RU2489360C1 - Способ определения рабочих доз коагулянта в процессах очистки природных вод - Google Patents
Способ определения рабочих доз коагулянта в процессах очистки природных вод Download PDFInfo
- Publication number
- RU2489360C1 RU2489360C1 RU2012104763/05A RU2012104763A RU2489360C1 RU 2489360 C1 RU2489360 C1 RU 2489360C1 RU 2012104763/05 A RU2012104763/05 A RU 2012104763/05A RU 2012104763 A RU2012104763 A RU 2012104763A RU 2489360 C1 RU2489360 C1 RU 2489360C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coagulant
- water
- dose
- coagulation
- turbidity
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области определения доз коагулянта при реагентной очистке природных вод с применением алюминийсодержащих коагулянтов с целью снижения в ней мутности, цветности, окисляемости и остаточного алюминия. Способ включает в себя проведение пробного коагулирования с получением экспериментальных данных, их статистическую обработку и получение по ее результатам расчетной зависимости вида:
где Дк - рабочая (требуемая) доза алюминий содержащего коагулянта, мг/л; М - мутность исходной воды, мг/дм3; Ц - цветность исходной воды, град.; ПО - перманганатная окисляемость, мг О2/дм3; Аlост - алюминий остаточный в отстоенной воде, мг/дм3; Sк - комплексный показатель коагулируемости коллоидной взвеси, определяемый по (2).
где t - температура, °С; Щ - щелочность, мг-экв/л; С - общее солесодержание, мг/л; (-ζ) - отрицательное значение дзетта-потенциала, мВ; (-Eh) - отрицательное значение окислительно-восстановительного потенциала, мВ; А, α, β γ, n, m - константы и коэффициенты регрессии, из которых оптимальную дозу коагулянта определяют по минимальным полученным значениям М, Ц, ПО и Аlост в отстоенной в течение 30 минут воде после ее коагулирования реагентами с диапазоном доз от 0,2 до 10 мг/л по Al2O3 при М≤100 мг/дм3 и Ц≤100 град. и от 10 до 50 мг/л при больших указанных значениях этих ингредиентов и концентрациях рабочих растворов коагулянта от 1,5 до 5%. Техническим результатом изобретения является осуществление возможности оперативного и более точного определения требуемых доз коагулянта при изменении устойчивости коллоидных примесей и качества очищаемых вод в водоисточнике без проведения каждый раз повторного пробного коагулирования исходной воды. 3 табл.
Description
Изобретение относится к области реагентной очистки воды, в частности к определению доз алюминий содержащих коагулянтов: сульфата и оксихлорида алюминия.
Известен способ определения доз коагулянта при реагентой очистке природных вод, заключающийся в проведении пробного коагулирования в цилиндрах с последующим отстаиванием воды в них не менее 30 минут и последующим определением мутности и цветности отстоенной воды [1, 2].
Недостатком этих способов, является отсутствие возможность прямого учета таких важных показателей качества исходной воды, влияющих на коагулируемость взвеси, как температура (t, °С), щелочность (Щ, моль/дм3), общее солесодержание (С, мг/дм3), характеристики устойчивости коллоидов: «дзетта-потенциал» (-ζ, мВ) и окисляемости: редокс-потенциал (-Е, мВ).
Известен способ расчетного определения доз коагулянтов в разные сезоны года и изменения качества исходной воды на основании статистической обработки исходных данных по эмпирическим зависимостям вида [3]:
где Ц - цветность, град.; Щ - щелочность, мг-экв/л; t - температура воды, °С; Дх - доза хлора, мг/л.
Недостатком этого способа является то, что в нем не учитываются в формализованном виде (количественном значении) электрокинетический и окислительно-восстановительный потенциал, характеризующие кинетическую, агрегативную устойчивость коллоидных систем и окислительно-восстановительные реакции при добавлении в воду алюминий содержащих коагулянтов.
