Sho’rlangan suvlarni tuzsizlantirish jarayonini modellashtirish

SHO’RLANGAN SUVLARNI TUZSIZLANTIRISH JARAYONINI MODELLASHTIRISH

Baxtiyorov Abdulaziz Nodirbek o’g’li 14-20 gr.¹, Norqobilov Adham Tilovovich¹, Eshbobayev Jaloliddin Abdurazzoqovich²

¹Toshkent kimyo-texnologiya instituti Shahrisabz filiali
²Toshkent kimyo-texnologiya instituti, “Informatika, avtomatlashtirish va boshqaruv” kafedrasi

Yer sayyorasida mavjud suvning 94 foizini sho’r suvlar tashkil etadi. Dunyodagi suv zahiralarining qariyb 6 foizi chuchuk suv, qolgani sho'r suvdir. Barcha chuchuk suv zahiralarining taxminan 27 foizi muzliklarda, 72 foizi yer ostida, qolgan 1 foizi esa butun dunyo boʻylab cheklangan toza suv toʻgʻonlari, daryolar, koʻllar va daryo tizimlariga toʻgʻri keladi. Tuzsizlantirish texnologiyalari so'nggi 50 yil ichida rivojlanib, hayotga sezilarli ta'sir ko'rsatib kelmoqda [1]. Dunyo aholisi sonining ortishi, ob-havo va iqlim sharoitlarining o'zgarishi kabi muammolar sabab toza ichimlik suvi ta'minoti yaratishga bo’lgan yondashuvlarning muqobil variantlarini ishlab chiqishga bo’lgan talab keskin oshdi. Ushbu ishda kichik o’lchamdagi suvni tuzsizlantirish jarayonini tahli qilish uchun jarayonning texnologik modeli kompyuter dasturlari orqali o’rganildi. Ushbu model boshqa ilmiy manbalarda topilgan tajriba natijalari bilan moslikka tekshirilgan bo’ib, jarayonning funksional parametrlarini optimallashtirish va o'z navbatida tizimning tiklanish tezligi va mahsulot sifatini oshirish uchun ishlatiladi. Vaqt o'tishi bilan tuzsizlantirish jarayonlari va qayta tiklanadigan energiya manbalarining yetukligi ikkala texnologiyaning o'sishi va rivojlanishiga sabab bo'lgan amaliyotlardan biri ekanligi isbotlangan [2].

Ushbu tadqiqotning asosiy maqsadi jarayonlarni modellashtirish usullaridan foydalangan holda kichik o'lchamdagi sho’r suvlarni tuzsizlantirish texnologik jarayoni modelini ishlab chiqish bo’lib, ushbu jarayon xususiyatlariga moddalar sarfi, harorat, bosim, kompozitsiyalar va uskunaning o'ziga xos xususiyatlari kiradi.
Tozalanadigan suv xarakteristikalari sifatida 1-jadvalda keltirilgan suv namunasi tanlangan bo’lib, ushbu moddalar ionlarga ajralgan shaklda ham, mineral tuzlar shaklida ham namoyon bo’lishi mumkin [3]. Tanlangan suv namunasini tozalash uchun 1-rasmda keltirilgan bug’latish, kristallizatsiyalash va sentrifugalash bosqichlaridan iborat texnologik jarayon modeli tuzildi.

1-jadval. Sho’rlangan suvda erigan moddalar konsentratsiyasi.

Moddalar	Vazn ulushi (mg/L)	Molyarlik (mol/L)
Na^+	37939.0	1.650
Ca^2+	12575.0	0.314
K^+	7944.6	0.058
Mg^2+	1106.4	0.046
Cl^-	90869.3	2.563
SO4^2-	779.0	0.008
Jami erigan moddalar	155336.1

Texnologik sxemaga ko’ra, xom-ashyo suyuqligi aylanma nasos orqali bug’latish qurilmasiga yuboriladi. Keyin esa u qizdirilgandan keyin kristallanish bug’latish kamerasiga uzatiladi. Ikkilamchi bug’ ajralgach, eritma to'g'ridan-to'g'ri kristalizatorning pastki qismiga etkaziladi, bu erda konsentrat eritmasi o'ta to'yingan bo'ladi va kristall donalari olinadi, ya’ni kristalllanish xodisasi yuzaga keladi. Zarrachalar ma'lum bir o'lchamga yetganida, suspenziya suyuqligi kristalizatorning pastki qismidan chiqib ketadi va ajratish uchun sentrifugaga uzatiladi. Suyuqlik evaporatatorga qayta ishlanadi va kristall mahsulotlar quritish uchun yuboriladi.
Bug’latish qurilmasi uchun moddiy va energiya balansi tenglamalari quyidagicha ifodalanadi:
(1)
(2)
Bu yerda, F-suyuq aralashma (kg/soat); W – vaqt birligi ichida bug’latgichdagi suv bug’i sarfi (kg/soat); X₀ – suyuq aralashma xom-ashyosining konsentratsiyasi; X₁ – kristallizator quyi qismidan chiqayotgan konsentrlangan eritma konsentratsiyasi; D – isituvchi bug’ sarfi (kg/soat); H – isituvchi bug’ entalpiyasi (kJ/kg); h₀ – birlamchi suyuq aralashma xom-ashyosi entalpiyasi (kJ/kg); H’ – ikkilamchi bug’ entalpiyasi (kJ/kg); h₁ – to’liq eritma entalpiyasi (kJ/kg); h_W – kondensatsiyalangan suv entalpiyasi (kJ/kg); Q_L – issiqlik yo’qotilishi (kJ/kg).

1-rasm. Bug’latish va kristallash jarayoni: 1-issiqlik almashinish qurilmasi, 2-kristallizator, 3-sentrifuga.

Kristallizator uchun moddiy va energiya balansi tenglamalari quyidagicha ifodalanadi:

(3)
(2)
Bu yerda, C₁ va C₂ - suyuq va resiklga berilayotgan materialving vazn ulushidagi konsentratsiyasi (kg/m³); G – kristallanish miqdori (kg/h); V – bug’latish erituvchisi miqdori (kg/h); r_cr va r_s kristallanish va bug’latish uchun issiqlik miqdori (kJ/kg); t₁ va t₂ eritmaning boshlang’ich va oxirgi temperaturasi (K); C_p – eritmaning spesifik issiqligi (kJ/(kg k)).

2-jadval. Kristallizatsiya jarayoni uchun modellashtirish natijalari

Tuzlar	CaSO4	NaCl	KCl	CaCl	Mg(OH)2
Kirish sarfi, kg/soat	1051.6	193	28.2	14.1	1057.4
Kirish temperaturasi, ℃	118	60	70	135	25
Kristallizatsiya temperaturasi, ℃	118	60	70	139	25
Kristallizatsiya bosimi, kPa	137	12	10	101	101
Kristall miqdori, kg/soat	6.78	45.94	2.98	12.30	5.76
Tozalik, %	100	99.9	41.9	98.2	100
Jami energiya sarfi, KVt	710.5

Ushbu ishda, sho’rlangan suvni tuzsizlantirish uchun modellashtirish usullari ko’rib o’tilgan bo’lib, unga ko’ra sho’rlangan suv bug’latish, kristallash, reaksion qurilma kabi bosqichlar orqali Mg(OH)₂, CaSO₄, NaCl, KCl va CaCl₂ kabi noorganik moddalar ajratib olinishi ko’rib o’tildi.