CC BY
108
УДК 628.16.087
ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯЦИОННОГО ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
А.А. Соболева, Е.Г. Филатова, О.И. Рандин
Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, [email protected].
В работе представлены математические модели для определения остаточной концентрации ионов тяжелых металлов в сточных водах, на примере никеля, на основании которых осуществлен расчет двухкамерного электрокоагулятора с фракционным разделением электрокоагуляционного шла-
ма. Удаление скоагулированного осадка по фракционному разделению в зависимости от гидравлической крупности фаз, позволяет существенно увеличить скорость очистки гальваностоков, а также сократить расход алюминия и электроэнергии, за счет работы при низких плотностях тока 616 А/м2.
Ил. 5. Табл. 4. Библиогр. 14 назв.
Ключевые слова: электрокоагуляция; фракционное разделение осадка; ионы никеля (II).
PARAMETER OPTIMIZATION OF ELECTROCOAGULATION WASTEWATER TREATMENT IN ELECTROPLATING INDUSTRIES
A.A. Soboleva, E.G. Filatova, O.I. Randin
Irkutsk State Technical University,
83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia, [email protected].
The paper presents mathematical models to determine the residual concentration of heavy metals in waste water by the example of nickel, which were the basis of calculation of the dual-chamber electrocautery with fractional division of electrocoagulation sludge. Coagulated sludge removal according to the fractional division, depending on the phases hydraulic size, can significantly increase the rate of galvanic treatment, and reduce the amount of aluminum and electricity, by operating at low current densities 6-16 A/cm2. 5 figures. 4 tables. 14 sources.
Keywords: electrocoagulation; fractional separation of sediment; nickel ions (II).
ВВЕДЕНИЕ
Сточные воды гальванического производства, содержащие ионы тяжелых металлов, относятся к отходам 2-го и 3-го класса опасности. Использование реагентного метода очистки на практике не позволяет снизить концентрацию ионов тяжелых металлов до норм предельно допустимых концентраций. Как правило, ионы тяжелых металлов обладают достаточно высокой реакционной способностью и в сточной воде образуются устойчивые высокотоксичные соединения. Поэтому стоки гальванического производства необходимо либо подвергать дополнительной доочистке в соответствии с нормами предельно допустимых концентраций, либо искать альтернативные способы очистки. В качестве альтернативных способов, прежде всего, должны находить приоритет те которые позволяют полноценно извлекать из гальваностоков ценные компоненты и создавать на предприятиях оборотную систему водоснабжения. Эффективными методами обезвреживания сточных вод от ионов тяжелых металлов являются физико-химические, включающие в себя электрохимические и сорбционные способы обработки стоков. Одним из наиболее перспективных методов обезвреживания сточных вод от ионов тяжелых металлов является электрохимическая коагуляция. К основным преимуществам этого метода относятся: возможность использования на предприятиях оборотной системы водоснабжения; высокая степень удаления ионов тяжелых металлов из сточных вод; компактность и простота эксплуатации установки для осуществления процесса электрокоагуляции; отсутствие потребности в реагентах; получение шлама с хорошими структурно-механическими свойствами.
Несмотря на значительное количество работ по электрокоагуляционной технологии очистки сточных вод, многие вопросы на сегодняшний день остаются нерешенными, так каждый из авторов высказывает свои предположения о механизме электрокоагуляционного процесса, единого механизма на сегодняшний день нет [1,2]. Пока отсутствуют обоснованные рекомендации по применению электрокоагуляционного метода для очистки различных видов промышленных сточных вод, а многие из действующих установок имеют существенные недостатки [3,4].
Согласно теории электрохимической коррозии при использовании алюминиевых электродов в процессе электрокоагуляционной очистки воды могут протекать следующие наиболее вероятные реакции:
- на катоде в кислой среде идет восстановление водорода
2^ + 26 ^ Н2,
а в щелочной среде происходит восстановление воды
Н2О + 26 ^ Н2 + 2OH-;
- на аноде происходит анодное растворение алюминия
Al - Зе ^ Al3+;
ния
в растворе, образуется гидроксид алюми-
Al3+ + ЗОН- = Al(OHbi, Al3+ + ЗН2О = Al(OHb|+ 3Н+.
