Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Оптимизация режима работы очистных станций групповых сельскохозяйственных водопроводов

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Оптимизация режима работы очистных станций групповых сельскохозяйственных водопроводов"

л

и-.;

- 9 ИЮЛ 1397

(

•На правах рукописи

ИВАНОВА МАРИЯ ТИТОВНА

ОПТИКИЗАиЧЯ РЕЖИМ* РАБОТЫ ОЧИСТНЫХ СТАНЦИЙ ГРУППОВЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ БОДОПРОЗО.ДСЗ

06.01.02-Сельско :. т.чмстзенная ыелиопация

АВТОРЕФЕРАТ

диссортоцкп :-•') с.оискЬ.чио учоноЛ степени кандидата технических наук

Новочеркасск 1997

Работа выполнена ь Коьочерклсской псударстьеккой мелиоративной академии (КГМЛ).

Научный руководитель - кандидат тс-кнпчепс.х наук, npajvccop

Оводом. К.В.

Официальные оппоненты: дог гор технически/ наук, про<{—г.-ор,

академик РЕКА Лпнеыгч С.Н.

кандидат технических наук, в<*дувдй ' научный сотрудник ШиИЯ'нМа /-.зокой В.И.

Ьсдушее предприятие - трест "К^родопроюд". Краснодар.

}

Raajiva состоится ¿¿/-¿'¿/¿p lv9? г. б Ю члсое

на заседании диссертационного соъ-та Л litl.vo.oi. при Ноьочерк:> кой государственной мелиоративной аг^иемии но адресу 3-1(40 Ростовская область. г.Новочеркасск. ул.Пушкинская, 111.

С диссертацией полно ознакомить я в библиотеке Ноьочерка.:^ государственной мелиоративной академии.

Автореферат разослан /'/¿T£J7 l&'j'.' г.

Отзыв в 2-х -экземплярах, заверенный герС'огой печать» учр-"-. кия. просим направлять по адресу S46409. Ростоюкад о07..ч г.Новочеркасск, ул. Пушкинская, 111.

Ученый секретарь, диссёртздаоннэго совета к.с.-х.к.. профессор.

Заслуженный мелиоратор Pi •';- к т. .•

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ¿ЛБОТЫ

Актуальность п р о б л о . Оптимизация режсла работа группой и:-: водопроводов, занимах-хлих значительное .место г- системе р ^дос! б:«; ч:?я сельского потребителя на оСкирных территориях стран;.:, остается актуальной проблемой сегодняшнего дпл, Ооль:::ое спнитарно-гигиеничоское, эконопнчосхос н социальное значение.

Длп обеспечения гарантированного хачестпа питьевой води, с угето:.: последних требопйпяй нор'.'г.тпш'лл: дохумон-топ, .чооОлод:;.'.:.? >•••--личгпь барьорнугэ роль • традиционных технологий родопогготог*:,-;: сельскохозяйственных группопых зодопрсьодоа.

Остро на-.-рег-тгне проОлены подосбеспече.чности сельского «пселонпя г." зг-елнет родить. . практическое _ пркшзнеккь на дойствук-дих и стролпихсл стлнцилх .предлагаемой в нч.стоя-•деп работе технологии" очист.-ск' еоцп .на 'модифнцироп^ши-дс

Фильтрах (ре;^-; ;-:од',:;1:клш1)...

Эта налорзагентная технология. оСеслсчипагапая получение • кондиционного фильтрата-. без дополнительных, капитальных затрат, узеличизгхяцал з 2-2.5 раза ?.:ощность водопровода при сохранении-производственных пЛогдадей.

Внедрение ре:;-.и:.:а модификации .. позволяет на-. 30-50% .улучшить зее технологические показатели процесса водопод-готозки, значительно' сократить" .расход, коагулянта, а при определенных условиях, полностью отказаться от его приие-нения. , ■"■''.."','

Реконструкция' действусгих сооружений осу.цестзляетоя в рабочем порядке, : -персонала, за счет

внутренних резер-о='предприятия.''' ••'•

Продло;:-;снная технология яепяотся малоотходной, т. к промшшыэ поди но содержат повышенных доз окисла алг»ии-няп, что позволяет сбрасывать ил в водоом поело предварительного отстаивание или соз ного.

Снижсии-а количества принаняеьых реагентов асдет 5; сокращена объема раагентного хозяйства, складских ний, способствует решение экономических задач по реаген-тссбеспеченизэ8 станции с одновременным оздоровление;.: аналогической обстановки на плогдадке счистн-хх сиору:;:ений.

Эксплуатация сооружений в предлагаемом ре?.да:а не требует высококвалифицированного обслумзго персонала.

