перем. ЬТ САЗОмин перем. С Магнафлок ЬТ Магнафлок 3С СА Дел 5 мгдм3 Д. Днепровская водопроводная станция ДВС, г. Киев Вода р. Водопро Вода р. Ц ПКШ лители сис флок. Гянджа Дфпо. ТимаксолП Дьло. Вода р. Таким образом, из рассмотренных выше реагентов, наиболее приемлемым с технологической точки зрения следует считать флокулянт АК. К вопросу разработки новой технологии получения рабочего раствора АК с продлнным сроком сохранения флокулирующих свойств позволяет подойти анализ литературных данных механизма приготовления и взаимодействия рабочего раствора АК. Согласно литературным данным раствор АК не является продуктом химической промышленности ,, ,,. Этот флокулянт приготавливался непосредственно на станциях водоподготовки перед его употреблением. В качестве сырья использовался водный раствор силиката натрия жидкое стекло тЫа п8Ю2 и активатор. Отношение п ш получило название модуля жидкого стекла М. Лта. Ыа и БЮг. С увеличением модуля М молекулярная масса и вязкость возрастают, поэтому для получения раствора АК целесообразнее использовать жидкое стекло с максимально возможным модулем. Технологические характеристики различных сортов силиката натрия, производимых в России и используемых для приготовления раствора АК, приведены в табл. В качестве активирующего реагента или активатора могут быть применены минеральные кислоты Н, НС1, и т. С, 2, С , , кислые соли ЫаН4, ЫаНС и соли, в результате гидролиза которых образуются кислоты А1С, А, РеС, Ре3, Ыа1Р6 , , , ,,, , . Таблица 1. Получают АК путм смешения раздельно приготовленных растворов силиката натрия и активатора. Этот процесс принято называть активацией. Он состоит в разложении силиката натрия, нейтрализации гидратной щлочности и в получении поликремневой кислоты. Полученный раствор АК выдерживается в течение определнного для каждого активатора времени и приобретает флокулирующие свойства. Этот период принято называть созреванием. Затем, раствор разбавляется водой и дозируется в обрабатываемую воду. Степень готовности рабочего раствора АК характеризует величина е технологической активности. Под технологической активностью понимается способность АК сохранять свойства флокулянта. Ввиду того, что раствор АК не является стабильной системой во времени, значение е технологической активности снижается. Период времени, охватывающий максимальное значение технологической активности рабочего раствора АК, осуществляющего эффективную флокуляцию, в пределах доз, не превышающих первоначальную в 1,5 раза, предложено называть сроком сохранности технологической активности. Дальнейшая полимеризация кремниевой кислоты приводит к агрегации коллоидных частиц, а затем к образованию непрерывной структуры, придающей среде некоторую степень твердости то есть образуется гель.