Таблица 1
Сводные результаты усредненных концентраций загрязнений в сточных водах_
Наименование загрязнения До очистки, г/м3 Норматив ДК загрязняющих веществ в сточных водах, принимаемых в системы канализации г. Иркутска, г/м3
рн 2,5-3 6,5-8,5
Никель 11,95 0,28
Медь 16,80 0,01
Цинк 23,87 0,02
Железо общ. 2,64 1,0
Целью работы явилось установление оптимальных параметров электрокоагуляцион-ного удаления ионов никеля, меди, цинка, железа из сточных вод гальванического производства.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В качестве объекта исследования использовали промывные воды гальванического цеха машиностроительного предприятия, в табл. 1 приведен их усредненный состав.
При анализе электролита, содержащего смесь смеси катионов (М +, Си2+, Zn2+, Fe3+) использовали систематический ход анализа, в частности, аммиачный способ разделения [5]; при определении основного компонента мешающее действие ионов устраняли связыванием их в ма-лодиссоциирующие комплексы. Отделение железа от ионов тяжелых металлов Си2+, Zn2+, №2+ проводили вышеуказанным способом, добавляли в пробу электролита насыщенный раствор NH4OH в присутствии NH4Cl. Образовавшийся осадок Fe(OH)3 отделяли фильтрованием и растворяли в серной кислоте. Содержание ионов Fe3+ определяли спектрофотометрическим методом с сульфосалициловой кислотой [6]. Фильтрат, содержащий аммиачные комплексы [Cu(NH3)4]2+, [Ni(NH3)4]2+, [Zn(NH3)4]2+, обрабатывали раствором хлороводородной кислоты, с переводом приведенных комплексов в аналитическое состояние.
Определение никеля в фильтрате проводили фотометрическим методом с диметилглиок-симом в присутствии окислителя иода [6]. Ионы меди, присутствующие в растворе, не мешали
определению с приведенным окислителем, так как они определяются в присутствии окислителя пиридина. Цинк и медь, содержащиеся в фильтрате вместе с никелем, определяли фотометрическим методом с ксиленоловым оранжевым [6].
В табл. 2. приведены технические характеристики электрокоагуляционной установки с алюминиевыми анодами и катодами, используемой при проведении укрупненных лабораторных испытаний.
Анализ полученных результатов проводили с помощью расчета основных показателей электрокоагуляционной очистки сточных вод [7]. Основным параметром кинетики анодного процесса является плотность тока. Концентрация ионов алюминия сА1, г/м3, перешедшего в электролит, достаточно точно, согласно 1 -му закону Фара-дея, описывается уравнением:
к• М • I-т
СА1 =■
Ж
(1)
где к - коэффициент выхода металла по току, Мэ
- электрохимический эквивалент алюминия, г/(А-с); т - продолжительность электролиза, с; №
- объем обрабатываемой воды, м3. Численное значение коэффициента выхода металла по току определяется по формуле
к = ■
М
э(практ) (т0 - т)
Мэ • I-т
М„
(2)
Технические характеристики модельного электрокоагулятора
Таблица 2
Параметр Значение
Производительность, л/ч 25-100
Ширина, мм 250
Высота, мм 250
Длина, мм 500
Рабочее напряжение постоянного тока, В 20-22
Плотность тока, А/м2 6-16
Рабочий ток, А 0,18-0,72
Площадь алюминиевых анодов, м2 0,02-0,08
Расстояние между электродами, мм 5-20
Материал электродов Листовой алюминий, марки АД1, АД31
Тип источника питания: выпрямитель реверсируе- ^акс = 24 В,
мый со стабилизацией по току !макс = 1200 А
Марка выпрямителя ТЕР1-1200/24Т-2
Мощность выпрямителя, кВт 30
где Mэ(праl<т) - электрохимический эквивалент алюминия с учетом выхода по току, г/(Ас), m0 и m - массы электродов до и после анодной поляризации, г.