Исследования по разработке производственной технологии бодоподготовки в режиме ...одификацпи били вклеены ; программу работ Министерства Мелиорации и водного хозяйства СССР на 1936-1990 г.г. (проблема 0.03, задан;*.'. 02.02.02, головная организация - ОНИЛУКВ Новочнркасског-. инженерно-мелиоративного института).

Цель и задачи исследования'. Целью является интенс;:!-':■ кация процесса осветления Воды фильтрозанием путем о'работки зернистой загрузки калоконцентрированным раствсг:: коагулянта1 (МОДИФИКАЦИИ) и разработка соответствуете: технологи;;. Для достижения поставленной цели потребега-лось решение следующих задач:

-исследовать'влияние условий модификации на изменение физико-химических свойств зернистых загрузок :: кинетику осветления воды.при этом; . -определить' оптимальные тохноло-тг-геские параметр: процесса фильтрования поверхности:-.:;-' нос через модифицированные загрузки; .

-изучить глубинные процессы, прот-ка^-пе з гное :.г -

дифицирозакных загрузок; -изучить фактор:», злняюзкз на эффективность работы

^»одиф.'щированкнх фильтров; -разработать произзодствоннц'о технологии водоподго-

тоакк з ро:гкиз модификации -рззра&отать системы обеспечения рп::сп:а модификации

для очистн:п станций групповых водопроводов; -разработать техкико-эконс^г-гэское odocnoDaiíiie эффективности внедрения поя:сф:дсацик з технологию зодоподготовки для с.х.водопроводов.

Научная новизна работы заключается: з той, что: -рассиотрзны некоторые теоретические аспекты злияния модг'фикащ'л на изменение фиэихо-хюзтческнх свойств зернистой загрузки для лабораторных т. производственна: услошгй;'

-установлена и теоретически обоснована зависимость тагду безразмерны;:;! параметрами а и р s формуле,

• описьгзаючой процесс фильтрования ,жидкости через зерннистый материал;

-исследована . кинетика послойного осветления вода d зернистых фильтрах и выявлена ее зависхс-гасть от условий обработки фильтругацей загрузки модифицирузздим раствором; "

-рассмотрены процессы послойного структурообразоэа- »-. ния осадка в,модифицированных 'загрузках.

Практическая ценность' работы: -разработанз и внедрена в производство технологии

• осветления • воды ' на модифицированных .загрузках, обеспечивающая высокую эффективность процесса, снижающая расход применяемого коагулянта и содержанка

остаточного Л!1' в фильтрате; .

-предложенная- технология може.т б.чть иепользонака н.

действующих сооружениях :: ¡'нопь строящихся, н<

требует капитальных вложений к приводит к снигим

сксплуатаипоннш; затрат;

-созданы новые конструкции елльтруэдих установок

их элементов, раоотггоних в ро;;;л;/с о модификацией

с

которое згщяцону авторские:! свидетельствами;

с

-предложенная технология. является палореагентнеп позволяющей решать проС«ло:.-:у по утилизации отходе СОВ, чтоспособствует улучшению экологической си туации на станции; -разработанная технология является гибкой, не ограниченной производительность/) и составом сооружений станции.

Технология . осветление вед;: ь рег;п:.:о . нодкфикац;-опроб;хроеанг; и внедрено не стлнциях очистки Таыанског группового водопровода (р.Казачий Ерик); Ейского . группе вого водопровода (подзопние источники); Дубовскс Загетинского группопого ьодонрог.ода; г.Новочеркасс( (р.Док); г.Талгар;, Вэлодаровского группового водопровод (р.Волга); .Краско-Яровсксго' группового водопровод (р.Волга) . .

Материалы исследований ".используются в учебном процес се НГМ-.. -, - • :• .'■■' ..■.;.'

Пакет . документации. по 'внедрению реетьма ыодификац: передан подведомственны:-! трестам IV ССО "Сельхозводосна'

.ы ' _ ' •"

кение", а также некоторым ПУ Водоканал.

Апробация работы. Результаты исследований докладывалась и обсуждались на иаучно-произподствоншгх конференциях НТ/ХИ (г . Ногочер:<асск 1906, 1989, 1990, 1Э95,1996 гг); ВПИ (г.Вологда 1990г); Т1ГИ(г.Тбилиси, 1908г); Всесоюзном соье-щании К/ЛЗ 1ПП1ВХ (г .Аш.:а-Ата 1930 г) .

о

Основное содержание диссертации излогконо в 22 опубли-. копании:', работах, научно-технических отчетах ОНИЛУКЗ ГУ ССО "СельхозводоснаСтенпо'*.

