Способ определения загрязненности фильтра для очистки воды

Изобретение относится к химии. В способе осуществляют периодические измерения коэффициента светопропускания в пробах воды, взятых на входе в фильтр и на выходе из него, при длине волны λ, равной 210-254 нм. Количество примесей определяют на основании калибровочной зависимости коэффициента светопропускания от содержания примесей в водном растворе. При этом используют калибровочную зависимость коэффициента светопропускания от содержания примесей железа в водном растворе или калибровочную зависимость коэффициента светопропускания от содержания общего органического углерода в водном растворе. Техническим результатом способа является повышение достоверности результатов и уменьшение затрат времени на реализацию. 2 ил.

 

Изобретение относится к химии, в частности к очистке воды на водоподготовительных установках, и может найти применение при определении загрязненности примесями железа механических фильтров или природными органическими соединениями анионитовых фильтров при очистке воды, в частности, в процессах осветления или ионного обмена.

Известен способ определения загрязненности механического фильтра соединениями металлов, при котором осуществляют периодические замеры, по крайней мере, одного параметра, характеризующего состав воды, в пробах воды, взятых на входе в фильтр и выходе их него, определяют разность значений этого параметра, по этой разности значений определяют количество примесей металлов ΔMe, находящихся в фильтре в конкретном замере, при этом общее количество примесей металлов Me, находящихся в фильтре, определяют по следующей зависимости:

Me=∑ΔMe·Q_n, а в качестве параметра, характеризующего состав воды, использовать изменение коэффициента пропускания Δk, значения которого определяют при λ=340÷450 нм, а содержание примесей металлов при конкретном замере определяют по следующей зависимости:

ΔМе=а·Δk,

где а - коэффициент пропорциональности, определенный экспериментально, мг/%·дм³;

ΔMe - количество примесей металлов при конкретном замере, задержанных загрузкой механического фильтра, кг,т;

ΔMe=Ме_вх.-Ме_вых, кг/т;

Ме_вх. - содержание металла в воде на входе в механический фильтр, кг/т;

Me_вых. - содержание металла в воде на выходе из механического фильтра, кг/т;

Me - общее количество примесей металлов в фильтре за фильтроцикл, кг;

λ - длина волны, нм;

n - общее количество замеров;

Q_n - количество воды, пропущенной через механический фильтр в период между измерениями, т;

k_вх. - коэффициент пропускания на входе в механический фильтр, %;

k_вых. - коэффициент пропускания на выходе из механического фильтра;

Δk - изменение коэффициента пропускания: Δk=k_вых.-k_вх., % [1].

Описанный в [1] способ определения загрязненности механического фильтра соединениями металлов позволяет определить загрязненность механического фильтра по экспресс-методике при содержании железа во взвешенном, мелкодисперсном состоянии более 0,2 мг/дм³. Однако продукты коррозии железа содержатся в количестве от 0,2 до 0,02 мг/дм³, поэтому описанный в [1] способ определения загрязненности механического фильтра соединениями металлов может быть применим только на механических фильтрах при содержании железа на выходе 0,2 мг/дм³ и более, и не применим на фильтрах других видов, в частности на анионитовых для определения загрязненности последних природными органическими соединениями.

Изобретением решается задача создания способа определения загрязненности механического фильтра для очистки воды примесями железа либо анионитового фильтра - природными органическими соединениями, характеризующегося широкими функциональными возможностями при высокой достоверности результатов и минимальных затратах времени на реализацию.

Для решения поставленной задачи в способе определения загрязненности фильтра для очистки воды, при котором осуществляют периодические измерения коэффициента светопропускания k в пробах воды, взятых на входе в фильтр и на выходе из него, определяют количество примесей П, находящихся в фильтре, предложено согласно настоящему изобретению значения коэффициента светопропускания k определять при длине волны λ, равной 210÷254 нм, количество примесей ΔП определять на основании калибровочной зависимости коэффициента светопропускания от содержания примесей в водном растворе, при этом использовать калибровочную зависимость коэффициента светопропускания от содержания примесей железа в водном растворе или калибровочную зависимость коэффициента светопропускания от содержания общего органического углерода в водном растворе, а общее количество примесей П, находящихся в фильтре, определять по следующей зависимости: ,

где ΔП - количество примесей железа или природных органических соединений при конкретном измерении, задержанных загрузкой фильтра, кг/т;

ΔП=П_вх.-П_вых., кг/т;

П_вх. - содержание примесей железа или природных органических соединений в воде на входе в фильтр, кг/т;

П_вых. - содержание примесей железа или природных органических соединений в воде на выходе из фильтра, кг/т;

П - общее количество примесей железа или природных органических соединений в фильтре за фильтроцикл, кг;

n - общее количество измерений;

Q_n - количество воды, пропущенной через фильтр в период между измерениями, т.