Наиболее близким по сути заявляемого изобретения является метод определения требуемой дозы коагулянта на основе применения дзетта-метрического метода по зависимости [4, 5]:
где ζ - дзетта-потенциал взвеси в исходной воде, мВ; A и B - показатели зависящие от вида применяемого коагулянта и температуры воды; Кх - коэффициент увеличения дозы, зависящий от режима первичного хлорирования воды перед коагулированном.
Недостатком этого метода является отсутствие в этой зависимости основных показателей качества исходной воды - мутности, цветности, окисляемости и не учет роста остаточного алюминия в воде после ее отстаивания и фильтрования, а также то, что даже в первом приближении в нем не учитывается воздействие на процесс коагуляции щелочности, солесодержания и редокс-потенциала.
Технологическим результатом предлагаемого изобретения является осуществление возможности оперативного и более точного определения требуемых доз коагулянта при изменении устойчивости коллоидных примесей и качества очищаемых вод в водоисточнике без проведения каждый раз повторного пробного коагулирования исходной воды.
Этот результат достигается тем, что при изменении качества воды в водоисточнике новую требуемую дозу коагулянта определяют по предложенной регрессионной зависимости учитывающей влияние на процесс коагуляции не только основных показателей качества очищаемых вод (таких как мутность, цветность, перманганатная окисляемость и остаточный алюминий), но и комплексный показатель представляющий собой характеристику устойчивости (сопротивляемости к коагуляции) минеральных и органических примесей в очищаемой воде.
Способ определения требуемой дозы коагулянта осуществляют следующим образом.
В расчетную регрессионную зависимость, полученную ранее на базе статистической обработки исходных экспериментальных данных (см.табл.1), для конкретного водоисточника в местах водоотбора и имеющую вид:
где Дк - рабочая доза коагулянта, мг/л; М, Ц, ПО, Alост - соответственно показатели мутности, цветности, перманганатной окисляемости и остаточного алюминия, вводится дополнительный комплексный показатель коагулируемости коллоидной взвеси Sк, определяемый как:
где t - температура, °С; Щ - щелочность, мг-экв/л; С - общее солесодержание, мг/л; (-ζ) - отрицательное значение дзетта-потенциала, мВ; (-Eh) - отрицательное значение окислительно-восстановительного потенциала, мВ; A, α, β, γ, n, m - константы и коэффициенты регрессии, из которых оптимальную дозу коагулянта определяют по минимальным полученным значениям М, Ц, ПО и Alост в отстоенной в течение 30 минут воде после ее коагулирования реагентами с диапазоном доз от 0,2 до 10 мг/л по Al2O3 при М≤100 мг/дм3 и Ц≤100 град. и от 10 до 50 мг/л при больших указанных значениях этих ингредиентов и концентрациях рабочих растворов коагулянта от 1,5 до 5%.