Эффективность очистки сточных вод от ионов никеля, меди, цинка и железа определяли по формуле
Э =
(с - с )
V исх кон /
•100%,
с
(3)
где сисх - исходная концентрация ионов тяжелых металлов в сточной воде, г/м3; с<он. - концентрация ионов тяжелых металлов в очищенной воде, г/м3. К важнейшим показателям эффективности метода электрокоагуляции относятся удельная нагрузка на ион алюминия а, г/г и удельные затраты электроэнергии p, Втс/м3 [8], определяемые по следующим формулам:
а =
(с - с )
V исх кон '
р =
с А1
I •и т
Ж
(5)
где U - напряжение на электродном пакете, В; W - объем обрабатываемой воды, м3.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
При выполнении укрупненных лабораторных испытаний, прежде всего, было изучено влияние активной реакции среды на выход алюминия по току и на удаление ионов тяжелых металлов из стоков. Концентрацию ионов тяжелых металлов определяли после забора пробы, без отстаивания воды. На рис. 1. представлено изменение концентрации ионов тяжелых металлов во времени при различных значениях рН.
■ рН 3,0£ ■рН 4,17 ■рН 6,39 ■рН 7,51
20
т, мин
40
10
т, мин
20
30
40
10
20 т, мин
30
40
■рН 3,06 ■рН 4,17 ■рН 6,39 ■рН 7,51
20 т, мин
40
Рис. 1. Влияние активной среды на удаление ионов: 1 - никеля; 2 - меди; 3 - цинка; 4 - железа
Таблица 3
Выход по току и удельные затраты электроэнергии в зависимости от рН_
РНнач. рНкон. Выход по току, % Удельные затраты электроэнергии р, кВтч/м3
3,06-3,18 94
4,17-4,97 92 0,21
6,39-6,62 90
7,51-7,71 89
В табл. 3 представлены значения выхода по току и удельные затраты электроэнергии, рассчитанные при исследуемых значениях рН.
Из приведенных данных видно, что выход по току при рН 7,5 составляет около 90%, а при изучении электрокоагуляционного процесса в стационарных условиях нами было установлено, что при этом же значении рН выход по току составляет 40% [9]. Значительное увеличение выхода по току можно объяснить увеличением производительности установки и уменьшением времени пребывания сточных вод в электрическом поле. Максимальное значение выхода по току зафиксировано при рН = 3, что можно связать с активным растворением алюминия в кислой среде, так как помимо электрохимического наблюдается химическое растворение металла, в результате чего выход по току повышается. На рис. 2. представлены гистограммы эффективности очистки промывных сточных вод гальванического производства, полученные при различных значениях рН.
Из приведенных данных (рис. 2.) видно, что при рН 7,5 для ионов цинка и меди зафиксирована максимальная эффективность очистки и для всех исследуемых ионов тяжелых металлов. При изучении электрокоагуляционного процесса в стационарных условиях при рН 7,6 установлена максимальная величина адсорбции ионов тяжелых металлов, никеля, меди, цинка, желез [10]. Отработку остальных показателей и
режимов вели при рН 7,5-7,6, напряжение на электродах составило 20 В, удельные затраты электроэнергии 0,21 кВтч/м3, выход алюминия по току - около 90%. В табл. 4 представлены показатели электрокоагуляционной очистки сточных вод в зависимости от анодной плотности тока.
