Исследование процесса гальванокоагуляции тяжелых металлов в сточных водах

Низшая теплота сгорания такого газа составляет: Q JJ = 1 1 ,4 5—^.

Рассчитав объемы газов, образовавшихся в результате реакций (5) и (6), можно получить общий расход смешанного газа (или синтез-газа):

Вс.г. = 9,92 тыс. м3/мин = 165,33 м3/с. Выполнив расчет теплового баланса, можно увидеть, что в результате реакций (5) и (6) температура газа снижается до 1016°С, что обеспечивает наиболее полное превращение газов в процессе реакций, однако, делает невозможным использование котлов-утилизаторов. Тогда получить теплоту возможно только в энергетических котлах.

Воспользовавшись формулой (4) может быть рассчитано количество теплоты, получаемое в энергетических котлах:

Очевидно, что добавление природного газа позволяет увеличить количество получаемой теплоты почти в 2 раза.

Однако, следует принять во внимание, что во втором случае, когда природный газ не добавляется в конвертерный, он может быть в чистом виде использован на энергетических котлах.

Соответственно, при существующем расходе конвертерного газа, в соответствии с соотношением (7) останется невостребованным следующее количество природного газа:

тыс. м3 м3

£пг = 6,24  0,193 = 1,204-= 20,07—,

мин с

Низшая теплота сгорания природного газа составляет:

_ МДж

<2н = 36.4-J-. м

Тогда количество теплоты, которое можно получить дополнительно при сжигании чистого природного газа в энергетических котлах, в соответствии с формулой (4) будет составлять:

<3п.г. = 20,07  36,4 = 730,55 МВт. Тогда суммарное количество полученной теплоты будет равно:

<2к.г.+п.г. = 977 + 730,55 = 1707,55 МВт. В таком случае увеличение количества теплоты, составит:

AQ = Qc,г. - <Зк.г.+п.г. = 1 893 - 1707,55 = 185,45 МВт. Таким образом, исходя из описанного выше, наиболее эффективным способом повышения энергетической эффективности конвертерного газа является добавление природного для осуществления углекислотной конверсии метана и этана и удаления 100% углекислого газа.

Список литературы / References

1. Максимов А.А. Совершенствование энергоэффективной схемы утилизации конвертерного газа / А.А. Максимов, Е.Б. Агапитов // Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве: сборник докладов IV Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве» (ТИМ'2015) с международным участием, посвящённой 95-летию основания кафедры и университета (г. Екатеринбург, 26-27 марта 2015 г.). Екатеринбург: УрФУ, 2015. С. 101-105.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГАЛЬВАНОКОАГУЛЯЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В СТОЧНЫХ ВОДАХ Диденко А.Ф. Email: Didenko641@scientifictext.ru

Диденко Анна Федоровна — магистрант, кафедра экологии и промышленной безопасности, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, г. Москва

Аннотация: в данной статье проведены исследования очистки сточных вод гальванических производств на примере цинксодержащих, медьсодержащих и никельсодержащих сточных вод. Исследования проводились при двух режимах - постоянном перемешивании фильтрующей загрузки и без ее перемешивания. Было определено наиболее эффективное массовое соотношение анодного и катодного материала гальванопары, а также было определено оптимальное время очистки. В данной статье представлены результаты экспериментов и графики зависимостей остаточной концентрации ионов тяжелых металлов от длительности процесса.

Ключевые слова: безреагентные методы, электрохимические методы, гальванокоагуляция, гальваническая пара.

INVESTIGATION OF THE PROCESS OF GALVANOCOGULATION OF HEAVY METALS IN SEWAGE WATERS Didenko A.F.

Didenko Anna Fedorovna - Master Student, DEPARTMENT OF ECOLOGY AND INDUSTRIAL SAFETY, MOSCOW STATE TECHNICAL UNIVERSITY N.E. BAUMAN, MOSCOW

Abstract: in this article, studies of wastewater treatment of galvanic industries on the example of zinc-containing, copper-containing and nickel-containing wastewater are carried out. The investigations were carried out under two regimes - constant mixing of the filtering charge and without mixing it. The most effective mass ratio of the anode and cathode materials of the galvanic pair was determined, and the optimum cleaning time was determined. This article presents the results of experiments and graphs of the dependences of the residual concentration of heavy metal ions on the duration of the process. Keywords: reagentless methods, electrochemical methods, galvanocoagulation, galvanic electrode.

