Файл: Вопросы водного хозяйства [сборник]..pdf

В. Л. ЭЛЬПЕР

ДИНАМИКА НАКОПЛЕНИЯ РАСТВОРЕННЫХ ВЕЩЕСТВ В ОБОРОТНОЙ ВОДЕ

В процессе многократного использования и очистки

Степень повышения концентрации растворенных ве­ ществ (нелетучих и не образующих осадка) характери­ зуется коэффициентом концентрации [1], который чис­ ленно равен отношению всех потерь воды (в том числе и продувки) к потерям без учета испарения. Содержание

где С0 — концентрация растворенных веществ в подпиточной воде;

а — коэффициент концентрации.

Рис. 1. Схема системы оборотного водоснабжения:

1 — потребители; 2 — очистные сооружения.

На рис. 1 схематически изображена система оборот­ ного водоснабжения. Введем обозначения:

q — расход воды в системе;

С1— концентрация растворенных в воде веществ после г-го цикла;

138

aq — потери воды, не связанные с изменением концентрации растворенных веществ (сум­ ма продувки, утечек, механического уноса воды из системы), выраженные через q\

$q — потери на испарение;

уq — расход растворов реагентов;

Ср— концентрация растворенных веществ в рас­ творах реагентов;

бq — расход технологических растворов, попа­ дающих в систему;

Стр— концентрация в них растворенных веществ; <7с — расход свежей (подпиточной) воды.

Исходя из определения коэффициента концентрации

Приравнивая эти зависимости, находим С и а:

С -С о

Формулы (2) и (3) позволяют при определенной ве­ личине продувки определить равновесную концентрацию растворенных веществ в оборотной воде или, задаваясь некоторым критическим значением Скр, определить по­ требную величину продувки для его обеспечения.

Вместе с тем применимость формул (1), (2) и (3) весьма ограничена, так как они учитывают изменение концентрации растворенных веществ только за счет ис­ парения части оборотной воды. При реагентной очистке оборотной воды, например, ими пользоваться нельзя. Кроме того, указанные формулы не позволяют просле­ дить за динамикой изменения концентрации растворен­ ных веществ в оборотной воде. Следует получить более универсальную зависимость, позволяющую определить концентрацию растворенных веществ после любого п-го

цикла.

Для этого рассмотрим схему, представленную на

139

ной воде влияет их содержание в подпиточной воде и в

(6)

где V — емкость системы;

kC0=Cр, тС0=Сгр — концентрация растворенных ве­ ществ соответственно в растворах реагентов и технологи­

ществ в оборотной воде;

t — время работы системы в данном режиме за п циклов.

140

Следовательно,

концентрацию растворенных веществ в оборотной воде после п-го цикла.

Эта формула была проверена в эксперименте. В ем­

динамику накопления растворенных веществ в оборот­ ной воде.

Количество циклов, по истечении которых концентра­

ного вещества или его допустимой концентрации), мож­ но определить по формуле

141

которая следует из уравнения (8). При Снач С0

1 а Скр — АС,

(12)

а^П С0(а — А)

Втех случаях, когда имеет место удаление в осадок или улетучивание части растворенных веществ, в фор­

Величина коэффициента р определяется эксперимен­ тально. Например, при многократной очистке оборотной воды от нефтепродуктов с применением железного купо­ роса или сернокислого алюминия в сочетании с известью в ней происходит накопление сульфатов. Изучение ди­ намики накопления сульфатов в воде на модели оборот­ ной системы при различных дозах реагентов показало, что во всех случаях концентрация сульфатов была ниже теоретической. Это связано с тем, что обладающие вы­ сокой адсорбционной способностью хлопья гидроокисей металлов адсорбируют часть сульфатов и увлекают их

восадок.

Вопытах при применении сернокислого алюминия величина коэффициента р составила 0,65—0,85, при ис­ пользовании железного купороса р = 0,50—0,65. Следо­ вательно, хлопья гидроокиси алюминия обладают мень­ шей адсорбционной способностью, чем хлопья гидрооки­ си железа, и при использовании последнего нарастание концентрации сульфатов происходит медленнее.

Во втором случае, когда свежая вода не содержит исследуемых компонентов, т. е. при С0 = 0, уравнение баланса растворенных веществ в системе имеет вид

и их концентрацию в оборотной воде следует определять по формуле

142