მოდით განვიხილოთ, თუ როგორ ხდება ჩამდინარე წყლებიდან ფტორის მოცილება და მისი ეფექტურობის გაუმჯობესების გზები.

ქიმიური, მეტალურგიული და სხვა საწარმოების ჩამდინარე წყლები, რომლებიც შეიცავს ფტორის ნაერთებს, კლასიფიცირდება როგორც მავნე. ამ ტიპის ჩამდინარე წყლებიდან ფტორის მოცილება დაკავშირებულია სირთულეებთან და მოითხოვს მნიშვნელოვან ხარჯებს და ძვირადღირებულ ქიმიურ აგენტებს. განსაკუთრებით რთულია ჩამდინარე წყლებიდან ფტორის მცირე კონცენტრაციის ამოღება. ეს სირთულეები დაკავშირებულია ფტორის ნაერთების ქიმიურ თვისებებთან.

ჩამდინარე წყლებიდან ფტორის მოცილება – ძირითადი მეთოდები

ჩამდინარე წყლებიდან ფტორის მოსაშორებლად, როგორც წესი, გამოიყენება ორი მიდგომა:

• ქიმიური მეთოდი (სხვადასხვა ქიმიური აგენტების დამატება);
• სორბციის მეთოდი.

ჩამდინარე წყლების ქიმიური მეთოდით დამუშავება იყენებს შემდეგ ქიმიურ აგენტებს: კირის, კალციუმის, მაგნიუმის და ტყვიის მარილები, ძირითადი ალუმინის ქლორიდი და ა.შ.

კალციუმის მარილების, როგორც ქიმიური აგენტების გამოყენებას აქვს უპირატესობა სხვა მარილებთან შედარებით, რადგან იქმნება კარგად კოაგულირებადი ნალექები. ნეიტრალიზაციის პროდუქტი (კალციუმის ფტორიდი) შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც კომერციული პროდუქტი და შედარებით დაბალი ხსნადია (წყალში ხსნადობა დაახლოებით 15,6 მგ/დმ3). ფტორის იონების ყველაზე ეფექტური შემწოვი არის სამრეწველო ცაცხვი, რომელშიც აქტიური კალციუმის ოქსიდის შემცველობას დიდი მნიშვნელობა აქვს.

ფტორის სხვა ქიმიური ნალექები აიძულებენ მის საკმარის რაოდენობას დარჩეს გაწმენდილ ჩამდინარე წყლებში, მაშინაც კი, როდესაც ისინი გამოიყენება დიდი რაოდენობით. ზოგადად, ჩამდინარე წყლებიდან ფტორის სრული მოცილება შეუძლებელია მხოლოდ ქიმიური ნალექების რეაქციის საფუძველზე.

ჩამდინარე წყლების დამუშავების სორბციული მეთოდი გულისხმობს სორბენტების შთამნთქმელი თვისებების გამოყენებას. თუმცა, რაც უფრო ნაკლებად ხსნადი ნაერთები წარმოიქმნება “მყარი-თხევადი” ინტერფეისზე, მით უფრო სრულყოფილია იონების სორბცია. აქედან გამომდინარე, “ცუდად ხსნადი” ფტორის მარილების მაღალი ხსნადობა გამორიცხავს მათ სრულ მოცილებას ამ თვალსაზრისითაც კი.

კირი და ცარცი ძირითადად გამოიყენება საწარმოებში, როგორც ქიმიური აგენტი ჩამდინარე წყლებიდან გასანეიტრალებლად და ფტორის მოსაშორებლად. გარდა ამისა, ქიმიური გარდაქმნების შედეგად ნალექები „ძნელად ხსნადი“ და „უხსნადი“ CaF2, CaHPO4, CaSO4, Ca3(PO4)2, SIO2 ილექება.

ჩამდინარე წყლებიდან ნეიტრალიზაცია და ფტორის მოცილება ხდება შემდეგნაირად. ცაცხვის რძე აქტიური CaO შემცველობით 1-3% მზადდება ცაცხვის საცობში და იკვებება რეაქტორში, სადაც ხდება ფტორის წინასწარი ამოღება შემომავალი ჩამდინარე წყლებიდან. ნაწილობრივ დეფლუორირებული ჩამდინარე წყლები pH 10-13 შედიან შუალედურ ავზში და შემდეგ გრავიტაციით მიედინება ერთმანეთთან დაკავშირებულ რეაქტორებში კასკადში, სადაც ხდება ჩამდინარე წყლების შემდგომი დეფლუორაცია. განეიტრალებული და დეფლუორირებული ჩამდინარე წყლები შედიან გამწმენდში, სადაც ნალექი ჩნდება. დეკონტამინირებულ ჩამდინარე წყლებში ნარჩენი ფტორის შემცველობა არის 50–60 მგ/დმ3, pH დონე 8–12, ხოლო კალციუმის შემცველობა 2500–6000 მგ/დმ3. რეაქტორებში დეკონტამინაციის დრო 30 წუთია. როდესაც ცარცი გამოიყენება როგორც ქიმიური აგენტი, ნარჩენი ფტორის შემცველობა წყალში არის 1,5–3–ჯერ, ხოლო ფოსფატის იონების შემცველობა 10–20–ჯერ მეტია, ვიდრე კირის რძის გამოყენების შემთხვევაში. დამუშავების ასეთი ეფექტურობა არ იძლევა დეფლუორირებული ჩამდინარე წყლების წყალმომარაგების წყაროებში ჩაშვების საშუალებას, რადგან ფტორის მაქსიმალური დასაშვები კონცენტრაცია არ უნდა აღემატებოდეს 1,5 მგ/დმ3.

