Исследование зависимости удельного сопротивления осадка от его влажности и исходной концентрации бентонитового замутнителя
- Авторы: Кичигин В.И.1, Юдин А.А.1
-
Учреждения:
- Самарский государственный технический университет
- Выпуск: Том 13, № 2 (2023)
- Страницы: 22-30
- Раздел: ВОДОСНАБЖЕНИЕ, КАНАЛИЗАЦИЯ, СТРОИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОХРАНЫ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ
- URL: https://journals.eco-vector.com/2542-0151/article/view/479597
- DOI: https://doi.org/10.17673/Vestnik.2023.02.04
- ID: 479597
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Установлено, что интенсивность роста значения рН в растворах дистиллята оказалась несколько выше, чем в растворах с водой городской водопроводной станции (ГВС) Показано, что в растворах с дистиллированной водой величина окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) уменьшалась интенсивнее, чем в фильтратах тех же растворов. Абсолютные значения ОВП были несколько больше в растворе бентонитовой глины с дистиллятом, чем в растворе с водой ГВС. Доказано, что скорость водоотдачи осадка увеличивалась с ростом начальной влажности осадка Wн и концентрации замутнителя Сн в исследуемом растворе, причем темп водоотдачи был выше в пробах, где использовалась вода с ГВС в качестве растворителя. Получены математические модели зависимости удельного сопротивления осадка от его исходной влажности, начальной концентрации замутнителя и солевого состава растворителя.
Ключевые слова
Полный текст
Необработанные и неутилизированные осадки, заполонившие огромные земельные пространства, являются насущной проблемой настоящего времени [1, 2]. Отмечается [3, c. 3], что «…количественное накопление промотходов на одного человека в год в 18-20 раз превышает нормы накопления бытовых отходов». В настоящее время существует два направления борьбы за окружающую среду. Первый заключается в создании малоотходных и безотходных технологий основных производств, утилизации образующихся отходов и ужесточении нормативов на их выбросы в окружающую среду. Второй – в разработке более мягких нормативов на выброс. К сожалению, (особенно в 90-х гг. XX в. и в нулевых XXI в.), многие ведомства отдавали предпочтение второму направлению, ведущему к экологической катастрофе. Между тем еще в 80–90-х гг. прошлого века на кафедре строительных материалов Самарского государственного архитектурно-строительного университета были не только разработаны, но и внедрены в производство технологии получения различных строительных материалов из промышленных отходов [3] и осадков промстоков [4, 5].
Обработка и утилизация выделенных из воды осадков – весьма сложный технологический процесс. На пути решения этой проблемы задача обезвоживания осадка относится к категории наиболее трудной. Коэффициент удельного сопротивления осадка r – это основной показатель его влагоотдачи. Он позволяет определить необходимую степень обработки осадков перед их обезвоживанием, а также выбрать метод обработки осадков и подобрать необходимые для этого сооружения.
Целью данной работы являлась разработка технологии определения величины и метода анализа результатов удельного сопротивления осадка.
Методика проведения исследований. Исследования проводились на установке, представленной на рис. 1. Учитывая, что величина коэффициента удельного сопротивления осадка r зависит от большого числа исходных параметров (прежде всего физико-химических показателей качества растворителя осадка и самого осадка, его влажности, наличия реагентов и т. п.), было принято решение о проведении начальных исследований на модельном растворе. Опыты ставили на искусственно приготовленной жидкости, состоящей из дистиллированной воды или воды с городской водопроводной станции (ГВС) г. Самары (табл. 1), в которую (в качестве замутнителя) вводилось определенное количество природного глинистого гидроалюмосиликатного минерала (бентонита), разбухающего при гидратации в 14-16 раз. Это сложный по структуре минерал, состав которого определяется содержанием в глине монтмориллонита, имеющего формулу Si8 Al4 O20(OH)4·nH2O, где кремний может замещаться различными катионами (Al3+, Fe2+, Fe3+, Zn2+, Mg2+, Ca2+, Na+, K+ и др.). В нашем случае использовалась кальциевая бентонитовая глина.
