СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ МЕХАНИЧЕСКОГО ФИЛЬТРА СОЕДИНЕНИЯМИ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2004 года по МПК B01D35/143 G01N21/17 

Изобретение относится к химии, в частности к очистке воды на водоподготовительных установках, и может найти применение при определении загрязненности соединениями металлов механических фильтров, предназначенных для очистки воды.

Известен способ определения загрязненности механического фильтра для очистки воды 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 [Л., 1], где ΔMe - количество примесей металлов при конкретном замере, кг/т;
ΔMe=Ме_вх-Ме_вых,
где Ме_вх - содержание металла в воде на входе в механический фильтр, кг/т;
Ме_вых - содержание металла в воде на выходе из механического фильтра, кг/т.

В качестве параметра используют параметры, характеризующие химический состав воды до и после механического фильтра.

Например, определение гидратной щелочности известкованной и осветвленной воды дает информацию о качественном изменении воды после фильтрования через механический фильтр и возможное загрязнение механического фильтра смесью солей металлов, карбонатов и силикатов кальция, силикатов и гидроксидов железа.

Определение содержания железа в воде до и после механического фильтра свидетельствует об осаждении соединений железа в загрузке механического фильтра. Если определить количество пропущенной воды за определенный промежуток времени, то можно количественно оценить загрязненность загрузки соединениями железа по следующей зависимости:
Me=ΔMe•Q,
где ΔMe=Ме_вх-Ме_вых, кг/т;
Q - количество пропущенной воды, т.

На практике содержание железа на входе в механический фильтр часто изменяется, а осуществлять регулярный контроль по способу, описанному в [Л., 1], представляет собой довольно трудоемкую задачу, поэтому для механических фильтров устанавливают определенный фильтроцикл по количеству пропускаемой воды без учета загрязненности фильтра и качества осветленной воды. Кроме того, описанный в [Л., 1] способ не позволяет определить общее количество примесей металлов, находящихся в фильтре.

Установление для каждого механического фильтра определенного фильтроцикла, зависящего от количества пропускаемой воды, без учета изменений ее качества приводит к нестабильности качества очищаемой воды и увеличению расхода воды на промывку фильтрующей загрузки.

Отключение фильтра на промывку иногда осуществляют по перепаду давления на работающем фильтре свыше 1,0-1,2 кгс/см² с одновременным снижением нагрузки на фильтр. На практике часто перепад давления не достигает указанных значений, но фильтрованная вода имеет низкое качество, т.е. содержит значительное количество соединений металлов.

Таким образом, описанный в [Л., 1] способ по перечисленным параметрам контроля загрязненности механического фильтра для очистки воды соединениями металлов трудоемок и недостаточно эффективен.

Изобретением решается задача создания способа определения загрязненности соединениями металлов механического фильтра для очистки воды, характеризующегося простотой реализации при высокой достоверности результатов и минимальных затратах времени на реализацию.

Для решения поставленной задачи в способе определения загрязненности соединениями металлов механического фильтра для очистки воды, при котором осуществляют периодические замеры, по крайней мере, одного параметра, характеризующего состав воды, в пробах воды, взятых на входе в фильтр и на выходе из него, определяют разность значений этого параметра, по этой разности значений определяют количество примесей металлов ΔMe, задержанных фильтром при конкретном замере, предложено, согласно настоящему изобретению, общее количество примесей металлов Me, находящихся в фильтре, определять по следующей зависимости:

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;
Ме_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_вx - коэффициент пропускания на входе в механический фильтр, %;
k_вых - коэффициент пропускания на выходе из механического фильтра, %;
Δk - изменение коэффициента пропускания:
Δk=k_выx-k_вx, %.

Изобретение поясняется на примерах выполнения. На фиг.1 приведена зависимость между изменениями значений коэффициента пропускания Δk на входе в механический фильтр и выходе из него и количеством примесей соединений железа, задержанных загрузкой механического фильтра; на фиг.2 - зависимость между изменениями значений коэффициента пропускания Δk на входе в механический фильтр и выходе из него и количеством примесей соединений металлов (железа и алюминия), задержанных загрузкой механического фильтра.

Определение загрязненности механического фильтра соединениями металлов производили следующим образом.

Осуществляли замеры коэффициента пропускания k (параметра, характеризующего состав воды) в пробах воды, взятых на входе в механический фильтр и на выходе из него при значениях длины волны λ=430 нм, затем определяли разности значений изменения коэффициента пропускания Δk.

На основании полученной экспериментальным путем зависимости ΔMe=f(Δk) определяли предварительные значения ΔMe и рассчитывали грязеемкость загрузки механического фильтра:
Me = ∑ ΔMe•Q_n.
Линейный характер зависимости ΔMe= f(Δk), приведенной на фиг.1 и 2, позволил оперативно определять значения изменения коэффициента пропорциональности Δk и соответственно вычислять значения ΔMe.

Результаты произведенных замеров приведены в таблицах 1 и 2.

В таблице 1 приведены данные по расчету содержания соединений железа в загрузке фильтра (грязеемкость фильтра) заявляемым способом (по Δk) и по традиционной методике (по результатам химических анализов).

Представленные в таблице 1 результаты свидетельствуют о практическом соответствии данных, полученных традиционным методом (с использованием химического анализа), и заявляемым способом.

В таблице 2 представлены расчеты грязеемкости загрузки, т.е. содержания соединений алюминия и железа (в пересчете на металл) также заявляемым способом (по Δk) и по традиционной методике (по результатам химических анализов).

Из данных таблицы 2 следует, что содержание алюминия в воде 0,55-0,73 мг/л, что значительно превосходит нормативное значение указанного показателя, равное 0,1 мг/л, а перепад давлений на работающем фильтре не превышает 1,0 кгс/см².

Заявляемый способ определения загрязненности соединениями металлов механического фильтра для очистки воды 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. Типовая инструкция по обслуживанию водоподготовительных установок, работающих по схеме химического обессоливания, М., ОРГРЭС, СЦНТИ, 1975 г., с. 58, 68-69.

Использование: изобретение относится к химии, в частности к очистке воды на водоподготовительных установках, и может найти применение при определении загрязненности соединениями металлов механических фильтров, предназначенных для очистки воды. Сущность: при определении загрязненности осуществляют измерение коэффициента пропускания на входе в фильтр (К_вх) и выходе (К_вых) из него, значение которого определяют при λ=340÷450 нм. По изменению этого параметра Δk судят о количестве примесей металлов, задержанных загрузкой механического фильтра при конкретном замере ΔМе=а•Δk, где k - коэффициент пропорциональности, определенный экспериментально. Общее количество примесей металлов Me, находящихся в фильтре, определяют по зависимости где Q - количество воды, пропущенной через механический фильтр в период между измерениями; n - общее количество замеров. Технический результат изобретения заключается в создании способа определения загрязненности механического фильтра соединениями металлов в процессе очистки воды, характеризующегося простотой реализации при высокой достоверности результатов и минимальных затрат времени на реализацию. 2 табл., 2 ил.

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 на выходе из него, определяют разность значений этого параметра, по этой разности значений определяют количество примесей металлов ΔMe, задержанных фильтром при конкретном замере, отличающийся тем, что общее количество примесей металлов Me, находящихся в фильтре, определяют по следующей зависимости:

а в качестве параметра, характеризующего состав воды, используют изменение коэффициента пропускания на входе в фильтр и выходе из него Δk, значения которого определяют при λ=340÷450 нм, а содержание примесей металлов при конкретном замере определяют по следующей зависимости:

ΔMe=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;

Ме_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_вx,%.