Твой проект —
твоя профессиональная
Траектория

Оптический анализатор растворённого кислорода в водных и неводных средах

Партнер
ВУЗ
МИРЭА - МИТХТ
Актуальность

Измерение концентрации кислорода в различных жидких и газовых средах имеет жизненно важное значение для многих отраслей экономики, в том числе химической промышленности, тепловой энергетики, авиации, рыбного хозяйства, а также для очистки сточных вод.

В настоящий момент аппаратное оформление задачи определения кислорода имеет большое количество ограничений, которые необходимо решать на фоне потребностей той или иной сферы работы – это может быть как работа с низкими и высокими концентрациями определения, так и при давлении или температуре. Поэтому перспективна разработка и внедрение новых методов определения содержания различных форм кислорода как в водных фазах, так и в неводных.

Описание

Обосновать, почему для нашего времени необходимо применение современного оборудования для определения кислорода, предложить и описать задачи для развития такого устройства. В качестве одного из вариантов предлагается рассмотреть процесс очистки сточных вод, где внедрение оперативного контроля растворённого кислорода позволит значительно экономить электроэнергию и контролировать процесс очистки.

  1. Проанализировать и засхематизировать процесс очистки сточных вод: механическая очистка (грубая, тонкая), отстойники, аэротенки, отстойники ила и т.д. Выявить наиболее энергозатратный участок (аэротенк).
  2. Схематизировать принцип работы аэротенка, обосновать необходимость контроля содержания растворённого кислорода (РК).
  3. Познакомиться в лаборатории с известными способами определения РК: титрованием по методу Винклера, амперометрическим датчиком Кларка, оптическим датчиком. Сравнить времена отклика и прочие свойства методов, составить сравнительную таблицу плюсов и минусов (стоимость, время получения результата, воздействие мешающих факторов и т.д.).
  4. Описать и засхематизировать, предложения по улучшению существующей технологии очистки сточных вод с внедрением нового (оптического) метода определения кислорода. Сравнение традиционной схемы избыточной подачи кислорода и системы с регулируемой подачей, опирающейся на оперативные показания датчиков.
  5. Рассчитать примерную экономическую выгоду (%) от внедрения нового метода.
  6. Определить/получить из раздаточных материалов габариты, производительность, потребляемую электрическую мощность и прочие параметры очистного сооружения (среднестатистического). Предложить варианты расположения датчиков (расстояние, глубина, число и т.п.) и общую схему работы обновлённой системы очистки.
  7. Какие этапы доработки прибора и существующей технологии очистки предстоит провести, какие профессии должны в этом участвовать, и какие задачи стоят на этих этапах?
Результат

Решение кейса носит аналитический и проектный характер. Ожидаемые результаты:

  1. ознакомление с известными способами измерения РК, фиксация их плюсов и минусов
  2. фиксация у обучаемых идеи переработки/перестройки существующих технологий с появлением принципиально новых материалов/приборов (на примере оптического анализатора РК)
  3. принципиальная схема работы очистных сооружений с регулируемой аэрацией
  4. схема доработки новой технологии с выделением ролей

Требования

  1. Не противоречащие законам физики и химии принципиальная схема действия датчика
  2. Максимальная эффективность нового прибора при минимальной стоимости и энергозатратах
  3. Возможность производства и применения нового прибора на практике
Ограничения
  1. Применение выбранного средства сейчас и возможность применения в будущем его улучшенной версии
  2. Перспективность дальнейшего развития предложенной тематики