ჩამდინარე წყლების დეფლუორიზაციისთვის მორევის ფენის მოწყობილობების გამოყენების პერსპექტივები

საოპერაციო პალატაში მიმდინარე პროცესების დადებითი ეფექტიმორევის ფენის მოწყობილობა დიდი ხანია ცნობილია. შეგახსენებთ, რომ მორევის ფენის მოწყობილობა არის მოწყობილობა, რომელიც შედგება მბრუნავი ელექტრომაგნიტური ველის ინდუქტორისგან, არამაგნიტური მასალისგან დამზადებული სამოქმედო კამერისა და ნემსის ფორმის ფერომაგნიტური ნაწილაკებისგან. ინდუქტორის გრაგნილზე ძაბვის გამოყენების შემდეგ, საოპერაციო პალატაში წარმოიქმნება მბრუნავი ელექტრომაგნიტური ველი და მოძრაობაში აყენებს ფერომაგნიტურ ნაწილაკებს. ნაწილაკები მუდმივად ეჯახება ერთმანეთს და სამოქმედო კამერის კედლებს; ამიტომ, ისინი მოძრაობენ რთული ტრაექტორიების გასწვრივ და თუ განვიხილავთ მოძრაობის ტრაექტორიების ერთობლიობას თითოეული ნაწილაკისთვის, ის ქმნის ე.წ.

ჩამდინარე წყლების ქიმიური აგენტებით მომარაგებისას მოწყობილობის საოპერაციო კამერაში წარმოიქმნება მთელი რიგი პროცესები და ფენომენები, რომლებიც ხელსაყრელ გავლენას ახდენს დამუშავების პროცესზე. Ესენი მოიცავს:

• ელექტრომაგნიტური ველი (წყლის შერევა ქიმიურ აგენტებთან);
• წყლის ელექტროლიზი;
• ფერომაგნიტური ნაწილაკების მაგნიტოსტრიქცია;
• აკუსტიკური ვიბრაციები;
• კავიტაცია;
• მაღალი ადგილობრივი წნევა და ა.შ.

ამასთან, ამ ფაქტორების ხელსაყრელი ზემოქმედების ჰიპოთეზის დადასტურება ჩამდინარე წყლებიდან ფტორისა და მისი ნაერთების ამოღების პროცესზე მოითხოვს ექსპერიმენტულ ტესტირებას.

სურათი 1 – ფტორის ამოღება ჩამდინარე წყლებიდან ჩინეთში. GlobeCore მობილური სამკურნალო კომპლექსი მორევის ფენის მოწყობილობით

ექსპერიმენტის შედეგები

ფტორის ამოღება ჩამდინარე წყლებიდან სამრეწველო გარემოში განხორციელდა საპილოტე განყოფილებაში, სადაც საწარმოო საამქროებიდან გამავალი ჩამდინარე წყლები შედიოდა ბალანსირებულ ავზში, ხოლო კირის გამანადგურებელში მომზადებული კირის რძე შევიდა მიწოდების ავზში.

საშუალო ჩამდინარე წყლები გამუდმებით გადაიტუმბებოდა დამაბალანსებელი ავზიდან მორევის ფენის მოწყობილობაში, სადაც კირის რძე მიეწოდებოდა აგრეთვე მიწოდების ავზიდან დოზირების ტუმბოს საშუალებით. In AVS მოწყობილობა, ინტენსიურად ურევდნენ, ფანტავდნენ და ექვემდებარებოდნენ ელექტრომაგნიტურ დამუშავებას და იქიდან იკვებებოდნენ გამწმენდ ავზში. ჩამდინარე წყლებისა და ცაცხვის რძის მოხმარება კონტროლდებოდა ნაკადის მრიცხველებით, ხოლო ჩამდინარე წყლების pH დონეს – pH მეტრით. კვლევების მსვლელობისას განისაზღვრა ჩამდინარე წყლების გაწმენდის ეფექტურობა და ოპტიმალური პირობები. კვლევების შედეგები ნაჩვენებია ცხრილში 1.

მორევის ფენის მოწყობილობაში დამუშავების გავლენა ჩამდინარე წყლების გაწმენდის ეფექტურობაზე

მორევის ფენის მოწყობილობაში ჩამდინარე წყლების დეკონტამინაციისა და დეფლუორაციის შესასწავლად ჩატარებულმა კვლევებმა აჩვენა, რომ ეს მოწყობილობები უფრო ეფექტური მოწყობილობაა ბევრ სამრეწველო საწარმოში გამოყენებულ მოწყობილობებთან შედარებით.

ფოსფატების დეფლუორაცია და წყალში უხსნად ნაერთებად გადაქცევა ხდება ერთ ეტაპად. გაწმენდილ ჩამდინარე წყლებში ფტორის შემცველობა ოპტიმალურ პირობებში (pH = 10–11) არ აღემატება 1,5 მგ/დმ3; არ შეიცავს ფოსფატებს. მოწყობილობაში ჩამდინარე წყლების დამუშავების ხანგრძლივობა მხოლოდ 1-3 წამია. მიზანშეწონილია კირის გამოყენება, როგორც ქიმიური აგენტი, 5-10% CaO ჭარბი მოხმარებით, თეორიულად აუცილებელთან შედარებით. AVS-ის გამოყენება ჩამდინარე წყლების დეფლუორიზაციის პროცესებში შესაძლებელს გახდის შეამციროს ქიმიური აგენტები და ელექტროენერგიის მოხმარება, შეამციროს წარმოების იატაკის ფართობი და გააუმჯობესოს ჩამდინარე წყლების დამუშავების ხარისხი.