Рис. 1. Лабораторный стенд для определения удельного сопротивления осадка:1 – колба Бунзена; 2 – воронка Бюхнера; 3 – запорный кран; 4 – колба Бунзена (ёмкость для сбора фильтрата); 5 – вакуумметр ; 6 – ресивер; 7 – вакуумный насос; 8 – вакуумный шланг; 9 – бумажный фильтр
Таблица 1. Качественный состав воды с ГВС [4]
Показатель | Норматив | ГВС (РЧВ №١) |
Цветность, град | 20 | 10,6 |
Мутность, мг/дм3 | 1,5 | < 0,58 |
Температура, оС | - | 24,0 |
рH | 6-9 | 7,8 |
Жесткость, град | 7 | 3,3 |
В качестве имитации осадка с очистных сооружений использовалась бентонитовая глина с концентрациями: 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 г/дм3. Было проведено по четыре серии опытов на растворах с водопроводной и с дистиллированной водой. Величины рН и окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) определялись на рН-метре Orville ML-51.
Приготовленный раствор бентонитовой глины профильтровывался через двойной бумажный фильтр с синей лентой под давлением 500 мм рт. ст. Параметры водоотдачи исследуемого осадка записывались каждые 30 с в течение 15 мин. Значения pH и ОВП измерялись в чистой воде, растворе и фильтрате.
Порядок проведения опытов рандомизировался с помощью генератора случайных чисел. Полученные результаты обрабатывались методами математической статистики при уровне значимости q = 0,05 по методике, изложенной в работе [5, с. 136]. Доверительную оценку искомых величин определяли по формуле
|X – x–| < t(q; k)·Sx / (n – 1)1/2, (1)
где X – доверительная граница для истинного значения искомой (измеренной) величины; x– – среднее арифметическое значение измеряемой величины, рассчитанное по n измеренным величинам; t – критическая точка распределения Стьюдента, определяемая по [5, прил. 5.5] при принятом в расчетах уровне значимости q = 0,05 и числе степеней свободы ; k, Sx – эмпирический стандарт, определяемый при числе степеней свободы k = n –1.
Расчетная величина удельного сопротивления осадка определялась по методике, изложенной в работе [6, с. 15−19] и по формуле
r = 2·P·F2·b ⁄ C·η, см/г, (2)
где P – вакуум, при котором происходит фильтрование; F – площадь фильтрующий поверхности воронки Бюхнера; η – динамический коэффициент вязкости фильтрата; С – концентрация твердой фазы осадка; b – параметр, получаемый опытным путем; τ – продолжительность фильтрования; V – объем выделяемого фильтрата.
В системе СИ размерность r − в м/кг. При измерении в с/см6, а концентрации осадка C в г/см3 величина r измеряется в см/г. Концентрация твердой фазы осадка определялась по формуле
C = (100 – Wн)·ρ / 100, (3)
где Wн – влажность исходного осадка, %; ρ – плотность осадка, кг/м3.
В нашем случае значение параметра находилось как среднее вероятное значение из 5−10 величин опытных данных τ / V2. Удельное сопротивление осадка определялось при постоянных значениях F, η и Р. В наших опытах: F = πd2 ⁄ 4 = 78,5 см2; η = 0,001 Па·с; P = 500 мм рт. ст. = 66,65 кПа = 0,68 кгс/см2.
Если обозначить в формуле (2) (2·P·F2 ⁄ η = k, получим:
r = k·b ⁄ C, см/г. (4)
Для наших опытов значение будет равно:
k = (2·66,65·103·61,62·102) ⁄ (1·10-3) ≈ 82,1·1010 см4/с.
Все дальнейшие расчеты были проведены при значениях: ρ = 1,0 г/см3 и влажности осадка Wн, %: 97,0; 98,0; 99,0.
Полученные результаты лабораторных исследований приведены в табл. 2, 4−6, а их графическое изображение представлено на рис. 2−8.