Проанализировав полученные данные укрупненных лабораторных испытаний, следует, что при одновременном присутствии нескольких ионов тяжелых металлов (никеля, меди, цинка и железа) в гальваностоках наблюдается снижение расхода алюминия, а, следовательно, и электроэнергии при электрокоагуляционной очистке сточных вод. Практикой очистки сточных вод установлено, что при совместном осаждении двух или нескольких ионов металлов при одной и той же величине рН достигаются лучшие результаты, чем при осаждении каждого металла в отдельности. Существует мнение, что при этом образуются смешанные кристаллы, и происходит адсорбция на поверхности твердой фазы ионов металлов, благодаря чему достигается более полная очистка от ионов тяжелых металлов при их совместном присутствии в воде [11]. Так же известно о явлении синергизма электролитов, которое наблюдается при коагуляции золей смесями нескольких электролитов, т.е. коагуляция проходит в действительности под влиянием, по крайней мере, двух электролитов [12].
д
о в х ы н ч о
ч о
с о н в и кт
е
о
2 3
Кислотность среды
Рис. 2. Гистограмма эффективности очистки сточных вод:
1) - рН = 3,06; 2) - рН = 4,17; 3) - рН = 6,39; 4) - рН = 7,51
Таблица 4
Показатели электрокоагуляционной очистки в зависимостиот анодной плотности тока ^_
для ионов 1\Н2+ для ионов Си2+ -7 2+ для ионов 1- 3+ для ионов Ре
Плот- Удель- Эффек- Удель- Эффек- Удель- Эффек- Удель- Эффек-
ность ная тив- ная тив- ная тив- ная тив-
тока /, А/м2 нагрузка ность нагрузка ность нагрузка ность нагрузка ность
на ион очистки на ион очистки на ион очистки на ион очистки
а, г/г Э, % а, г/г Э, % а, г/г Э, % а, г/г Э, %
6 0,35 64,5 0,29 96,3 0,34 84,4 0,36 61,8
9 0,87 69,9 0,49 90,7 0,61 94,1 0,80 59,4
12 0,63 64,3 0,44 64,9 0,52 91,4 0,61 45,7
16 0,72 65,8 0,46 92,8 0,53 91,9 0,58 50,2
Нагрузка на ион алюминия в опытно-промышленных условиях существенно повыша-ет-ся. В среднем для удаления 1 г ионов никеля, 1 г ионов меди, 1 г ионов цинка и 1г ионов железа расход алюминия составляет 2 г, т.е. для удаления 4 г ионов тяжелых металлов при совместном их присутствии в воде алюминия расходуется всего 2 г. Это можно объяснить синергетическим эффектом, а также существенным повышением выхода по току в опытно-промышленных условиях до 90%, тогда как в стационарных условиях его величина составляла 40% [9].
На рис. 3. представлены гистограммы эффективности очистки сточных вод, получен-
ные при различном межэлектродном расстоянии I, для исследуемых ионов тяжелых металлов.
Из приведенных данных видно, что наилучшая эффективность очистки сточных вод соответствует межэлектродному расстоянию 10 мм. В табл. 5 представлены показатели электрокоагуляционной очистки в зависимости от скорости движения воды.
Из приведенных данных видно, что максимальная удельная нагрузка на ион алюминия соответствует скорости движения воды 0,36 м/с, а наилучшая эффективность очистки приходится на скорость движения 0,09 м/с. Таким образом, получается, чем меньше скорость движения и расход воды, тем эффек-
ч
0 со X _0
1 Т
о
3"
о
о
0
1
со £
ф т
межэлектродное расстояние, мм Рис. 3. Гистограмма эффективности очистки сточных вод 1) I = 5 мм; 2) I = 10 мм; 3) I = 15 мм; 4) I = 20 мм
Таблица 5
Показатели электрокоагуляционной очистки в зависимости от скорости движения воды
Скорость движения воды V, м/с для ионов 1\Н2+ для ионов Си2+ -7 2+ для ионов 7п 1- 3+ для ионов Ре
Удельная Эффек- Удельная Эффек- Удельная Эффек- Удельная Эффек-
нагрузка тивность нагрузка тивность нагрузка тивность нагрузка тивность
на ион очистки на ион очистки на ион очистки на ион очистки
а, г/г Э, % а, г/г Э, % а, г/г Э, % а, г/г Э, %
0,09 0,47 93,1 0,19 97,0 0,30 84,1 0,54 94,3
0,18 0,74 86,1 0,32 95,4 0,50 83,1 0,79 93,9
0,27 0,78 87,6 0,35 96,7 0,52 82,2 0,84 92,7
0,36 0,88 77,4 0,40 89,0 0,61 79,0 0,98 87,3
тивней процесс очистки, но вместе с тем повышение скорости движения воды в электрокоагуляторе уменьшает пассивацию электродов. По результатам испытаний разработаны математические модели электроко-агуляционного процесса и осуществлен расчет электрокоагулятора, обеспечивающего надежность способа удаления ионов никеля, меди, цинка и железа из промывных стоков гальванического производства.
