Одним из основных направлений работы по охране окружающей среды и водных ресурсов является их защита от загрязнений бытовыми и промышленными сточными водами. В промышленности пытаются использовать малоотходные или даже безотходные методы очистки воды для уменьшения негативного влияния на окружающую среду с учетом концепции устойчивого развития. Предварительный расчёт состава стоков позволяет подобрать наиболее экологически и экономически целесообразный метод водоподготовки и предусмотреть оптимальные методы их утилизации.
Целью данной работы является разработка программного обеспечения для расчета стоков фильтрационных установок с катионитом и фильтрующим материалом комплексного действия.
Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в сточных водах регламентируются в каждом цивилизованном обществе соответствующими документами, выполнение которых строго контролируется. В Украине действующим документом является [1], который указывает ПДК наиболее распространённых загрязняющих веществ и соединений.
В зависимости от методов водоподготовки, которые используются в конкретном случае, объем и состав стоков может сильно варьироваться. Одним из самых распространённых методов подготовки воды в промышленности и в быту является ионный обмен, позволяющий эффективно удалять из воды различные примеси. В данной работе были рассмотрены фильтрационные системы с Na-катионитом или комплексным фильтрующим материалом, предназначенным для снижения жёсткости воды с одновременным удалением примесей железа, марганца и природных органических веществ.
В процессе своей работы катионит поглощает катионы из раствора, обменивая их на катионы (Na+ ), связанные с функциональными группами катионита. По окончанию фильтроцикла установки она выводится на регенерацию, во время которой из фильтра раствором соли удаляются все задержанные загрязнители и восстанавливаются свойства материала. В зависимости от химического состава стоков, их можно использовать для извлечения ценных компонентов.
Разработанное для расчётов составов стоков программное обеспечение является серверным приложением, написанным на языке программирования PHP с использованием СУБД MySQL. Преимуществами такого подхода является возможность доступа и использования программы с любого устройства вне зависимости от операционной системы или браузера. Кроме того, нет необходимости в установке дополнительного программного обеспечения, а ресурсоёмкие расчёты не создают излишней нагрузки на стороне пользователя.
Разработанный программный продукт позволяет рассчитать химический состав регенерационных стоков катионитных и комплексных фильтров. В начале работы программы необходимо выполнить ввод исходных данных (рисунок 1). Для расчета указываются параметры фильтрационной установки (её типоразмер), характеристики фильтрующего материала (рабочая обменная емкость, доза реагента для регенерации, скорость обратной промывки) и состав исходной воды. Сведения о степени удаления тех или иных загрязнителей автоматически загружаются из базы данных в зависимости от выбранного материала. Новые фильтрующие материалы можно добавлять в базу самостоятельно.
В основу расчёта концентрации загрязнителей в стоках положена следующая общая формула:
где Сзагр –концентрация задерживаемого загрязнителя на выходе, Сисх - концентрация задерживаемого загрязнителя на входе в установку, Скон - концентрация задерживаемого загрязнителя на выходе из установки, Ф – фильтроцикл установки, Vстоков – объем образующихся стоков.
Рисунок 1. Ввод исходных данных в программу
Результатом работы программы является отчет с таблицей (рисунок 2), которая отображает введенные исходные данные, объем и химический состав стоков. Пример отчета приведен на рисунке 2. Демонстрационный расчёт выполнен для фильтрующего материала Ecomix A, характеристики которого приведены на рисунке.
Выводы
Разработан программный продукт, позволяющий высчитать состав стоков для различных материалов и конкретного анализа воды. В дальнейшем планируется использовать данный программный продукт как компонент для автоматизированной системы химических расчетов в качестве экологического критерия подбора оборудования; нахождения необходимой степени разбавления полученных стоков для сброса в городскую канализацию или последующей очистки.
Библиографический список
- «Правила приймання стічних вод підприємств у комунальні та системи каналізації населених пунктів України від 26 квітня 2002 р. №403/6691» http://zakon3.rada.gov.ua/laws/show/z0403-02
- Когановский А. М. Адсорбция и ионный обмен в процессах водоподготовки и очистки сточных вод. — К: Наук. думка. —1983 —240 с.