Таблица 2. Опытные значения величин рН и ОВП
Концентрация замутнителя, г/дм3 | Значения показателей при q = 0,05 | |||||
в растворителе без замутнителя | в растворе | в фильтрате | ||||
рН | ОВП, мВ | рН | ОВП, мВ | рН | ОВП, мВ | |
Растворитель замутнителя – дистиллированная вода | ||||||
0,05 | 5,77±0,92 | 172,5±43,2 | 6,28±1,58 | 150,5±29,3 | 6,33±1,23 | 147,8±21,0 |
0,1 | 5,95±1,21 | 170,7±73,8 | 6,44±1,63 | 160,3±30,1 | 6,52±1,42 | 153,0±16,1 |
0,2 | 5,88±0,91 | 185,8±65,0 | 6,42±1,24 | 153,0±44,0 | 6,59±1,41 | 169,2±65,6 |
0,3 | 5,88±0,94 | 170,7±107,9 | 6,86±1,30 | 135,3±83,0 | 6,81±1,26 | 157,7±137,2 |
0,4 | 5,78±0,79 | 190,0±131,2 | 6,90±1,19 | 147,7±108,7 | 6,79±1,40 | 158,7±76,0 |
0.5 | 5,77±0,87 | 186,3±143,7 | 7,31±1,62 | 120,7±125,2 | 6,85±1,29 | 162,7±118,1 |
0,6 | 5,68±1,05 | 196,2±72,7 | 7,42±2,17 | 121,5±67,2 | 7,01±1,79 | 153,8±70,1 |
0,7 | 5,99±1,12 | 204,0±137,0 | 7,88±1,91 | 113,0±100,8 | 7,25±1,22 | 147,7±57,4 |
0,8 | 5,78±0,95 | 182,3±60,6 | 8,25±1,35 | 94,0±58,2 | 7,17±1,05 | 158,0±95,5 |
0,9 | 5,42±0,76 | 190,7±189,6 | 8,22±2.04 | 80,0±92,8 | 7,70±1,07 | 113,0±116,5 |
Растворитель замутнителя – питьевая вода с ГВС | ||||||
0,05 | 7,07±1,03 | 156,2±69,4 | 7,13±0,95 | 155,2±54,3 | 7,34±0,99 | 140,6±91,9 |
0,1 | 7,06±1,06 | 141,2±72,0 | 7,06±1,11 | 142,2±65,7 | 7,24±1,15 | 133,8±75,2 |
0,2 | 7,06±1,09 | 153,8±95,8 | 7,12±1,19 | 145,2±96,4 | 7,42±1,07 | 144,2±81,0 |
0,3 | 6,98±1,09 | 141,5±79,3 | 7,11±1,11 | 140,5±77,3 | 7,30±1,15 | 132,2±100,0 |
0,4 | 7,02±1,13 | 155,2±125,0 | 7,15±1,13 | 150,8±71,9 | 7,32±1,19 | 136,5±83,2 |
0.5 | 7,07±1,13 | 155,2±125,0 | 7,13±1,21 | 143,2±95,8 | 7,43±1,01 | 134,2±103,5 |
0,6 | 7,02±0,97 | 146,6±91,3 | 7,09±1,20 | 140,0±126,2 | 7,36±1,15 | 128,7±148,5 |
0,7 | 7,02±1,06 | 141,8±84,2 | 7,10±1,26 | 138,2±83,8 | 7,36±1,16 | 126,9±92,5 |
0,8 | 7,04±1,03 | 144,2±59,6 | 7,15±1,08 | 137,2±62,2 | 7,43±1,00 | 123,8±88,6 |
0,9 | 7,03±1,06 | 155,8±79,3 | 7,22±1,12 | 150,8±57,4 | 7,36±0,94 | 128,2±79,2 |
Таблица 3. Шкала Чеддока [7, табл. 19]
Коэффициент парной корреляции R2 | До 0,3 | 0,3-0,5 | 0,5-0,7 | 0,7-0,9 | 0,9-0,99 |
Характеристика силы связи | Практически отсутствует | Слабая | Заметная | Сильная | Очень сильная |
Таблица 4. Опытно-расчётные данные параметра b·10-2, с/см6, исследуемого осадка в формуле (4) для раствора с использованием дистиллированной воды
Концентрация замутнителя Cн, г/дм3 | Параметр b, с/см6 | Концентрация замутнителя Cн, г/дм3 | Параметр b, с/см6 | |
Первый опыт | Второй опыт | |||
0,05 | 0,0066 | 0,05 | 0,006 | |
0,1 | 0,0032 | 0,1 | 0,0022 | |
0,2 | 0,0146 | 0,2 | 0,0024 | |
0,3 | 0,0064 | 0,3 | 0,0109 | |
0,4 | 0,0301 | 0,4 | 0,019 | |
0,5 | 0,0476 | 0,5 | 0,0256 | |
0,6 | 0,0392 | 0,6 | 0,0427 | |
0,7 | 0,0978 | 0,7 | 0,0195 | |
0,8 | 0,0174 | 0,8 | 0,0933 | |
0,9 | 0,0175 | 0,9 | 0,0233 | |
Третий опыт | Четвертый опыт | |||
0,05 | 0,0012 | 0,05 | 0,002 | |
0,1 | 0,0066 | 0,1 | 0,0104 | |
0,2 | 0,0054 | 0,2 | 0,0141 | |
0,3 | 0,0203 | 0,3 | 0,0174 | |
0,4 | 0,0294 | 0,4 | 0,0281 | |
0,5 | 0,0391 | 0,5 | 0,0209 | |
