მორევის ფენის ბუნება, რომელიც გამოიყენება ექვსვალენტური ქრომის და სხვა მძიმე მეტალების შემცველი ჩამდინარე წყლების დასამუშავებლად, საშუალებას იძლევა რადიკალურად შემცირდეს რეაგენტის მოხმარება, მიაღწიოს უფრო სრულ გაწმენდას და პროცესს უწყვეტს ხდის.

ფერომაგნიტური ელემენტები აქტიურ ზონაში AVS მოწყობილობა, ელექტრომაგნიტურ ველში ინტენსიურად აურიეთ აქტიურ ზონაში შემავალი რეაგენტები. შოკი და ხახუნი იწვევს პულვერიზაციას დისპერსიის კოლოიდური ხარისხით. კოლოიდური ლითონი კარგი შემცირების აგენტია. ფერომაგნიტური ელემენტის დისპერსიის პროცესში კოლოიდური ლითონის წარმოქმნის პარალელურად, მორევის ფენაში წყლის ელექტროლიზი წარმოქმნის წყალბადს. ორივე ფაქტორი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ჩამდინარე წყალში ექვსვალენტური ქრომის და სხვა მძიმე ლითონების შემცირებაში. მორევის ფენის ეს შესაძლებლობა მნიშვნელოვნად ამცირებს რკინის სულფატის მოხმარებას ექვსვალენტური ქრომის შესამცირებლად და მიიღწევა ექვსვალენტური ქრომის და სხვა ლითონების სრული შემცირება ჩამდინარე წყალში მხოლოდ კოლოიდური ლითონისა და გამოსხივებული წყალბადის გამო.

AVS-ში შემცირების რეაქცია წამის ნაწილს იღებს, რაც შესაძლებელს ხდის პროცესის უწყვეტად გაშვებას მაღალი სიჩქარით.

რეაგენტების ინტენსიური შერევა და ელექტრომაგნიტური ველების გავლენა, ისევე როგორც ნაერთების დისპერსია იწვევს მეტალის ჰიდროქსიდების უკეთეს დისპერსიას, ვიდრე მექანიკურ შერევის მოწყობილობებში.

საინტერესოა, რომ ნატანის დისპერსიის ზრდა არ ანელებს მის დაყენებას. პირიქით, მყარი ფაზის ნაწილაკების დალექვა AVS-ში 1,5-2-ჯერ უფრო სწრაფად ხდება, ვიდრე მექანიკურ შერევის მოწყობილობაში. ეს გამოწვეულია სუსპენზიაზე ინტენსიური მაგნიტური ზემოქმედებით, რომელიც ცვლის ზედაპირულ დაძაბულობას თხევადი და მყარი ნაწილაკების ზღვარზე.

მორევის ფენის ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებაა ის ფაქტი, რომ ნივთიერების ფიზიკური და ქიმიური თვისებები იცვლება დამუშავების შემდეგ, რაც მნიშვნელოვნად ცვლის პროდუქტის ქიმიურ აქტივობას.

მექანიკური მიქსერის მოწყობილობის გამოყენება მოიცავს აღჭურვილობას დიდი კვალით და მნიშვნელოვანი კაპიტალის ინვესტიციით. ამ მეთოდით ციკლური გაწმენდის პროცესის ხანგრძლივობა 30-დან 120 წუთამდეა.

AVS-ის გამოყენება ქრომისგან ჩამდინარე წყლების გასაწმენდად ტუტე გარემოში ქიმიური შემცირების გამოყენებით ქრომის და სხვა ლითონების ერთდროული დაბინძურებით ჰიდროქსიდების სახით მხოლოდ შავი სულფატისა და კირის რძისთვის საჭირო ჭურჭელს ნაწილებად მოწყობილობით, ერთი AVS მოწყობილობით და ფილტრით ან ლამის შემგროვებელი.

ქრომის შემცველი ჩამდინარე წყლების დეკონტამინაციის მორევის ფენის მოწყობილობის ტესტირების შედეგები შემდეგია.

