4. Расчет электрокоагулятора

Электрокоагуляционная очистка питьевых вод требует значительный расход энергии, но при этом вода практически очищается от бактерий, что приводит к увеличению срока службы воды и уменьшению заболеваний у человека.

Рассмотрим расчет электрокоагулятора при суточном расходе воды

100 м³.

- Q_cen=100 м³/сут=4,17м³/ч=0,001 м³/с

- цветность: Ц=40-160 град

- щелочность: Щ=0,4-0,8 мгэкв/л

- концентрация: С=60-100 мг/л

- pH=6,8-7,1

- аноды: алюминиевый, ОРТА

- катод: нержавеющая сталь

- электрический ток: постоянный

- расстояние между пластинами 10 мм

- напряжение при данном солесодержании и расстоянии между пластинами 10 см=12 В

- присоединение электродов-монополярное

1. Определение расхода алюминия для процесса коагуляции

D_Al=α

Где: α-коэффициент зависящий от фракционного состава вещества (α=0,2)

Ц-цветность воды (Ц=160)

D_Al=0,2=2,53 г/м³

2. По полученной дозе коагулянта вычисляем необходимое для его получения электричество на 1 м³ воды

q=

где: Ф-число Фарадея (Ф=96491 Кл/гэкв);

n- валентность растворяющегося вещества (n=3);

А-атомная масса растворенного металла (А=27).

q==27124,69 Кл/м³

3. Часовой расход количества электричества

q_r=Q_час*q

q_r=27124,69*4,17=113109,95 Кл/час

4. Расход металла при β=1

P_Al=Q_час*D_Al

Часовой P_Al=4,17*2,53=10,55 г/час

Суточный P_Al=100*2,53=253 г/сут

Месячный P_Al=3000*2,53=7590 г/мес

5. Сила тока необходимая для растворения металла

I=

Где: Т-время, сек

I= 113109,95/3600=31,42 А

6. Площадь анодов определяется исходя из плотности тока

F=

F==0,8 м²

7. Масса анодов

P_Al=F_Al*σ*ρ_Al

Где: F- площадь

σ –толщина электродов (4 мм)

ρ_Al- удельный вес алюминия (2,6 т/м³)

P_Al=0,8*0,004*2,6=8 кг

8. Масса катодов

P_Ме=F*σ*ρ_Ме

Где: ρ_Ме- удельный вес металла (7,85 т/м³)

P_Ме=0,8*0,004*7,85=25 кг

9.Общая масса

P=P_Al+P_Me

Р=8+25=33кг

10.Расчет количества металла которое может быть растворено

Р₀= P_Al*К

Р₀=0,85*8=6,8 к

11.Срок эксплуатации анодов

Т=

Т==26,9 дней

Заключение

Очистка воды на водопроводных станциях производится с целью осво­бождения воды от взвешенных и коллоидных примесей для улучшения ее ор-ганолептических свойств (прозрачность, цветность); а также значительного снижения количества находящихся в воде бактерий, простейших, гельминтов.

Очистка проводится в несколько этапов.

1) Коагуляция. Заключается в укрупнении (коагуляции) частиц, взвешенных в воде. Это делается для ускорения осаждения частиц примесей, так как скорость оседания частиц зависит от их размера. Для коагуляции в воду добавляют коагулянты, например, сульфат натрия (глинозем) - А1г(804)з. Он вступает в реакцию с гидрокарбонатами Са и М§ с образованием гидроксида алюминия, который выпадает в осадок соединившись с частичка­ми примесей и частично бактериями с образованием хлопьев.

А1₂(804)з + 3 Са(НСОз)2 = 2А1(ОН)з4  + ЗСа804  + 6С02

Подбирают оптимальную дозу коагулянта, так как его количество за­висит от химического состава воды, количества взвешенных примесей и тд. Обычно она находится в переделах 40-60 мг/л.

2) Отстаивание. Производится в отстойниках, через которые вода непре­рывно движется с маленькой скоростью. При отстаивании частички при­месей, особенно укрупненные в результате коагуляции, оседают на дно.

3) Фильтрация. Производится через фильтры. Применяются быстродейст­вующие (скорые) фильтры. В качестве фильтра может выступать слой песка определенной толщины (скорые песчаные фильтры), комбинация песка с гравием, антрацитом. Кроме песчаных фильтров применяются фильтры АКХ, контактные осветлители и др.

После очистки воды проводят ее обеззараживание (см. соответст­вующий вопрос)

Дополнительные мероприятия по улучшению качества

воды.

1)  Фторирование и дефторирование

Фторирование воды осуществляется при концентрации фтора в воде в среднем ниже 0.5 мг/л (так как при этом значительно возрастает частота воз­никновения кариеса среди детей и взрослых).

Дефторирование воды показано при концентрации фтора в воде в сред­нем свыше 1.5 мг/л (так как при этом возникает флюороз зубов).

2) Опреснение воды

Опреснение - это удаление из воды избытка минеральных солей. Опрес­нению подвергают морскую воду, высокоминерализованные подземные воды'. 

3) Умягчение воды.

4) Обезжелезивание воды.