Для получения математической модели процесса электрокоагуляции с алюминиевыми анодами было проведено предварительное планирование эксперимента. Остаточную концентрацию ионов тяжелых металлов, полученную в результате электрокоагуляционной очистки реальных сточных вод, представляли в виде зависимости, связывающей величину остаточной концентрации с независимыми переменными -кислотностью среды, плотностью тока, скоростью движения воды и временем:
c = Г (рН, и V, т). (6)
Для вывода уравнения (6) использовали метод алгебраической геометрии [13,14]. Этот метод позволяет детально проработать каждую зависимость, определить ее приоритет, а также рассчитать оптимальные величины каждого независимого фактора и зависимой величины. Полученные уравнения могут быть использованы для проектирования технологических процессов электрокоагуляции при заданных внешних условиях. В основе многопараметрического уравнения (6) лежат зависимости типа:
с = У(х} + Ф(х,)т + ^(х,)т2 (7)
где у(х); ф(х;)т; ^(х;) т2 - функции, выражающие зависимость остаточной концентрации от х -факторов, влияющих на процесс очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов (рН раствора; i -плотности тока, А/см2; V - скорости движения воды, л/мин, т - времени процесса электрокоагуляции, мин).
Для построения модели (7) использовали двухпараметрические зависимости вида
с= (т); (8)
где с - остаточная концентрация ионов тяжелых металлов, (мг/л) в данный момент времени т, мин. Зависимости (8) использовали для вывода функциональных зависимостей у(х); ф(х;)т и у(х])г, алгебраическая сумма которых и
составляла модель процесса очистки производственных сточных вод (7) при заданных условиях:
с = f (х, т). (9)
Совокупность уравнений вида (7) составляет многопараметрическую модель (6).
Исходными данными для уравнений вида (8) являются экспериментальные значения остаточной концентрации ионов тяжелых металлов в реальных сточных водах, полученные в укрупненных лабораторных исследованиях Моделирование электрокоагуляционного процесса в конечном итоге привело к получению уравнения (10), которое адекватно описывает, например, определение остаточной концентрации никеля при изменении параметров оптимизации.
На практике приходится решать задачу поиска оптимальных значений кислотности среды, плотности тока, скорости движения воды и времени. Получение экспериментальных данных для большого набора значений параметров оптимизации является очень трудоемким процессом. Адекватная математическая модель должна обладать предсказательной силой и давать возможность получить значения остаточной концентрации при значениях параметров оптимизации, выходящих за пределы экспериментальных измерений. И даже при наличии адекватной математической модели сам расчет значений остаточной концентрации никеля для большого числа точек также требует больших трудозатрат и времени. Для ускорения этого процесса удобно использовать среду визуального программирования VBA. VBA - это сочетание современного языка программирования и вычислительных возможностей Excel. VBA содержит графическую среду, позволяющую создавать удобный интерфейс пользователя, наглядно конструируя экранные формы и управляющие элементы.