0,6 | 0,053 | 0,6 | 0,0492 | |
0,7 | 0,0472 | 0,7 | 0,0743 | |
0,8 | 0,1503 | 0,8 | 0,0885 | |
0,9 | 0,0522 | 0,9 | 0,1225 |
Таблица 5. Опытно-расчётные данные параметра b·10-2, с/см6, исследуемого осадка в формуле (4) для раствора с использованием воды с ГВС
Концентрация замутнителя Cн, г/дм3 | Параметр b, с/см6 | Концентрация замутнителя Cн, г/дм3 | Параметр b, с/см6 | |
Первый опыт | Второй опыт | |||
0,05 | 0,0069 | 0,05 | 0,0031 | |
0,1 | 0,0061 | 0,1 | 0,0051 | |
0,2 | 0,0122 | 0,2 | 0,0105 | |
0,3 | 0,0085 | 0,3 | 0,0087 | |
0,4 | 0,0158 | 0,4 | 0,0052 | |
0,5 | 0,0263 | 0,5 | 0,0073 | |
0,6 | 0,028 | 0,6 | 0,0077 | |
0,7 | 0,0161 | 0,7 | 0,009 | |
0,8 | 0,0328 | 0,8 | 0,0181 | |
0,9 | 0,0242 | 0,9 | 0,0145 | |
Третий опыт | Четвертый опыт | |||
0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,0032 | |
0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,0019 | |
0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,003 | |
0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,0088 | |
0,4 | 0,4 | 0,4 | 0,0057 | |
0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,0063 | |
0,6 | 0,6 | 0,6 | 0,0061 | |
0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,0073 | |
0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,0092 | |
0,9 | 0,9 | 0,9 | 0,0086 |
Таблица 6. Осредненные опытно-расчётные значения параметра b·10-2, с/см6, в формуле (4) (при уровне значимости q = 0,05)
Концентрация замутнителя, г/дм3 | Значения параметра b в растворителе | Концентрация замутнителя, г/дм3 | Значения параметра b в растворителе | |||
дистиллят | H2O с ГВС | дистиллят | H2O с ГВС | |||
0,05 | 0,40 ± 0,50 | 0,40±0,35 | 0,5 | 3,33±2,26 | 1,19±1,77 | |
0,1 | 0,56±0,68 | 0,42±0,34 | 0,6 | 4,60±1,14 | 1,29±1,87 | |
0,2 | 0,91±1,13 | 0,71±0,92 | 0,7 | 5,97±06,23 | 1,06±0,71 | |
0,3 | 1,38±1,15 | 0,92±0,18 | 0,8 | 8,74±10,02 | 1,76±2,01 | |
0,4 | 2,66±0,95 | 0,95±0,93 | 0,9 | 5,39±8,87 | 1,50±1,22 |
Рис. 2. Осредненная зависимость изменения величины pH от Сн в сериях опытов с дистиллированной водой
Рис. 3. Осредненная зависимость изменения величины pH от Сн в сериях опытов с водой из ГВС
Рис. 4. Осредненная зависимость изменения величины ОВП от Сн в серии опытов с дистиллированной водой
Рис. 5. Осредненная зависимость изменения величины ОВП от Сн в серии опытов с водой из ГВС
Рис. 6. Зависимости изменения осредненных значений параметра , b·10-2 с/см6, в формуле (4) от концентрации замутнителя и вида растворителя
Рис. 7. Осредненная зависимость в сериях опытов дистиллятом
Рис. 8. Осредненная зависимость в сериях опытов с водой из ГВС
Обсуждение полученных результатов. Анализ данных, приведенных в табл. 2, показывает, что осредненные значения рН растворителя в виде дистиллированной воды изменялись от 5,42 до 5,99, а в виде воды ГВС – от 6,92 до 7,07. С ростом концентрации замутнителя Сн осредненные величины рН раствора бентонита в дистиллированной воде изменялись от 7,42 до 8,25, а в воде ГВС – от 7,06 до 7,22. Осредненные значения рН фильтрата изменялись от 6,33 до 7,70 в дистилляте и от 7,24 до 7,43 в воде ГВС.