УДК 628.349.087

Известно, что сточные воды гальванического производства содержат соединения тяжелых металлов, таких как ионы цинка, меди, никеля и очистка сточных вод от соединений тяжелых металлов является важной практической задачей. Для этого используются многочисленные методы. Большие перспективы для этой цели имеет использование метода гальванокоагуляции, который применяется для очистки сточных вод гальванических производств [1]. Этот метод считается экономичным, поскольку не требует дорогостоящих реактивов, характеризуется малым потреблением электроэнергии [2].

Принцип работы следующий: вовнутрь корпуса подается смесь алюминиевой стружки и угля в различных соотношениях. Исходная очищаемая вода непрерывно подается в зону загрузки скрапа, откуда поступает в рабочую зону обычно цилиндрического корпуса, вращение которого с определенной скоростью, обеспечивает перемешивание скрапа и переменный контакт его с раствором и кислородом воздуха.

В процессе контакта алюминиевой стружки и угля образуется гальваническая пара. В результате происходит интенсивное растворение алюминия (наработка реагента) без подачи электроэнергии от внешнего источника. Образуется осадок растворенного алюминия непосредственно в очищаемом стоке, из которого удаляются соответствующие загрязняющие вещества, чем обеспечивается высокая степень очистки его от различных примесей. После этого вода направляется в отстойник, где идет процесс отстаивания алюмосодержащих осадков.

В настоящей работе приводятся результаты исследования очистки сточных вод гальванических производств на примере цинксодержащих, медьсодержащих и никельсодержащих сточных вод.

Была сделана модель гальванокоагуляционного процесса очистки гальванического стока. Для исследования процесса был сток с гальванического производства АО Завод «Компонент».

Исходная концентрация цинка составляет 1,674 мг/л, исходная концентрация меди - 6,426 мг/л, исходная концентрация никеля - 0,538 мг/л.

Процесс гальванокоагуляции проводился с помощью загрузки из алюминиевой стружки и активированного угля. Симуляция процесса проводилась в колбах объемом 250 мл. В полость колбы загружается твердая фаза, представляющая собой смесь алюминиевой стружки и угля. Далее заливается очищаемый сток.

Производилось две серии экспериментов. Первый происходил при постоянном перемешивании загрузки (имитация стандартного процесса гальванокоагуляции) и без перемешивания для проверки эффективности сорбции ионов тяжелых металлов при стационарном состоянии жидкости.

Эксперимент проводился при различных соотношениях алюминиевой стружки и активированного угля. Оптимальное время гальванокоагуляции составляет 20 минут. В ходе первого эксперимента загрузка постоянно перемешивалась. В первом эксперименте использовались соотношения алюминиевой стружки и угля 2:2, 1:1, 1:2, 2:1, 3:1, 1:3. Исследование проводились на 100 мл смеси.

Результаты экспериментов были получены с помощью фотометра фотоэлектрического КФК-5 [3,4,5], предназначенного для определения концентрации веществ в растворах после предварительной градуировки фотометра. Колориметр может применяться на предприятиях водоснабжения, в металлургической, химической, пищевой промышленности, в сельском хозяйстве, в медицине и других областях народного хозяйства. С помощью данного аппарата была определена

оптическая плотность исходного стока. С помощью формулы пересчета определена концентрация ионов цинка, меди и никеля в стоке:

где Х - концентрация металла, мг/л, А - оптическая плотность, V - объем исследуемого раствора, л.

Результаты первого эксперимента представлены в таблице 1.

Таблица 1. Результаты эксперимента с постоянным перемешиванием

Al:C Остаточная концентрация Zn мг/л Эффект очистки от Zn, % Остаточная концентрация мг/л Эффект очистки от % Остаточная концентрация мг/л Эффект очистки от %

1:1 0,163 90,3 0,559 91,3 0,142 73,6

1:2 0,419 75 0,375 94,2 0,267 50,4

2:1 0,023 98,6 0,452 93 0,138 74,4

3:1 0,256 84,7 0,294 95,4 0,031 94,2

1:3 0,047 97,2 0,473 92,3 0,102 81,1

2:2 0,448 73,2 0,387 94 0,158 70,6

Второй эксперимент проводился без перемешивания загрузки для определения влияния данного процесса на эффективность процесса гальванокоагуляции. Результаты второго эксперимента представлены в таблице 2.