Таблица 1 | ||||||||||
Характеристика исследуемой воды и коагулируемости примесей. | ||||||||||
Показатели качества исходной воды | Физико-химические показатели, используемые для оценки различных формул для определения доз коагулянта | Доза коагулянта по Al2O3, Дк, мг/л | ||||||||
М, мг/л | Ц, град. | ПО, мг O2/л | Al, мг/л | NH4, мг/л | ||||||
ζ, мВ | Eh, мВ | Т, °С | рН | Щ, мг-экв/л | ||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
6,0 | 32 | 7,4 | 0,06 | н/опр. | -23,5 | 365 | 9 | 9,5 | 2,25 | 0,6 |
9,1 | 46 | 7,4 | 0,06 | н/опр. | -24,0 | 410 | 9 | 8,2 | 2,25 | 0,8 |
11,8 | 55 | 7,5 | 0,06 | 1,8 | -26,0 | 435 | 10 | 8,1 | 2,3 | 1,0 |
5,7 | 26 | 8,7 | 0,06 | н/опр. | -31,2 | 244 | 8 | 8,5 | 2,2 | 0,6 |
2,2 | 32,5 | 8,2 | 0,1 | н/опр. | -30,9 | 395 | 11 | 7,7 | 2 | 0,5 |
10,4 | 112 | 8,0 | 0,15 | 2,4 | -38,4 | 376 | 13 | 8,2 | 1,8 | 1,5 |
9,7 | 110 | 8,2 | 0,15 | н/опр. | -38,4 | 376 | 13 | 8,2 | 2,2 | 1,2 |
10,0 | 100 | 8,0 | 0,2 | н/опр. | -38,7 | 376 | 13 | 8,0 | 2,2 | 1,0 |
22,9 | 151 | 8,0 | 0,05 | 2,9 | -38,4 | 411,5 | 10 | 8,0 | 3,0 | 1,5 |
20,0 | 170 | 8,2 | 0,07 | н/опр. | -40,0 | 350 | 10 | 7,8 | 2,2 | 2,0 |
Примечание: Условные обозначения: NH4 - азот аммонийный, остальные показатели - см. по тексту. Общее солесодержание варьировалось в опытах в пределах от 400 до 450 мг/л и в расчетных формулах учтено коэффициентом α0. |
Пример определения доз коагулянта.
Для оценки и обоснования вида регрессионных зависимостей, в том числе и с учетом комплексного показателя коагулируемости взвеси Sк, дозы коагулянта рассчитывалась по трем вариантам:
Методами математической статистики были найдены во всех зависимостях коэффициенты регрессии.
В результате расчетов для первого варианта были получены следующие значения коэффициентов регрессии: α0=0,0378; α1=0,0772; α2=0,5827; α3=0,2410; α4=-0,0516, после чего
преобразуется в виде:
По второму варианту зависимость для определения дозы коагулянта имела вид:
. В этом варианте дополнительно были вычислены значения
приведенные в таблице 2.
Таблица 2 | |||||
Результаты расчета Sк | |||||
ζ, мВ | Eh, мВ | t, °C | рН | Щ, мг-экв/л | Sк |
-23,5 | 365 | 9 | 9,5 | 2,25 | 33,11 |
-24,0 | 410 | 9 | 8,2 | 2,25 | 42,19 |
-26,0 | 435 | 10 | 8,1 | 2,30 | 47,51 |
-31,2 | 244 | 8 | 8,5 | 2,20 | 16,19 |
-30,9 | 395 | 11 | 7,7 | 2 | 36,52 |
-38,4 | 376 | 13 | 8,2 | 1,8 | 27,94 |
-38,4 | 376 | 13 | 8,2 | 2,2 | 34,15 |
-38,7 | 376 | 13 | 8,0 | 2,2 | 34,73 |
-38,4 | 411,5 | 10 | 8,0 | 3,0 | 40,19 |
-40,0 | 350 | 10 | 7,8 | 2,2 | 24,68 |
Подставляя полученные значения коэффициентов регрессии (β0=27,0217; β1=0,0232; β2=0,6629; β3=-2,2302; β4=-0,0766; β5=-0,4973) получили:
По третьему варианту зависимость была принята в неявном виде:
и после подстановки вычисленных значений коэффициентов регрессии (γ0=0,0011; γ1=-1,5065; γ2=-0,7794; γ3=5,8122; γ4=-1,5504; γ5=6,5842) была преобразована в вид:
Результаты расчета Дк по трем вариантам сведены в таблицу 3. Сравнение различных формул для определения дозы коагулянта по сумме квадратов невязок (оценке качества полученной формулы) показали, что наилучшие результаты получены по формуле (4), худшие - по формуле (5). Следовательно, последняя в меньшей степени пригодна для практического применения.