Графическое представление зависимостей pH = f(Cн) указывает (коэффициентами парной корреляции R2) на очень сильную связь по шкале Чеккода (табл. 3) между значениями рН и Cн в растворе и фильтрате, где в качестве растворителя использовался дистиллят (рис. 2) и практическое отсутствие или слабую связь между этими величинами в аналогичных опытах с водой ГВС (рис. 3).
Было установлено (см. рис. 2 и 3), что в исследуемом диапазоне изменения параметров значения pH находились в прямо пропорциональной зависимости от увеличения концентрации замутнителя Cн. Причем интенсивность роста значения pH (JpH)на единицу увеличения концентрации замутнителя Cн составляла, ед. pH/(г/дм3):
- в растворе дистиллята
JpH = ∆pH / ∆Cн ≈ (8,25 – 6,5) / (0,9 – 0,1) ≈ 2,19;
- в растворе воды с ГВС –
JpH = (7,16 – 7,1) / 0,8 ≈ 0,08;
- в фильтрате раствора с дистиллятом −
JpH = (7,5 – 6,4) / 0,8 ≈ 1,38;
- в фильтрате раствора с водой ГВС –
JpH = (7,4 – 7,32) / 0,8 ≈ 0,10.
Таким образом, интенсивность роста значения рН в растворах дистиллята оказалась несколько выше, чем в растворах с водой ГВС.
Характер изменения зависимости ОВП = f(Cн) существенно отличался от зависимости pH = f(Cн). Например, при использовании в качестве растворителя исследуемой жидкости дистиллированной воды величина ОВП уменьшалась в растворе интенсивнее, чем в фильтрате (рис. 4). Причем, если в растворе бентонита коэффициент парной корреляции R2 ≈ 0,90 имел очень сильную (практически функциональную) силу связи, то в фильтрате этого же раствора зависимость между величинами ОВП = f(Cн) практически отсутствовала (R2 ≈ 0,24).
Если в качестве растворителя бентонитовой глины использовали воду ГВС (рис. 5), то ОВП раствора имел величину R2 ≈ 0,11 , т. е. по шкале Чеддока (табл. 3), связь между величинами ОВП = f(Cн) практически отсутствовала, а в фильтрате этого же раствора становилась уже заметной (R2 ≈ 0,66). Абсолютное значение ОВП было несколько бльше в растворе бентонитовой глины с дистиллятом, чем в растворе с водой ГВС.
Из анализа данных, приведенных на рис. 4 и 5, было установлено, что в исследуемом диапазоне изменения параметров значения ОВП находились в обратно пропорциональной зависимости от увеличения концентрации замутнителя Cн. Причем интенсивность снижения значения ОВП(JОВП) на единицу увеличения концентрации замутнителя Cн составляла, мВ/(г/дм3):
- в растворе дистиллята −
JОВП = ∆ОВП / ∆Cн ≈ (90 – 158) / (0,9 – 0,1) ≈ – 85,0;
- в растворе воды с ГВС −
JОВП = (141 – 147) / 0,8 ≈ – 7,5;
- в фильтрате раствора с дистиллятом −
JОВП = (140 – 160) / 0,8 ≈ – 25,0;
- в фильтрате раствора с водой ГВС −
JОВП = (125 – 139) / 0,8 ≈ – 17,5.
Таким образом, интенсивность снижения ОВП в растворах дистиллята оказалась выше, чем в растворах с водой ГВС.
В табл. 4 и 5 представлены опытно-расчетные данные параметра b·10-2, с/см6, в формуле (4), по которым были сначала рассчитаны значения удельного сопротивления осадка r·1010, см/г, по всем четырем сериям опытов с растворителем в виде дистиллята и воды ГВС (в статье не показано). Осредненные значения удельного сопротивления исследуемых осадков r·1010, см/г, в зависимости от концентрации замутнителя Cн, г/дм3, и начальной влажности осадка Wн, %, приведены в табл. 7. Осредненные при уровне значимости q = 0,05 значения из табл. 4 и 5 представлены в табл. 6 и на рис. 6.