Таблица 2. Результаты эксперимента без перемешивания

Al:C Остаточная концентрация Zn мг/л Эффект очистки от Zn, % Остаточная концентрация мг/л Эффект очистки от % Остаточная концентрация мг/л Эффект очистки от %

1:1 0,265 84,7 0,841 86,9 0,248 53,9

1:2 0,655 60,9 0,713 88,9 0,333 38,1

2:1 0,152 90,9 0,508 92,1 0,245 54,5

3:1 0,317 81,1 0,311 95,2 0,109 79,7

1:3 0,194 88,4 0,619 90,4 0,194 63,9

2:2 0,295 82,4 0,451 93 0,261 51,5

Таким образом, эффективность гальванокоагуляционного процесса очистки стока, содержащего ионы цинка, меди и никеля выше при постоянном перемешивании загрузки. Оптимальное соотношение загрузки для максимально эффективной очистки от данных ионов тяжелых металлов составляет, при постоянном перемешивании загрузки, 3:1, без перемешивания загрузки оптимальное соотношение загрузки составляет также 3:1. Данное соотношение загрузки было использовано в дальнейшем.

В следующих опытах была определена эффективность очистки от ионов тяжелых металлов с использованием выбранного соотношения загрузки. Отбор проб производился через 5, 10, 15, 20, 25, 30 минут. Данные представлены в таблице 3.

Таблица 3. Результаты эксперимента при постоянном перемешивании при соотношении загрузки 3:1

Время очистки, мин Остаточная концентрация Zn, мг/л Эффект очистки от Zn, % Остаточная концентрация мг/л Эффект очистки от % Остаточная концентрация мг/л Эффект очистки от %

5 1,405 16,1 5,319 17,2 0,503 6,5

10 1,287 23,1 4,713 26,7 0,414 23

15 0,735 56,1 3,991 37,9 0,342 36,4

20 0,508 69,7 2,249 65 0,253 53

25 0,339 79,7 1,577 75,5 0,131 75,7

30 0,023 98,6 0,294 95,4 0,109 79,7

Для выбранного оптимального соотношения загрузки был проведен статистический анализ данных.

Не было выявлено аномальных значений. Был определен характер распределения зависимости с помощью критерия согласия Пирсона - данные эксперимента имеют экспоненциальное распределение.

На рисунке 1 изображен экспериментальный график зависимости остаточной концентрации ионов цинка от длительности гальванокоагуляционного процесса.

Рис. 1. Экспериментальный график зависимости остаточной концентрации ионов цинка от длительности

гальванокоагуляционного процесса

При статистической обработке экспериментальных данных было определено, что экспериментальный график имеет экспоненциальную зависимость. Отбор проб производился каждые 5 минут. А также на рисунке 1 указаны планки погрешности эксперимента. Погрешность эксперимента также определена путем статистической обработки эксперимента, она равняется 2%.

На рисунке 2 изображен экспериментальный график зависимости остаточной концентрации ионов меди от длительности гальванокоагуляционного процесса.

Рис. 2. Экспериментальный график зависимости остаточной концентрации ионов меди от длительности

гальванокоагуляционного процесса

При статистической обработке экспериментальных данных было определено, что данный экспериментальный график имеет экспоненциальную зависимость. Отбор проб производился каждые 5 минут. А также на рисунке 2 указаны планки погрешности эксперимента. Погрешность эксперимента также определена путем статистической обработки эксперимента, она равняется 1,3%.

На рисунке 3 изображен экспериментальный график зависимости остаточной концентрации ионов никеля от длительности гальванокоагуляционного процесса.

Рис. 3. Экспериментальный график зависимости остаточной концентрации ионов никеля от длительности гальванокоагуляционного процесса

Для экспериментальных данных, полученных при проведении эксперимента очистки сточных вод, также была проведена статистическая обработка данных, при которой было определено, что данный экспериментальный график имеет экспоненциальную зависимость. Также на рисунке 3 показаны планки погрешности. Погрешность для экспериментальных данных при очистке стока от ионов никеля составляет 1,7 %.

Таким образом, можно сделать вывод, что эффективность гальванокоагуляционного процесса очистки гальванического стока от ионов цинка, меди и никеля выше при постоянном перемешивании загрузки и очищаемой сточной воды. Оптимальное соотношение загрузки для максимальной эффективной очистки от ионов цинка составляет 2:1, от ионов меди - 3:1, от ионов никеля - 3:1. Были построены экспериментальные графики зависимости остаточной концентрации ионов цинка, меди и никеля от длительности проведения гальванокоагуляционного процесса. При этом было использовано оптимальное соотношение загрузки 3:1 определенное экспериментальным путем, при котором наблюдалась наибольшая эффективность очистки от всех трех видов ионов тяжелых металлов, рассмотренных в данных экспериментах.

Таким образом, доказано, что процесс гальванокоагуляции обладает высокой эффективностью очистки сточных вод гальванических стоков от ионов рассмотренных в данной работе.