ცხრილი 1

AVS-ში ქრომის შემცველი ჩამდინარე წყლების დეკონტამინაციის შედეგები

კრ.-ის საწყისი კონცენტრაცია6+მგ/დმ3	პროცესის pH	რკინის სულფატის მოხმარება, სტექიომეტრიული რაოდენობის %	ფერომაგნიტური ელემენტების წონა, გ	ნარჩენი კრ6+ გაწმენდის შემდეგ, მგ/დმ3
100	2	100	150	0
		90		0
		80		0,56
100	4	90	150	0
		80		0,9
590	2	100	200	0
		90		0
		80		0,8
1000	2,5	100	200	0
		90		0,11
		80		1,1
200	7,5	100	150	0,012
200	9,0	100	150	0
		90		0,05
		80		0,98
750	7,5-8,5	90	200	0,1-0,01

ცხრილი 2

მძიმე მეტალის იონების განეიტრალების და მოცილების შედეგები AVS-ით სამრეწველო ერთეულში

ლითონის საწყისი კონცენტრაცია, მგ/დმ3	პროცესის pH	Ca(OH) მოხმარება2, სტოქიომეტრიული რაოდენობის %	ფერომაგნიტური ელემენტების წონა, გ	ნარჩენი ლითონის შემცველობა, მგ/დმ3
Fe2+; 3+= 130,0	7,5	90,0	200	Fe2+; 3+ – 0
Cu2+= 50,0				Cu2+ – 0,12
Zn2+= 45,0				Zn2+ – 0,063
Cd2+= 10,0				Cd2+ – 0,07
Cr3+= 120,0				Cr3+ – 0
Fe2+; 3+= 170,0	8,5	100,0	150Fe	Fe2+; 3+ – 0
Cu2+= 40,0				Cu2+ – 0,018
Zn2+= 28,0				Zn2+ – 0
Cd2+= 5,5				Cd2+ – 0,011
Cr3+= 100,0				Cr3+ – 0
Fe2+; 3+= 250,0	8,7	100,0	200	Fe2+; 3+ – 0
Cu2+= 65,0				Cu2+ – ნაშთი
Zn2+= 35,0				Zn2+ – ნაშთი
Cd2+= 2505				Cd2+ – 0
Cr3+= 350,0				Cr3+ – 0

პარალელურად განხორციელდა სამრეწველო გაწმენდა მექანიკური აგიტაციის და ბუშტუკოვანი აერაციის გამოყენებით. ცაცხვის რძის მოხმარება პროცესში იყო 115-120% სტექიომეტრიული რაოდენობით. ჩამდინარე წყლების რეაგენტთან შერევის ხანგრძლივობა იყო 15-20 წუთი.

ნახაზები 1-3 გვიჩვენებს შედარებითი დამოკიდებულებების მძიმე ლითონების მოცილების ეფექტურობას და ჩამდინარე წყლების გამწმენდს ავზებში AVS და მექანიკური მიქსერების გამოყენებით.

ნახ. 1. მძიმე ლითონების ჩამდინარე წყლების გაწმენდის ეფექტურობა: 1 – მექანიკური აგიტატორის რეაქტორი (Ca(OH)2–ის მოხმარება – სტოქიომეტრიული რაოდენობის 115-120%); 2 – AVS (Ca(OH) 2 – სტოქიომეტრიული რაოდენობის 92% მოხმარება)

ნახ. 2. ჩამდინარე წყლების ეფექტური გამწმენდის დამოკიდებულება ლითონის ჰიდროქსიდის წარმოქმნის შემდეგ დალექვის ავზებში: 1 – მექანიკური აგიტატორის რეაქტორი; 2 – AVS

ნახ. 3 ექვსვალენტური ქრომის რედუქციის ეფექტურობა: 1,2 – რეაქტორში (ბუშტუკების აერაცია) ქრომის კონცენტრაციით შესაბამისად 50 და 100 მგ/დმ3; 3,4 – იგივე AVS-ში

სამრეწველო პირობებში ჩამდინარე წყლებიდან ქრომის ამოღების ეფექტურობის შესადარებლად, ქრომი შემცირდა რეგულარული რეაგენტის პროცესში რეაქტორში ბუშტუკოვანი აერაციით, დამუშავების ხანგრძლივობა იყო 15-25 წუთი.

სურათი 3 გვიჩვენებს ამ ტესტის შედარებით მონაცემებს.

AVS-ის სამრეწველო გამოყენების შედეგები ქრომის შემცველი ჩამდინარე წყლების გამწმენდ ობიექტებში, როგორც მჟავე, ისე ტუტე გარემოში, მიუთითებს იმაზე, რომ AVS-ზე დაფუძნებული პროცესი გვთავაზობს გაწმენდის უკეთეს ხარისხს (დაბინძურების მაქსიმალურ დასაშვებ დონეს ქვემოთ) ქრომის და მძიმე მეტალების (Fe, Ni, Zn, Cu, Cd), სტექიომეტრიული რაოდენობის 90-100%-იანი რეაგენტების გამოყენებისას და გამწმენდი საშუალებებისა და მათი მუშაობის მნიშვნელოვანი გამარტივება, რაც დასტურდება ექსპერიმენტული კვლევის შედეგებით და ფერომაგნიტური ელემენტის მორევის ფენის ეფექტურობით AVS-ში. რეგულარული რეაგენტის პროცესში რეაგენტების მოხმარება შეადგენს: ნალექის აგენტის 115-120% (Ca(OH)2, უკვე2CO3) და შემცირების აგენტის 150-175% (FeSO4).