Как видно предложенный метод обработки экспериментальных данных увеличивает степень точности расчетной зависимости по сумме квадратов невязок, между первым и вторым вариантами, в 2,57 раза. Третий вариант приводит к неприемлемой величине суммы квадратов невязок. Предложенный по первому варианту метод при изменении показателей качества воды в заданном интервале их варьирования, позволяет использовать необходимость повторного экспериментального определения новой дозы коагулянта пробным коагулированием воды, это особенно важно в случаях быстрого изменения качества воды в водоисточнике (например, в паводковые периоды весеннего половодья и осенних холодных дождей).
Таким образом, предложенный метод определения необходимых доз коагулянта, учитывающий в комплексе как основные показатели качества исходной воды (М, Ц, ПО, Alост), так и показатель коагулируемости примесей, связывающий Eh, рН, ζ, Щ, Т и С позволяет сократить объемы работ по пробному коагулированию.
Таблица 3 | ||||||||||
Сравнение полученных расчетных формул для определения дозы коагулянта по трем вариантам | ||||||||||
Дк, мг/л | ∑Sфх | 1 вариант | 2 вариант | 3 вариант | ||||||
Доза коагулянта, рассчитанная по формуле (8) | Невязка (разность) между истинной дозой и рассчитанной по формуле (8) | Сумма квадратов невязок (оценка качества полученной формулы) | Доза коагулянта, рассчитанная по формуле (9) | Невязка | Сумма квадра тов |
Доза коагулянта, рассчитанная по формуле (10) | Невязка | Сумма квадра тов невязок |
||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
0,6 | 33,11 | 0,61 | -0,01 | 0,1916 | 0,70 | -0,10 | 0,0746 | 0,21 | 0,39 | 6,0337 |
0,8 | 42,19 | 0,78 | 0,02 | 0,80 | 0,00 | 0,23 | 0,57 | |||
1,0 | 47,51 | 0,89 | 0,11 | 0,83 | 0,17 | 0,42 | 0,58 | |||
0,6 | 16,19 | 0,56 | 0,04 | 0,61 | -0,01 | 0,10 | 0,50 | |||
0,5 | 36,52 | 0,57 | -0,07 | 0,51 | -0,01 | 0,26 | 0,24 | |||
1,5 | 27,94 | 1,29 | 0,21 | 1,39 | 0,11 | 0,24 | 1,26 | |||
1,2 | 34,15 | 1,28 | -0,08 | 1,18 | 0,02 | 0,89 | 0,31 | |||
1,0 | 34,73 | 1,19 | -0,19 | 1,13 | -0,13 | 0,91 | 0,09 | |||
1,5 | 40,19 | 1,73 | -0,23 | 1,57 | -0,07 | 1,44 | 0,06 | |||
2,0 | 24,68 | 1,81 | 0,19 | 1,99 | 0,01 | 0,21 | 1,79 |
Список используемых документов
1. Методики проведения технологических изысканий моделирования процессов очистки воды на водопроводных станциях. Раздел 2.1. Пробное коагулирования воды. - М.: ОАО «НИИ КВОВ», 2001.
2. Гороновский И.Т., Руденко Г.Г. Эксплуатация станций подготовки хозяйственно-питьевой воды (Гл.1. Статистические методы прогноза расхода коагулянтов). - Киев: Из-во «Будiвельник», 1975.
3. Драгинский В.Л., Алексеева Л.П., Гетманцев С.В. Коагуляция в технологии очистки природных вод. - М.: НИИ КВОВ, 2005.
4. Рекомендации по применению дзета-метрических методов для контроля и регулирования технологического режима работы водоочистных сооружений. - Новочеркасск: НМИ, 1976.
5. А.с. 1383190 СССР, МКИ G01N 27/26. Способ определения электрофоретической подвижности дисперсных частиц суспензий. БИ №11, опубл. 23.03.88.
6. Бахвалов Н.С. и др. Численные методы: учеб. пособие для вузов / Н.С. Бахвалов, Н.П. Жидков, Г.М. Кобельков. - М.: Лаб. Баз. Зн., 2002. - 632 с.