Таблица 7. Значения удельного сопротивления исследуемых осадков r·1010, см/г, в зависимости от концентрации замутнителя Cн, г/дм3 , и начальной влажности осадка Wн, %, при уровне значимости q = 0,05
Концентрация замутнителя Cн, г/дм3 | Значения показателей r·1010, см/г, для расворителей | |||||
дистиллят | H2O с ГВС | дистиллят | H2O с ГВС | дистиллят | H2O с ГВС | |
Wн =97 % | Wн =98 % | Wн =99 % | ||||
0,05 | 10,8±13,8 | 11,0±9,7 | 16,2±20,7 | 16,5±14,5 | 32,5±41,7 | 33,1±29,0 |
0,1 | 15,4±18,7 | 11,4±9,3 | 23,0±28,1 | 17,0±13,9 | 46,0±56,1 | 34,1±27,9 |
0,2 | 25,0±31,0 | 19,4±25,1 | 37,5±46,5 | 29,0±37,7 | 75,0±91,1 | 58,1±75,4 |
0,3 | 37,6±31,7 | 25,0±4,9 | 56,5±47,5 | 37,5±7,4 | 112,9±94,9 | 75,2±14,8 |
0,4 | 73,0±26,0 | 26,1±25,4 | 111,9±20,0 | 39,1±38,1 | 218,9±78,0 | 78,2±76,2 |
0.5 | 91,2±61,8 | 32,6±48,3 | 136,8±92,7 | 49,0±72,6 | 273,6±185,3 | 98,0±145,1 |
0,6 | 126,0±31,4 | 35,2±50,6 | 189,0±47,1 | 54,4±75,4 | 378,0±92,2 | 106,5±153,7 |
0,7 | 163,4±170,5 | 33,3±23,6 | 245,0±255,3 | 49,9±35,2 | 490,0±511,6 | 99,8±70,6 |
0,8 | 239,2±274,3 | 48,1±55,0 | 358,9±414,4 | 72,1±82,5 | 717,7±822,9 | 144,9±163,8 |
0,9 | 147,5±242,8 | 41,1±33,4 | 221,3±364,2 | 62,4±48,2 | 442,5±728,5 | 123,2±100,0 |
Анализ данных, приведенных в табл. 4−6 и на рис. 6, показал, что значения параметра b в формуле (4) росли прямо пропорционально увеличению начальной концентрации бентонитовой глины в растворе Cн. Причем прирост параметра b был существенно выше в растворе с использованием в качестве растворителя дистиллированной воды (см. рис. 6). Процесс b = f(Cн) хорошо аппроксимировался приведенными на рис. 6 уравнениями регрессии и характеризовался сильной связью между параметрами b и Cн по шкале Чеддока (см. табл. 3).
Сравнительный анализ данных, представленных в табл. 7 и на рис. 7, 8, указывает на прямо пропорциональную линейную зависимость удельного сопротивления исследуемого осадка r как от концентрации замутнителя Cн, г/дм3, так и от начальной влажности осадка Wн, %, в обоих растворителях. Причем интенсивность прироста значения r (Jr) на единицу увеличения концентрации замутнителя Cн составляла, дм4/г2:
- растворитель – дистиллированная вода:
при W = 97 %: Jr97 = ∆r / ∆Cн ≈ (200 – 32,5) / (0,9 – 0,1) ≈ 209,4·109;
при W = 98 %: Jr98 = ∆r / ∆Cн ≈ (300 – 16,2) / 0,8 ≈ 354,8·109;
при W = 99 %: Jr99 = ∆r / ∆Cн ≈ (600 – 13,8) / 0,8 ≈ 732,8·109;
- растворитель – вода ГВС:
при W = 97 %: Jr97 = ∆r / ∆Cн ≈ (45 – 11) / 0,8 ≈ 42,5·109;
при W = 98 %: Jr98 = ∆r / ∆Cн ≈ (68 – 16,5) / 0,8 ≈ 64,0·109;
при W = 99 %: Jr99 = ∆r / ∆Cн ≈ (140 – 33,1) / 0,8 ≈ 133,6·109.
Было установлено, что интенсивность прироста удельного сопротивления осадка увеличивалась с ростом начальной влажности осадка как при использовании в качестве растворителя дистиллята (см. рис. 7), так и воды ГВС (см. рис. 8). Причем бльшие абсолютные значения величины наблюдались в растворах с дистиллированной водой.
Полученные коэффициенты парной корреляции R2 указывают на сильную (для растворителя из дистиллята – см. рис. 7) и очень сильную силу связи по шкале Чеккода (для воды ГВС – см. рис. 8) между значениями удельного сопротивления осадка r, концентрации замутнителя Cн, начальной влажности осадка Wн и вида растворителя. Приведённые уравнения регрессии (см. рис. 7, 8) позволяют описывать зависимости r = f(Cн) с достаточно высокой точностью в исследованном диапазоне изменения параметров.