ჩამდინარე წყლების გაწმენდის პროცესში AVS-ის ექსპერიმენტებისა და სამრეწველო ტესტირების საფუძველზე, შემოთავაზებული და დანერგილი იყო ახალი პროცესები სხვადასხვა სამრეწველო უბნების გამწმენდ ობიექტებში (ნახ. 4, 5).

სურათი 4 გვიჩვენებს ქრომის შემცველი და მჟავე/ტუტე ჩამდინარე წყლების ერთდროული გაწმენდის პროცესის დიაგრამას, რომლის არსი იმაში მდგომარეობს, რომ ნარჩენების წყალი ნაგებობის ორი მონაკვეთიდან რიგრიგობით მიედინება ორ შერევის ჭურჭელში. როდესაც ერთ-ერთი ავზი სავსეა და წყალი საშუალოდ არის, მჟავას ემატება pH-ის 2-3-მდე მიყვანა, შემცირების აგენტთან ერთად (ნატრიუმის ბისულფატი). 5-10 წუთის შერევის შემდეგ წყალი მიედინება AVS-ში. ტუტე (ნა2CO3) ემატება ნაკადს, რათა рН 7,5-9-მდე მიიყვანოს. AVS-ში ჩამდინარე წყლები მუშავდება რეაგენტებით რამდენიმე წამის განმავლობაში, რაც სრულდება Cr-ის შემცირებაზე.6+ ქრ3+ და ჩამოყალიბება კრ3+ და სხვა მძიმე მეტალების ჰიდროქსიდები. შესაძლო შემცირების საშუალებაა რკინის სულფატი (FeSO4).

ფიგურა. 4 ქრომის და მჟავა/ტუტე შემცველი ჩამდინარე წყლების ერთდროული გაწმენდის პროცესის დიაგრამა: 1- შერევის ავზი; 2 — შემცირების აგენტის ავზი (FeSO4 ხსნარი); 3 —Na2CO3 ხსნარის მოსამზადებელი ავზი; 4,7,11 — ტუმბოები; 5 — შემცირების აგენტის ავზი; 6 — გოგირდმჟავას ავზი; 8 — AVS; 9, 10 – დასახლების ავზი; 12 — ვაკუუმის ფილტრი; 13 – პორცია; 14 — ნაკადის მრიცხველი; 15 — რეაგენტის მოხმარების რეგულირების სარქველი; 16 — სინჯის აღება; 17 – pH-მეტრი

მორევის ფენის მოწყობილობების გამოყენება ამ პროცესში აუმჯობესებს გაწმენდას იქამდე, სადაც დაბინძურება ზღვრამდე დაბლაა, ამცირებს რეაგენტს 1,5-2-ჯერ, ნახევარი ენერგიის ხარჯებს და ამცირებს გამწმენდი ნაგებობის კვალს 10-15%-ით.

პროცესის დიაგრამაში (ნახ. 5) AVS-ში გაწმენდა ხდება სამ ცალკეულ ნაკადში:

შემცირება კრ6+ ქრ3+ ქრომის შემცველ წყალში;

ციანიდების დაჟანგვა ციანატებად ციანის შემცველ წყალში (pH 10-11, ტუტე და ოქსიდატი);

ჩამდინარე წყლების ერთდროული გაწმენდა დეკონტამინირებული ქრომისა და ციანის შემცველი წყლის ტუტე/მჟავე წყალთან შერევის შემდეგ.

გაწმენდილი ნარჩენებიდან მარილების მოსაშორებლად გამოიყენება ხრეში-ქვიშის ფილტრი, კათიონური და ანიონური გაცვლის ფილტრები, საიდანაც წყალი მიდის სუფთა წყლის ავზში და უბრუნდება პროცესში.

ჩამდინარე წყლების გაწმენდის ეს მეთოდი ყველაზე ეკონომიურია, ხსნის მისი გამოყენების ფართო შესაძლებლობებს სხვადასხვა ინდუსტრიებში.