Для четырехпараметровой зависимости, например, когда при проведении электрокоагу-ляционного процесса остаточная концентрация (с) ионов тяжелых металлов зависит от плотности тока, рН, скорости движения воды и времени, компьютерная программа строит виртуальное четырехмерное пространство зависимости (с) от соответствующих параметров, и для оптимальных значений рН и скорости движения воды выводит на экран монитора матрицу значений (с) в зависимости от плотности тока и времени. На экран также выводится построенная по матрице диаграмма поверхности оптимизируемой функции (рис. 4.) и значения всех параметров опти-
с = f (pH, i, V, т) = (8,178346 - 0,43015(pH) + 0,19709i + 0,012341 V+0,038024(pH)2 - 0,00886i2 -- 0,00019 V2) + (- 0,14952 - 0,02441 (pH) - 0,02441i + 0,00077 V + 0,002781 (pH)2 + 0,001193i2 --1,43273 105V2)t + (- 0,00083 + 0,001715(pH) + 0,000413i- 3,2806710-5V- 0,00017(pH)2 - 2,15397•
•10 i2 + 5,0166710-7V2)T2 (10)
Рис. 4. Поверхность значений остаточной концентрации никеля
мизации.
По результатам укрупненных лабораторных испытаний и их математического моделирования осуществлен расчет двухкамерного электрокоагулятора с фракционным разделением электро-коагуляционного шлама (рис. 5), обеспечивающего надежность способа удаления ионов никеля, меди, цинка и железа из промывных стоков
гальванического производства. Удаление скоа-гулированного осадка по фракционному разделению в зависимости от гидравлической крупности фаз, позволяет существенно увеличить скорость очистки гальваностоков, а также сократить расход алюминия и электроэнергии, за счет работы при низких плотностях тока 6-16 А/м2. На рис. 5. представлена технологическая схема
Рис. 5. Технологическая схема электрокоагуляционной очистки сточных вод гальванопроизводства от ионов никеля, меди, цинка, железа: 1 - смеситель; 2 - система механического перемешивания; 3 - двухкамерный электрокоагулятор с алюминиевыми электродами; 4 - вертикальный отстойник; 5 - фильтр скорый; 6 - емкость для сбора осадка; 7 - насос дозатор ШОН; 8 - скребковый транспортер; 9 - источник постоянного тока
электрокоагуляционной очистки сточных вод гальванопроизводства, включающая рассчитанный двухкамерный электрокоагулятор.
Очистные сооружения работают следующим образом: вначале кислые сточные воды поступают в резервуар-усреднитель (1), где смешиваются с концентрированными щелочными сточными водами для достижения значения рН=7,0-7,6. При указанном значении рН, около 35-40% ионов тяжелых металлов выпадает в осадок в виде гидроксидов (преимущественно железо). Далее сточные воды направляют в двухкамерный электрокоагулятор (3). Электрокоагуляцион-ную обработку сточной воды проводят в течение 10-12 мин. Из второй камеры сточная вода поступает в вертикальный отстойник (4). Доочистка воды осуществляется на скорых фильтрах (5). Затем очищенная вода поступает в резервуар для хранения промывной воды. После обработки стоков, электрокоагуляционный шлам подается в шламонакопитель, где он уплотняется, а затем насосом перекачивается на центрифугу (6) для обезвоживания, после чего поступает в резервуар сбора осадка. Загрязненная вода, после промывки фильтров, поступает на доочистку в горизонтальный отстойник (4), после чего направляется в резервуар для хранения промывной воды. Из резервуара-накопителя вода может использоваться повторно на производстве, в частности для промывки деталей. Предлагаемая схема может быть использована для удаления ионов никеля, меди, цинка и железа с исходным содержанием отдельных ионов до 50 мг/л и получения воды в соответствии с ГОСТ 9.314-90 «Вода для гальванического производства и схемы промывок», либо сбрасываться в систему канализации. Полученные результаты по оптимальным режимам процесса электрокоагуляции позволяют сделать вывод о преимуществе перед существующим способом электрокоагуляции
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Яковлев С.В., Краснобородько И.Г., Рогов В.М. Технология электрохимической очистки воды. Л.: Стройиздат, 1987. 312 с.