Выводы.
- Анализом значений полученных коэффициентов парной корреляции R2 зависимостей pH = f(Cн) была установлена очень сильная связь по шкале Чеккода (табл. 3) между значениями рН и Cн в растворе и фильтрате, где в качестве растворителя использовался дистиллят (рис. 2) и практическое отсутствие или слабая связь между этими величинами в аналогичных опытах с водой ГВС (рис. 3). Интенсивность роста значения рН в растворах дистиллята оказалась несколько выше, чем в растворах с водой ГВС.
- Показано, что в растворах с истиллированной водой величина ОВП уменьшалась интенсивнее, чем в фильтратах (рис. 4). При этом в растворах коэффициент парной корреляции R2 ≈ 0,90 имел практически функциональную силу связи, а в фильтратах этого же раствора зависимость между величинами ОВП = f(Cн) практически отсутствовала (R2 ≈ 0,24). В растворах, использующих в качестве растворителя воду ГВС (рис. 5), связь между величинами ОВП = f(Cн) по шкале Чеддока (табл. 3), практически отсутствовала, а в фильтрате этого же раствора становилась уже заметной (R2 ≈ 0,66). Абсолютные значения ОВП были несколько бльше в растворе бентонитовой глины с дистиллятом, чем в растворе с водой ГВС.
- Доказано, что скорость водоотдачи осадка r увеличивалась с ростом начальной влажности осадка Wн и концентрации замутнителя Cн в исследуемом растворе, причем темп водоотдачи был выше в пробах, где использовалась вода с ГВС в качестве растворителя. Интенсивность прироста значения r (Jr) на единицу увеличения концентрации замутнителя Cн была в 5,0−5,5 раза выше в дистиллированной воде по сравнению с водой ГВС. Абсолютные величины удельного сопротивление осадка в пробах с использованием дистиллята были выше, чем в растворах с водой из ГВС.
- Полученные уравнения регрессии практически функционально описывают процессы изменения удельного сопротивления осадка в зависимости от его исходной влажности, начальной концентрации замутнителя и солевого состава растворителя.
Об авторах
Виктор Иванович Кичигин
Самарский государственный технический университет
Email: kichigin.viktr@rambler.ru
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры водоснабжения и водоотведения
Россия, Самара; СамараАлександр Александрович Юдин
Самарский государственный технический университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: alex.udin1996@mail.ru
аспирант кафедры водоснабжения и водоотведения
Россия, Самара; СамараСписок литературы
- Кичигин В.И., Землянова М.В., Вялкова Е.И. Исследование возможности использования СВЧ-излучения для обработки жидких коммунальных отходов // Градостроительство и архитектура. 2018. Т.8, №1. С.44−49. doi: 10.17673/Vestnik.2018.01.8.
- Вялкова Е.И., Сидоренко О.В., Глущенко Е.С. Влияние пробиотических средств на качество очистки сточных вод предприятий молочной промышленности // Градостроительство и архитектура. 2020. Т.10, №1. С. 47–55. doi: 10.17673/Vestnik.2020.01.7.
- Стройматериалы из промышленных отходов / Т.Б. Арбузова, В.А. Шабанов, С.Ф. Коренькова, Н.Г. Чумаченко. Самара: Кн. изд-во, 1983. 96 с.
- Арбузова Т.Б. Утилизация глиноземсодержащих осадков промстоков / под ред. Т.В. Кузнецовой; изд-во Саратовского университета, Самарский филиал. Самара, 1992. 136 с.
- Коренькова С.Ф., Шеина Т.В. Основы и концепция утилизации химических осадков промстоков в стройиндустрии / Самарск. гос.арх.-строит. ун-т. Самара, 2004. 203 с.
- Самарские коммунальные системы [Электронный ресурс]. URL: https://samcomsys.ru/connecting/14885 (дата обращения: 23.01.2023).
- Кичигин В.И. Моделирование процессов очистки воды. М.: Изд-во АСВ, 2003. 230 с.
- Кичигин В.И., Палагин Е.Д. Обработка и утилизация осадков природных и сточных вод / Самарск. гос. арх.-строит. ун-т. Самара, 2008. 204 с.
- Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей. М.: ЛКИ, 2007. 448 с.