Claims (1)
- Способ определения рабочих доз коагулянта в процессах очистки природных вод, включающий проведение пробного коагулирования с визуальной оценкой образования и осаждения хлопьев скоагулированной взвеси и выполнением анализов воды по мутности, цветности, окисляемости и остаточному алюминию, отличающийся тем, что дополнительно определяют температуру, щелочность, общее солесодержание, электрокинетический и окислительно-восстановительный потенциал и устанавливают аналитические зависимости вида:
Дк=f(М,Ц,ПО,Alост,Sк),
где Дк - требуемая рабочая доза коагулянта, мг/дм3; М, Ц, ПО, Аlост - соответственно показатели мутности, цветности, перманганатной окисляемости и остаточного алюминия; Sк - комплексный показатель коагулируемости коллоидной взвеси, определяемый как
где t - температура, °С; Щ - щелочность, мг-экв/л; С - общее солесодержание, мг/л; (-ζ) - отрицательное значение дзетта-потенциала, мВ; (-Eh) - отрицательное значение окислительно-восстановительного потенциала, мВ; А, α, β, γ, n, m - константы и коэффициенты регрессии, из которых оптимальную дозу коагулянта определяют по минимальным полученным значениям М, Ц, ПО и Аlост в отстоенной в течение 30 мин воде после ее коагулирования реагентами с диапазоном доз от 0,2 до 10 мг/л по Al2O3 при М≤100 мг/дм3 и Ц≤100 град. и от 10 до 50 мг/л при больших указанных значениях этих ингредиентов и концентрациях рабочих растворов коагулянта от 1,5 до 5%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012104763/05A RU2489360C1 (ru) | 2012-02-10 | 2012-02-10 | Способ определения рабочих доз коагулянта в процессах очистки природных вод |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012104763/05A RU2489360C1 (ru) | 2012-02-10 | 2012-02-10 | Способ определения рабочих доз коагулянта в процессах очистки природных вод |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2489360C1 true RU2489360C1 (ru) | 2013-08-10 |
Family
ID=49159457
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012104763/05A RU2489360C1 (ru) | 2012-02-10 | 2012-02-10 | Способ определения рабочих доз коагулянта в процессах очистки природных вод |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2489360C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109734163A (zh) * | 2019-01-20 | 2019-05-10 | 中山大学 | Zeta电位在再造烟叶生产废水处理中调节混凝剂用量的应用 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1383190A1 (ru) * | 1985-10-28 | 1988-03-23 | Вологодский Политехнический Институт | Способ определени электрофоретической подвижности дисперсных частиц суспензий |
SU1632950A1 (ru) * | 1988-06-02 | 1991-03-07 | Специализированное Пуско-Наладочное Управление По Охране Природы | Способ регулировани процесса коагул ции |
US6408227B1 (en) * | 1999-09-29 | 2002-06-18 | The University Of Iowa Research Foundation | System and method for controlling effluents in treatment systems |
RU2218310C1 (ru) * | 2002-10-02 | 2003-12-10 | Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга" | Способ очистки маломутных цветных вод |
RU2258677C1 (ru) * | 2004-04-05 | 2005-08-20 | Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга" | Способ очистки маломутных цветных вод |
WO2011042704A1 (en) * | 2009-10-08 | 2011-04-14 | Filter Clear Limited | Multi layered particulate filter for reducing the turbidity and sdi of water filter |
US7981297B2 (en) * | 2005-11-14 | 2011-07-19 | Otv Sa | Wastewater treatment method comprising decantation and fine screening stages |
-
2012
- 2012-02-10 RU RU2012104763/05A patent/RU2489360C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1383190A1 (ru) * | 1985-10-28 | 1988-03-23 | Вологодский Политехнический Институт | Способ определени электрофоретической подвижности дисперсных частиц суспензий |
SU1632950A1 (ru) * | 1988-06-02 | 1991-03-07 | Специализированное Пуско-Наладочное Управление По Охране Природы | Способ регулировани процесса коагул ции |