Изобретение поясняется чертежами: фиг.1 и 2, на которых представлены зависимости коэффициента светопропускания от содержания примесей при различной длине волны λ, в частности на фиг.1 представлена зависимость коэффициента светопропускания k от содержания примесей железа в водном растворе при длине волны λ, равной 210 нм, на фиг.2 представлена зависимость коэффициента светопропускания k от содержания общего органического углерода в водном растворе при длине волны λ, равной 254 нм.

Возможность определения примесей П (железа, природных органических соединений) подробно описана в соответствующей литературе, например, [2-4].

Средства и методы, с помощью которых возможно построение калибровочной зависимости, необходимой для осуществления изобретения, подробно описаны в [5].

Изобретение поясняется также результатами экспериментальных данных по определению загрязненности фильтра для очистки воды, сведенными в таблицы. В частности, в таблице 1 представлены данные экспериментов по определению загрязненности механического фильтра для очистки воды примесями железа, а в таблице 2 представлены данные экспериментов по определению загрязненности анионитового фильтра природными органическими соединениями.

Представленные в графе 5 таблицы 1 данные по содержанию примесей железа в водном растворе получены экспериментально на основе традиционного метода химического анализа, а данные, представленные в графе 11 этой таблицы, получены с использованием калибровочной зависимости, представленной на фиг.1 при длине волны λ, равной 210 нм. Измерены коэффициенты светопропускания на входе и выходе (графа 9), на основании калибровочной зависимости определено содержание железа, рассчитаны величины П и ΔП.

Сопоставление результатов расчетной загрязненности механического фильтра по содержанию примесей железа позволило сделать вывод о работоспособности заявляемого способа и целесообразности его применения при определении загрязненности механического фильтра примесями железа при их содержании от 0,28 до 0,07 мг/дм³.

Таблица 1 Экспериментальные данные по определению загрязненности механического фильтра соединениями железа
№ пробы	Q, тыс.т.	Fe, мкг/дм3	П, г/т	Вход	Выход	ΔП, Г/т	П, г/т
вход	выход	ΔП, г/т	k (210)%	Fe, мкг/дм3	k (210)%	Fe, мкг/дм3
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
МФ №1		260	148	112		77	264	86	140	124
	10	230	120	110	1100	79	238	87	126	112	1120
	15	234	134	100	500	79	238	87	126	112	560
	20	262	132	130	650	77	264	87	126	138	690
	25	232	125	107	535	79	238	87	126	112	560
	30	256	95	161	805	78	252	89	98	154	770
	35	230	110	120	600	80	224	88	112	112	560
	40	228	120	108	540	80	224	87	126	98	490
	45	208	109	101	505	81	210	88	112	98	490
Загрязненность (П) 5235	Загрязненность (П) 5240
МФ №11	5	260	210	50	250	77	264	81	210	54	270
	10	304	182	122	610	75	292	83	182	110	550
	15	260	130	130	650	77	260	87	126	134	670
	20	264	132	132	660	77	264	87	126	138	690
	25	255	122	133	665	78	252	87	126	126	630
	30	265	134	131	655	77	264	86	140	124	620
	35	285	136	149	745	75	292	86	140	152	760
Загрязненность (П) 4235	Загрязненность (П) 4190
МФ №12	5	260	200	60	300	77	264	81	210	54	270
	10	304	180	124	620	75	292	83	182	110	550
	15	276	152	124	620	76	278	87	126	152	760
	20	264	132	132	660	77	264	87	126	138	690
	25	255	126	129	645	78	252	87	126	126	630
	30	265	166	99	495	77	264	84	168	96	480
	35	285	138	147	735	75	292	86	140	152	760
Загрязненность (П) 4075	Загрязненность (П) 4140
Примечание: гр.6=гр.5·гр.2; гр.12=гр.11·гр.2.

В таблице 2 представлены результаты определения содержания органических соединений, основанные на полученных результатах значения коэффициента светопропускания k_c на входе и выходе этого фильтра, а на фиг.2 - калибровочная зависимость для определения содержания общего органического углерода по значению коэффициента светопропускания k_c при длине волны λ=254 нм.

Определение общего органического углерода, осуществляемое на специальных приборах, является довольно дорогим и трудоемким и не может быть использовано для определения содержания общего органического углерода с его содержанием меньше 1.

