Выбора химического препарата для обеззараживания воды

Предлагается экономический критерий выбора химического препарата для обеззараживания сточных вод, который рассчитывается как произведение стоимости препарата на продолжительность обеззараживания до необходимого уровня.

Для обеззараживания сточной воды можно использовать следующие химические препараты: ионы цинка, серебра, меди, двуокись марганца, диоксид титана [1]. Возможно использование этих препаратов в качестве катализаторов при обеззараживании воды в сочетании с действием пероксида водорода или озона. В результате экспериментов фиксировалось два фактора: τ - время экспозиции или достижения необходимого обеззараживающего эффекта, минут; и K - показатель степени 10 уменьшения содержания клеток бактерий E-coli в 1 литре воды.

Уравнения связи основных факторов процесса обеззараживания имеют следующий вид:

τ = A K^B ,                                                      (1)

где A и B – константы.

В результате статистической обработки экспериментальных данных были получены следующие константы в уравнении связи (1) для указанных препаратов. Значения констант A и B даны в табл. 1.

По формуле (1) для выбранного препарата можно рассчитать длительность проведения обеззараживания питьевой воды в минутах τ .

Таблица 1  – Константы A и B для различных препаратов обеззараживания

Получив это значение τ в часах и разделив 24 на τ , получим суточную потребность в препарате для обеззараживания или производительность

T = 24*60 / τ .                                                      (2)

В столбце 2 табл. 1 приведены удельные концентрации препарата, которые необходимы для обеззараживания одного литра воды. Зная цены на каждую единицу вещества, можно рассчитать стоимость препарата для обеззараживания одного литра воды S .

Процесс обеззараживания воды оценивается двумя параметрами: суточной потребностью в препарате и стоимостью препарата, расходуемого на один литр воды. Критерием выбора препарата F предлагается использовать отношение

F = S / T .                                                           (3)

После подстановки значения T из формулы (2) в формулу (3) получаем следующий критерий:

F = S ⋅ τ / (24 ⋅ 60).                                                    (4)

Критерий F,  вычисленный по формуле (4), необходимо минимизировать или минимизировать произведение S⋅τ. Результаты расчетов сведены в табл. 2.

Применение озона для обеззараживания воды не рассматриваем, так как его стоимость на порядок выше, чем у других препаратов. Наилучшим препаратом по критерию (4) являются ионы меди Cu²⁺ . Затем следует двуокись марганца MnO 2 . Сочетание химических методов с другими позволит более эффективно проводить очистку сточных вод [2].