ნაგავსაყრელის გამონაჟონი: რა აჩვენა სორბციული ჩატვირთვის საველე ცდამ
ნაგავსაყრელის გამონაჟონის ჩაშვების ნორმამდე მიყვანა ერთი აპარატით იშვიათად ხერხდება. ჩვენ ჩავატარეთ სორბციული ჩატვირთვის საველე ცდა რეალურ გამონაჟონზე: განვიხილავთ, როგორ არის იგი მოწყობილი, რა აჩვენა ცდამ და რა მონაცემებია საჭირო ცდიდან პროექტზე გადასასვლელად.
რით განსხვავდება გამონაჟონი ჩვეულებრივი ჩამდინარე წყლისგან
გამონაჟონი წარმოიქმნება, როდესაც ნალექი გადის ნაგავსაყრელის სხეულში და გამოაქვს ნარჩენების დაშლის პროდუქტები. საყოფაცხოვრებო ან სამრეწველო ჩამდინარე წყლისგან იგი ოთხი თვისებით განსხვავდება და თითოეული გავლენას ახდენს სქემის არჩევანზე.
ამონიუმის აზოტი. მისი კონცენტრაცია მომწიფებულ გამონაჟონში რიგობით მაღალია, ვიდრე საყოფაცხოვრებო ჩამდინარე წყალში, ბიოლოგიური დაჟანგვა კი ნელა მიმდინარეობს და ჟანგბადს მოითხოვს.
ხსნადი ორგანიკა. მომწიფებულ გამონაჟონში იგი ძირითადად ჰუმუსური ბუნებისაა: მსხვილი მოლეკულები, რომლებიც ცუდად აღწევენ სორბენტების მიკროფორებში და ნელა იშლებიან ბიოლოგიურად.
მაღალი მარილიანობა. მისი მნიშვნელოვანი შემცირებისთვის მემბრანულ მეთოდებს იყენებენ და ეს განსაზღვრავს ხაზის შემადგენლობას, თუ დამუშავებული წყლის ჩაშვება იგეგმება.
არაერთგვაროვნება. ერთ დღეს ერთი ობიექტის სხვადასხვა წერტილში აღებული ორი ნიმუში მარილიანობით ორჯერზე მეტად განსხვავდებოდა. ერთი ნიმუშით დაპროექტება შეუძლებელია.
როგორ არის მოწყობილი ჩატვირთვა
ჩატვირთვა შედგება სამი კომპონენტისგან, თითოეულს თავისი ამოცანა აქვს.
| კომპონენტი | ამოცანა | მექანიზმი |
|---|---|---|
| იონმიმომცვლელი | ამონიუმის აზოტი | იონმიმოცვლა |
| კატალიზური | გოგირდის აღდგენილი ნაერთები | ქიმიური შეკავშირება ზედაპირზე |
| სორბციული | ხსნადი ორგანიკა | ადსორბცია ფორებში |
ამონიუმზე პასუხისმგებელია იონმიმომცვლელი კომპონენტი. ეს არის კარკასული აგებულების ბუნებრივი მინერალი: მისი კრისტალური მესერი ატარებს მუდმივ უარყოფით მუხტს, რომელსაც აკომპენსირებს ნატრიუმის, კალიუმის და კალციუმის მოძრავი კატიონები. გამონაჟონთან კონტაქტისას ამონიუმის კატიონი იკავებს მიმოცვლადი კატიონის ადგილს და მესერში რჩება. მასალა შერჩევითია: ამონიუმს იგი უფრო ადვილად შთანთქავს, ვიდრე ნატრიუმს, კალციუმს და მაგნიუმს, რომლებიც გამონაჟონში შესამჩნევად მეტია.
აქედან გამომდინარეობს დაპროექტებისთვის მნიშვნელოვანი ორი თავისებურება. ტევადობა შეზღუდულია: გაჯერებისას ჩატვირთვას ცვლიან ან არეგენერირებენ. სიჩქარე შეზღუდულია იონის დიფუზიით მარცვლის შიგნით, ამიტომ შედეგი კონტაქტის დროზეა დამოკიდებული.
როგორ იყო მოწყობილი ცდა
სქემა მარტივი და ნებისმიერ ობიექტზე განმეორებადია. რეზერვუარი, რომლის ქვედა ნაწილში ჩაჭრილია ნიმუშის აღების ონკანი. შიგნით — ფილტრის ქსოვილი, რომ მასალა ონკანში არ გადავიდეს. ქსოვილზე დაყრილია 4 ლ ჩატვირთვა, ზემოდან დასხმულია 10 ლ გამონაჟონი: სითხისა და ჩატვირთვის მოცულობათა თანაფარდობა 2,5 ერთთან.
დაყოვნება 60 წუთი სტატიკურ რეჟიმში, არევისა და იძულებითი მიწოდების გარეშე. შემდეგ ონკანიდან თანმიმდევრულად აღებულია ექვსი ნიმუში, აღებებს შორის ჩამოსხმულია თითო ლიტრი.
ექვსი ნიმუში ერთის ნაცვლად პრინციპულია. ერთი ნიმუში ვერ განასხვავებს შედეგს შემთხვევითობისგან, ექვსი კი აჩვენებს, რამდენად მდგრადია ეფექტი.
განისაზღვრა ამონიუმის აზოტი, წყალბადის მაჩვენებელი, ელექტროგამტარობა, გახსნილი ჟანგბადი და ტემპერატურა.