2. Найденко В.В., Губанов Л.Н. Очистка и утилизация промстоков гальванического производства. Н. Новгород: ДЕКОМ, 1999. 368 с.
3. Очистка воды электрокоагуляцией / Л.А. Куль-ский [и др.]. Киев.: Буд1вельник, 1978. 326 с.
4. Ковалев В.В., Ковалева О.В. Теоретические и практические аспекты электрохимической обработки воды. Кишинэу.: Молдавский госуниверситет, 2003. 175 с.
5. Васильев В.П. Аналитическая химия. В 2-х ч. (часть 2). М.: Дрофа, 2004. 384 с.
6. Марченко. З. Фотометрическое определение элементов. М.: Мир, 1971. 502 с.
7. Селицкий Г.А. Методика расчета технологических параметров электрокоагуляционного способа очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов // Водоснабжение и канализация. 2009. № 4. С. 72-78.
с алюминиевыми электродами, который изложен в СНиП 2.04.03-85. Разработанный способ очистки стоков от ионов тяжелых металлов позволяет очищать стоки с исходной концентрацией ионов тяжелых металлов до 50мг/л. При этом остаточная концентрация ионов тяжелых металлов в очищенных стоках не более 0,3 мг/л. Анодная плотность тока разработанного способа равна 9 А/м2, по СНиП 2.04.03-85 анодная плотность тока 80-120 А/м . Толщина электродных пластин 3 мм, по СНиП 2.04.03-85 4-8 мм. Величина межэлектродного пространства 10 мм, по СНиП 2.04.03-85 12-15 мм. рН среды 7-7,6, по СНиП 2.04. 03-85 рН 4,5-5,5. Удельный расход алюминия на очистку стоков равен 32,5 г/м3, по СНиП 2.04. 03-85 более 60 г/м3.
ВЫВОДЫ:
1. Получены математические модели и построены поверхности для определения остаточной концентрации ионов тяжелых металлов в сточных водах, на примере никеля.
2. Осуществлен расчет двухкамерного электрокоагулятора с фракционным разделением электрокоагуляционного шлама. Удаление скоа-гулированного осадка по фракционному разделению в зависимости от гидравлической крупности фаз, позволяет существенно увеличить скорость очистки гальваностоков, а также сократить расход алюминия и электроэнергии, за счет работы при низких плотностях тока 6-16 А/м2.
3. Определены оптимальные параметры электрокоагуляционного процесса очистки сточных вод гальванического производства с фракционным разделением осадка: анодная плотность тока, кислотность среды, межэлектродное расстояние, удельный расход алюминия на очистку 1 м3, отличные от изложенных в СНиП 2.04.03-85.
8. Лабораторный практикум по водоотведению и очистке сточных вод / В.И. Калицун [и др.]. М.: Стройиздат, 2000. 272 с.
9. Филатова Е.Г., Соболева А.А., Дударев В.И. Электрокоагуляционное извлечение ионов никеля из сточных вод гальванического производства // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2012. № 1(2). С. 149-157.
10. Электрохимическая коагуляция ионов тяжелых металлов в связи с проблемой загрязнения и очистки сточных вод / Е.Г. Филатова [и др.]. // Водоочистка. 2012. № 8. С. 22-28.
11. Смирнов Д.Н., Генкин В.Е. Очистка сточных вод в процессах обработки металлов. М.: Металлургия, 1989. 224 с.
12. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1975. 512 с.
13. Кафаров В.В., Глебов М.Б. Математическое моделирование основных процессов химических производств. М.: Высш. шк., 1991. 400 с.
14. Вертинская Н.Д. Математическое моделиро- цессов многокомпонентных систем. Иркутск.: Изд-во вание многофакторных и многопараметрических про- ИрГТУ, 2001. 287 с.
Поступило в редакцию 14 мая 2013 г. После переработки 10 июня 2013 г.