Так как очистка гальванических сточных вод не ограничивается лишь очисткой в гальванокоагуляторах, а направляется на доочистку, например, на сорбционные фильтры, то нет необходимости производить очистку стока до столь низкой остаточной концентрации ионов тяжелых металлов. Поэтому возможно сократить процесс очистки в гальванокоагуляторах с 30 минут до 25. Благодаря этому замену твердой фазы в аппаратах гальванокоагуляции возможно производить гораздо реже.

Список литературы / References

1. Аксенов В.И. Водное хозяйство промышленных предприятий: Справочное издание: В 2-х книгах. Книга 1 / В.И. Аксенов, М.Г. Ладыгичев, И.И. Ничкова, В.А. Никулин, С.Э. Кляйн, Е.В. Аксенов; под редакцией В.И. Аксенова. М.: Теплотехник, 2005. 640 с.

2. Клявлин М.С. Определение эффективной комбинации элементов гальванопары в практике умягчения воды / М.С. Клявлин, И.В. Карамов, Р.А. Талипов // Проблемы строительного комплекса России. Уфа, 2002. С. 165.

3. ПНД Ф 14.1:2:4.48-96 Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовой концентрации ионов меди в питьевых, поверхностных и сточных водах фотометрическим методом с диэтилдитиокарбаматом свинца.

4. ПНД Ф 14.1:2.46-96 Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовой концентрации никеля в природных и сточных водах фотометрическим методом с диметилглиоксимом.

5. ПНД Ф 14.1:2:4.60-96 Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовой концентрации ионов цинка в питьевых, поверхностных и сточных водах фотометрическим методом с дитизоном.

ВЫБОР МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ЦЕНТРА ТАНЦА И ФИТНЕСА «ДИВА» Мулохматова А.А. Email: Mulokhmatova641@scientifictext.ru

Мулохматова Антонина Андреевна — магистрант, Институт прикладной математики и информационных технологий, Балтийский федеральный университет им. И. Канта, г. Калининград

Аннотация: в статье рассматривается автоматизация бизнеса на примере центра танца и фитнеса «Дива». Предприятие имеет свои специфические особенности - помимо спортивной деятельности, центр предоставляет услуги по снижению веса, что является затруднением при выборе системы автоматизации. Поэтому в статье анализируются два метода проектирования информационных систем, самостоятельная разработка и тиражируемые продукты. Рассматриваются несколько уже готовых решений систем. Проанализировав все возможности, выявляется наиболее подходящий для данного центра танца и фитнеса. Ключевые слова: информационная система, метод проектирования, система для фитнес-центра.

SELECTING METHODS FOR CREATING THE AUTOMATED INFORMATION SYSTEM OF THE DANCE AND FITNESS CENTER

"DIVA" Mulokhmatova A.A.

Mulokhmatova Antonina Andreevna - Graduate Student, INSTITUTE OF APPLIED MATHEMATICS AND INFORMATION TECHNOLOGIES, BALTIC FEDERAL UNIVERSITY I. Kant, KALININGRAD

Abstract: in the article automation of business is considered on the example of the dance and fitness center "Diva". The company has its own specific features - in addition to sports activities, the center provides weight reduction services, which becomes a difficulty in choosing an automation system. Also, the article analyzes two methods of designing information systems, independent development and replicable products. Several ready-made system solutions are considered. Having analyzed all the possibilities, the most suitable for the given center of dance and fitness is revealed. Keywords: information system, design method, system for fitness center.

УДК 3977

Клиент - это основное понятие, на котором завязан любой бизнес. Работа с клиентами является базовым бизнес-процессом, от качества постановки которого зависит финансовый результат. При прочих равных условиях танцевально-спортивный центр, коммуницирующий с клиентом лучше остальных, всегда будет успешнее своих конкурентов.

Поставить клиентскую работу на качественно новый уровень позволяют правильно подобранные автоматизированные информационные системы (далее АИС). Автоматизация бизнеса — это частичный или полный перевод стереотипных операций и задач под контроль специализированной информационной системы. Как результат — высвобождение человеческих и финансовых ресурсов для повышения производительности труда и эффективности стратегического управления.

Основными задачами автоматизации бизнеса являются следующие:

• эффективная поддержка оперативной деятельности предприятия, организация учета и контроля;

• быстрое получение отчетов о состоянии дел в компании за любой период времени;

• оптимизация затрат на персонал, увеличение эффективности использования рабочего времени путем освобождения сотрудников от рутинной работы;

• сведение к минимуму негативного влияния «человеческого фактора» на важнейшие бизнес-процессы; безопасное хранение информации; повышение качества обслуживания клиентов.