Таблица 2 Экспериментальные данные по определению загрязненности анионитового фильтра природными органическими соединениями
Расход воды, Q, t	Экспериментальные и расчетные данные
	вход	выход	С (расч.), г (П)
k(10),% С мг/л(Пвх)	k, % С мг/л (Пвых)
ОН-1-4 (АН-31, Vзагр.=14,13 м3)
1770	85	7	90	0,4	11682
3170	86	6	88	0,5	7700
4950	87	6	90	0,4	9968
6680	87	6	82	0,9	8823
8330	86	6	89	0,4	9240
9810	87	6	88	0,5	8140
11330	85	7	90	0,4	10032
12950	86	6	88	0,5	8910
Загрязненность фильтра органическими примесями за 1 фильтроцикл	74495
4335	85	7	86	0,6	27744
5895	87	6	85	0,7	9984
7995	85	7	86	0,6	11130
9655	87	6	82	0,9	10624
11875	86	6	82	0,9	11322
13715	86	6	82	0,9	9384
Загрязненность фильтра органическими примесями за 2 фильтроцикл	80188
ОН-1-2 (МР-64, Vзагр.=13,06 м3)
1460	86	6	90	0,4	8176
3380	82	9	90	0,4	16512
5195	85	7	84	0,7	11434,5
6885	86	6	87	0,6	9126
Итого за 3 фильтроцикл	45248,5

Заявляемый способ определения загрязненности фильтра для очистки воды позволяет на примере определения загрязненности анионитового фильтра природными органическими соединениями относительно простыми приемами определить загрязненность указанного фильтра. Достаточно лишь иметь заранее построенную зависимость коэффициента светопропускания от содержания общего органического углерода. Реализация заявляемого способа особенно важна при разработке систем диагностики в эксплуатационных режимах этих фильтров, т.к. их эксплуатация сопряжена со значительным расходом воды на отмывание материала.

Заявляемый способ определения загрязненности фильтра для очистки воды: механического фильтра примесями железа, и анионитового фильтра природными органическими соединениями прошел экспериментальную проверку в АО "Свердловэнерго". Результаты проверки показали работоспособность способа, а также широкие возможности практической реализации благодаря его относительной простоте. Кроме того, этот способ может быть положен в основу как ручного, так и приборного контроля.

Литература

1. Патент РФ 2224578, МПК B 01 D 35/143, G 01 N 21/17, 2004 г.

2. А.Т.Пилипенко, И.В.Пятницкий. Аналитическая химия: Книга 1. М., Химия, 1990 г., с.321.

3. Ю.А.Золотев, Е.Н.Дорохова, В.И.Фадеева и др. Основы аналитической химии. Книга 2. Методы химического анализа. Учебник для вузов - 2-е изд., М., Высшая школа, 2002 г., с.276.

4. И.И.Грандберг. Органическая химия: Учебник для студентов вузов, обучающихся по агрономическим специальностям, 4-е изд., М., Дрофа, 2001 г., с.108.

5. «Водно-химические режимы и водоподготовка на ТЭС» // Научно-технический семинар. - М.: ОАО «ВТИ», 2004 г., с.5-17.

Способ определения загрязненности фильтра для очистки воды, при котором осуществляют периодические измерения коэффициента светопропускания k в пробах воды, взятых на входе в фильтр и на выходе из него, определяют количество примесей П, находящихся в фильтре, отличающийся тем, что значения коэффициента светопропускания k определяют при длине волны λ, равной 210-254 нм, количество примесей ΔП определяют на основании калибровочной зависимости коэффициента светопропускания от содержания примесей в водном растворе, при этом используют калибровочную зависимость коэффициента светопропускания от содержания примесей железа в водном растворе или калибровочную зависимость коэффициента светопропускания от содержания общего органического углерода в водном растворе, а общее количество примесей П, находящихся в фильтре, определяют по следующей зависимости:

где ΔП - количество примесей железа или природных органических соединений при конкретном измерении, задержанных загрузкой фильтра, кг/т;

ΔП=П_вх.-П_вых., кг/т,

П_вх. - содержание примесей железа или природных органических соединений в воде на входе в фильтр, кг/т;

П_вых. - содержание примесей железа или природных органических соединений в воде на выходе из фильтра, кг/т;

П - общее количество примесей железа или природных органических соединений в фильтре за фильтроцикл, кг;

n - общее количество измерений;

Q_n - количество воды, пропущенной через фильтр в период между измерениями, т.