რა აჩვენა ცდამ
ამონიუმის აზოტის შემცველობა 70–75 %-ით შემცირდა. შედეგი ექვსივე ნიმუშში განმეორდა რამდენიმეპროცენტიანი გაბნევით — ეს ცდის მთავარი შედეგია.
წყალბადის მაჩვენებელი საწყის დონეზე დარჩა, 7,6–7,9. ეს უფრო მნიშვნელოვანია, ვიდრე ერთი შეხედვით ჩანს. ამონიუმი წყალში ამიაკთან წონასწორობაშია და აქროლადი ამიაკის წილი pH-ის ზრდასთან ერთად იმატებს. ჩატვირთვას რომ წყალი დაეტუტიანებინა, ამიაკის ნაწილი ჰაერში გავიდოდა, ხელსაწყო კი აჩვენებდა კონცენტრაციის შემცირებას, რომელიც გაწმენდასთან არ არის დაკავშირებული. უცვლელი pH ნიშნავს, რომ ამონიუმი ნამდვილად გადავიდა ჩატვირთვაში იონმიმოცვლით.
გახსნილი ჟანგბადი მნიშვნელოვნად არ შეცვლილა: კონტაქტის რეჟიმი ყველა ნიმუშში მდგრადი იყო.
დაყოვნებისას დამუშავებულ გამონაჟონში ნალექი გამოიყო. ეს მიუთითებს, რომ დაჟანგვისა და დალექვის პროცესების ნაწილმა ერთ საათში ჩატვირთვაში დასრულება ვერ მოასწრო და შეგროვებულ წყალში გაგრძელდა. კონტაქტის უფრო ხანგრძლივი დროისას ეს პროცესები მნიშვნელოვანწილად ფენის შიგნით მიმდინარეობს, რომელიც ფილტრის ფუნქციასაც ასრულებს. სამრეწველო დანადგარისთვის დასკვნა მარტივია: სორბციული საფეხურის შემდეგ საჭიროა გაწმენდის საფეხური.
კონტაქტის დრო უფრო მეტს წყვეტს, ვიდრე ჩატვირთვის შემადგენლობა
ერთ საათში ძირითადად მარცვლის ზედაპირული ფენა მუშავდება, წონასწორობამდე გასვლას კი რამდენიმე საათიდან დღე-ღამემდე სჭირდება. მიღებული 70–75 % ერთი საათის შედეგია და არა ჩატვირთვის შესაძლებლობების ზღვარი.
დადასტურება თავად ცდის შიგნით აღმოჩნდა. ორი ნიმუში აღებულ იქნა გაზრდილი ინტენსივობით, ანუ სითხემ ჩატვირთვაში ნაკლები დრო გაატარა. ორივეში ნარჩენი ამონიუმი დანარჩენ ოთხზე მაღალი აღმოჩნდა.
შედეგს ზღუდავდა სიჩქარე და არა ტევადობა. თანაფარდობისას 2,5 ერთთან ჩატვირთვაში ამ კლასის მასალების მიმოცვლით ტევადობასთან შედარებით ცოტა ამონიუმი გავიდა. მაშასადამე, კონტაქტის დროის გაზრდა ეფექტიანობას გაზრდის, თავად ჩატვირთვა კი გამონაჟონის გაცილებით დიდ მოცულობაზეა გათვლილი.
დაპროექტებისთვის ეს საკვანძო პარამეტრია. საანგარიშო კონტაქტის დრო განსაზღვრავს ჩატვირთვის საჭირო მოცულობას, მოცულობა კი — დანადგარის ღირებულებას და მასალის შეცვლის სიხშირეს. იგი განისაზღვრება ცალკე ცდით იმავე გამონაჟონზე: ერთი ჩატვირთვა, ნიმუშების აღება 1, 4, 8 და 24 საათში. ამისთვის ობიექტზე დაშვება საჭირო არ არის, საკმარისია გამონაჟონის კანისტრა.
რა უნდა გააკეთოთ შემდეგ
თუ თქვენს ობიექტზე გამონაჟონის დამუშავებას აფასებთ, მონაცემები შეაგროვეთ აღჭურვილობის არჩევამდე:
- ✓ამონიუმის აზოტი, სასურველია სხვადასხვა სეზონზე
- ✓ჟქმ და ბჟმ, ბიოდეგრადირებადი ორგანიკის წილის დასადგენად
- ✓მარილიანობა და ელექტროგამტარობა რამდენიმე წერტილში და არა ერთში
- ✓წყალბადის მაჩვენებელი და ტემპერატურა სეზონების მიხედვით
- ✓გამონაჟონის დღიური მოცულობა და მისი მატება წვიმების შემდეგ
- ✓სად იგეგმება დამუშავებული წყლის გაყვანა და ვინ ნიშნავს ზღვარს
სორბციული საფეხური აშორებს ამონიუმის აზოტს და ორგანიკის ნაწილს და მუშაობს მრავალსაფეხურიანი ხაზის შიგნით: გაწმენდის საფეხურთან ერთად, ჩაშვებისას კი — ბიოლოგიურ საფეხურთან ან მემბრანებთან ერთად. კონკრეტული ჩამდინარე წყლისთვის ხაზის შერჩევა: სამრეწველო ჩამდინარე წყლების გაწმენდა.