US6408227B1 (en) * | 1999-09-29 | 2002-06-18 | The University Of Iowa Research Foundation | System and method for controlling effluents in treatment systems |
RU2218310C1 (ru) * | 2002-10-02 | 2003-12-10 | Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга" | Способ очистки маломутных цветных вод |
RU2258677C1 (ru) * | 2004-04-05 | 2005-08-20 | Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга" | Способ очистки маломутных цветных вод |
US7981297B2 (en) * | 2005-11-14 | 2011-07-19 | Otv Sa | Wastewater treatment method comprising decantation and fine screening stages |
WO2011042704A1 (en) * | 2009-10-08 | 2011-04-14 | Filter Clear Limited | Multi layered particulate filter for reducing the turbidity and sdi of water filter |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109734163A (zh) * | 2019-01-20 | 2019-05-10 | 中山大学 | Zeta电位在再造烟叶生产废水处理中调节混凝剂用量的应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Assmann et al. | Online total organic carbon (TOC) monitoring for water and wastewater treatment plants processes and operations optimization | |
US20210055204A1 (en) | Electrochemical analysis device for reagentless detection | |
Cecconi et al. | ISE-ammonium sensors in WRRFs: field assessment of their influencing factors | |
RU2489360C1 (ru) | Способ определения рабочих доз коагулянта в процессах очистки природных вод | |
Maldonado et al. | A multiparameter colloidal titrations for the determination of cationic polyelectrolytes | |
Kırmızı et al. | Performance of electrodialysis for Ni (II) and Cr (VI) removal from effluents: effect of process parameters on removal efficiency, energy consumption and current efficiency | |
Tito et al. | Notes on process and data analysis in electro-coagulation—The importance of standardisation and clarity | |
EP3898530B1 (en) | A method for cyanobacteria removal in an aqueous solution | |
Abdullahi et al. | Predictive model for lime dosage in water treatment plant | |
CN113466420B (zh) | 一种阻垢剂评价方法及装置 | |
Alansari | A Comprehensive Study of Drinking Water Coagulation with Aluminum Sulfate | |
JP7443265B2 (ja) | 原水を処理するための凝固剤の用量を決定する方法 | |
CN111795962A (zh) | 具有检测水体余氯含量功能的组合物和检测水体中余氯含量的方法 | |
WO2022181047A1 (ja) | 水処理方法、制御装置、及び水処理システム | |
Daraei et al. | A multi-analytical approach to investigate DOM dynamics and alum dose control in enhanced coagulation process using wide-ranging surface waters | |
Castrillón-Jaimes et al. | Evaluation of the drinking water treatment system (STAP) San Fernando–Los Patios urbanization, Colombia. Efficiency and quality | |
RU2704492C1 (ru) | Способ количественного определения массовой концентрации сополимера полиэтиленкарбоновой кислоты и ее амида | |
Murshed et al. | Modification of jar testing protocol combined with mEnCo model predicted dose to predict dissolved organic matter removal for surface water | |
Fedorova et al. | The study of processes of iron hydroxide coagulation and sedimentation | |
Ahamad et al. | Study on the impact of pre-sedimentation and consequently optimization of alum dose in water treatment process | |
Mołczan et al. | Comparative studies of coagulation in a batch and continuous mode systems | |
Sitham et al. | UTILIZING POLYALUMINUM CHLORIDE (PACl) AND ALUMINUM CHLOROHYDRATE (ACH) FOR TREATING RAW WATER AND DBPs FORMATION. | |
GHAWI et al. | Iraqi Water Treatment Plants Process Control By Measuring Effluent Turbidity | |
UA125569U (uk) | Спосіб кількісного спектрофотометричного визначення синтетичних катіонних флокулянтів | |
JPH04354898A (ja) | ステンレス鋼の脱スケール用中性塩電解浴の成分濃度測定方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140211 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20141127 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160211 |