2 Технологическая схема

Схема промышленной электрокоагуляционной установки представлена на рисунке 1.

Рисунок 1– Схема промышленной электрокоагуляционной очистки

1 – усреднитель, 2 – бак для приготовления раствора, 3 – источник постоянного тока, 4 – электрокоагулятор, 5 – отстойник, 6 – аппарат для обезвоживания осадка.

Сточная вода поступает в успокоитель (1), который отделен от электродного отделения решеткой. Добавляется раствор (1) для отделения примесей от воды. Проходя через межэлектродное пространство (4), вода насыщается пузырьками газа. Всплывший шлам перемещается скребком в шлакоприемник, откуда его удаляют. Оставшиеся тяжелые частицы отделяются от раствора в отстойной камере (5). Расчет установки сводится к определению общего объема электродного отделения или его производительности и отстойной части (5), а также необходимых конструктивных и электрических параметров.

Обезвоживание полученного осадка проводят в фильтр-прессе или центрифуге. Выделяющийся в процессе фильтрования газообразный водород можно использовать для флотации образовавшихся осадков. С этой целью в схеме очистки используют электрокоагуляторы-флотаторы. Замена отстойника на флотаторы (см. рисунок 2) позволяет значительно уменьшить габариты установки, сократить капитальные затраты.

При небольших объемах сточных вод (10–15 м3/ч) электрофлотационные установки могут быть однокамерные. При больших расходах следует применять двухкамерные установки, которые бывают горизонтальными и вертикальными.

Они состоят из электродного отделения и отстойной части (см. рисунок 2).

Рисунок 2 – Горизонтальный электрофлотатор

1 – впускная камера, 2 – электроды, 3 – скребок, 4 – шлакоприёмник, 5 – патрубок впуска осадка, 6 – отстойная камера.

3. Факторы, влияющие на процесс электрокоагуляционной очистки сточных вод

1. Активная реакция среды (рН). Снижение величины рН и увеличение солесодержания обрабатываемой воды приводит к резкому увеличению скорости растворения железных анодов.

2. Солевой состав. Увеличение солесодержания воды также увеличивает скорость растворения анодов.

3. Температура. При повышенной температуре (60–80˚С) уменьшается пенообразование и возрастает выход гидроокиси по току.

4. Химический состав электродов. Например, использование анодов из легированной стали снижает скорость перехода железа в раствор.

5. Плотность тока. При повышении плотности тока возрастают поляризационные явления и пассивация электродов, что приводит к увеличению напряжения и потерям электроэнергии на побочные процессы.

6. Частота смены полярности. Производится для борьбы с пассивацией металлов и очистки насыпного анода.

7. Скорость движения воды в межэлектродном пространстве. При увеличении скорости движения воды увеличивается количество растворённого анодного материала, предотвращается образование на нём оксидных плёнок и осадков, уменьшается поляризация и расход электроэнергии.

3. Отчёт

   1. Двухфакторный дисперсионный анализ с повторениями

Рисунок 3 – Скриншот листа Exсel с расположенной на нем таблицей исходных данных для решения задачи и выделенными пунктами меню «Данные» и «Анализ данных», где выделен режим «Двухфакторный дисперсионный анализ с повторениями»

Выборкой являются опыты №1 и №2. Столбцами являются факторы, влияющие на результаты изменения очистки сточных вод.

В ходе проводимого анализа были определены факторы, которые влияют на процесс очистки сточных вод методом электрокоагуляции.

Чтобы проанализировать эти результаты, сначала следует проверить, существует ли взаимодействие между анализами №1 и №2. Если эффект взаимодействия является значительным, дальнейший анализ ограничивается лишь оценкой этого эффекта. С другой стороны, если эффект взаимодействия незначителен, необходимо сосредоточиться на главных эффектах — потенциальных различиях между анализами №1 и №2.

Чтобы определить наличие эффекта взаимодействия при уровне значимости, равном 0,05, применяется следующее решающее правило: нулевая гипотеза об отсутствии эффекта взаимодействия отклоняется, если вычисленное значение F_{статистики} (см. рисунок 4), больше верхнего критического значения F_{распределения} (там же, столбец F_{критическое}). Поскольку F = 32,28 > F_{критическое} = 3,89, а р-Значение равно 0,000015, гипотеза отклоняется. Следовательно, у нас недостаточно оснований утверждать, что факторы, влияющие на очистку сточных вод методом электрокоагуляции не взаимодействуют друг с другом. Следовательно, необходимо проанализировать главные эффекты.

При заданном уровне значимости, равном 0,05, в основе проверки разности между анализом №1 (продолжительности и рН) лежит следующее решающее правило: нулевая гипотеза отклоняется, если вычисленное значение F_{статистики} больше верхнего критического значения F_{распределения} (см. рисунок 4). Поскольку F = 69,5 > F_{критическое} = 4,74, а р-Значение равно 0,000003 и меньше уровня значимости α = 0,05, гипотеза отклоняется. Следовательно, у нас недостаточно оснований утверждать, что между факторами (продолжительности и рН) отсутствует значимая разница для эффективности очистки.

При заданном уровне значимости, равном 0,05, в основе проверки разности между анализами №2 (продолжительности и рН) лежит следующее решающее правило: нулевая гипотеза отклоняется, если вычисленное значение F_{статистики} больше верхнего критического значения F_{распределения} (см. рисунок 4). Поскольку F = 471,45 > F_{критическое} = 3,89, а р-Значение равно 3,92*10^-12 и меньше уровня значимости, гипотеза отклоняется. Следовательно, можно утверждать, что между факторами, влияющими на очистку сточных вод методом электрокоагуляции, существует значимая разница, то есть все факторы №2 со значениями производительности (40 минут) и рН (8) можно использовать для более высокой очистки.