По те:¿о разработки получено 7 авторских свидетельств. Предлагаема технология водоподготовки отмечена 2 соробряншки :: 1 бронзовой медалями ВДНХ СССР. (1980, 1933 гг) и вкл:0Ч(!ЧЧ з специальной каталог паспортов НТД "Наука на слу:кСе м^лио^ации'' (1 ОЗВ, вЭ гг) .

На шшсеитсд:

-о&сгнопннис позмо.-кности и эффективности применения режима модификации для и н т о и с и ф и к л ц: си раСо»'И очистных сооружений групповых сельскохозяйствен:- их во-

«

допроподоз;

-результату теоретических и экспериментальных исследований кино тики осветления' поды и распределения взвеси в .".одифнцпрованньдс загрузках;

-анализ факторов, влияющих на эффективность модификации и обоснование оптимально параметров предлагаемой .технологии;

-методика расчета процесса и системы обеспечения технологического ре;?-има модификации;

-результаты экспериментальных и тесрет!£ческих исследований взаимосвязи безразмерных параметров фильтрования а и Р ;и методика расчета их изменения по зремеки и глубине фильтоузсщеГ: загрузки;

-производственная технология водоподготовки и режиме модификации и результата се внедг.лнпя на очнет;,!.-; сооружениях сельскохозяйственных групповых водопроводов .

Объем и структура работы; диссертации содержит глав, 3.1 таблицы, 37 рисунков, 13 приложений, IVO литера турных источников. Объем работы ^23 страницы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Впах'еняо посвящено обооноагшю актуальности выбрелшо го направления работы. Определены цели и задачи псс.ледо ваний, показана научная новизна и практическая ценност настоящей работы.

В первой глаье дан аналитический обзор отечественно!' и зарубежного опыта водоподготовки и технологических про цессов их обеспечения для сельскохозяйственного г^доснае-женик.

Обоснован выбор объекта исследований - станция очнет ки воды (СОЗ), в частности:.фильтры, являющиеся заверил» цим звеном любой технологии очистки и позволяющие ровать . работу предшествующих I"-'. сооружен;::"!. Оптимизиц;: режима работы фильтров способствует повы^ени:-.» эффектны-: ~ сти СОЗ в целом. .

Современное состояние технолог1.:;: очистки веды базис., ется на достижениях в области устойчивости и дестао;й~::з2 ции водны?: суспензий. Согласно теории основным

низмем задержания взвеси фильтрующим сл;см является AZ7Z ЗКЯ - молекулярные силы, возникающие" между поверхности:.

разнородна: тол : из:?осл и зорен загрузки. Эти сипи мс:;зю рогуяиропать нанл поверхностные сгсЛстпа контакт!фуо-i.uzx rj ü:o с т б >

Улу-пцонно псдорхиоотних {ад го зпскких ) спойстп загрузки зозмоггно г,уте-", обработки go химическими ртагентгд.ш (¡соагул^нт.'.ми) ' - ;. Различает мохан1гчос:си<-;,

гнзичоскио, .••:íií.:;r.--;c;:::o 1ссг;биниронаннг.:-> гмтодп модифнкя-а:-;:. Ддл сгтегл::с : процесса осе^тдс-нид :^од:; прах-

гнчоокоо значение : :-з о т дозмс.-иноссь р-агуднроаан;:;: :■; ну:::: iv. паг.раг..".'::-:;::-: -у. jx::*:;.:::: г\-.:\ .::.-. г:.:: :-..-.-! ;'.h.v::4-jck:xí v:h-с; л;-::::; "V:rpy:.::;. Г- : ^хт-'.акссть с-1; or г- мо'.-од а '-•пр--'гу-д^а-.с.: оде са!.аа: aapaáov:::¡ аагруа .

у.:а: ::-р.уа::. .: .Г.1:(30Л ,, Г-С1ЗГ Fe Г-О...

;:::::.,:о:;, с.с;:сь:-с.. о 7сёо::гает:- ар а-до j ■: : : о panno -

рас;;; • .доле::н" ;:c:i:;::n ¡¡о "ojiaiann <:';;.:i:.cpy:'-";o:a: .•s,'а ÍCT:::;.W'J pa aa-ray-r п'.'рлааа ,?П см), JÍÜT--;;c::p:.:r¡a::: -. 'joro процесс ¡ :•: степени a.aт\исхт от адгезионных снойст" нагрузки, гак при paáo'ae ф:,';ру>:;:;ой загрузки а p^.v; ::.:<? с модифнхл::::-:>Г: ;зо траста л v роль ;;;::;:еле:та!хд: ее слое г>.

Сравнительная снонха а.ффок пшносги о'сг-отлснид педгг по харлкторкым для с.х. группопых пЬдопроподоз тс-хнологн-яимаа-агентной и бо-'ро лгентной с ропаслом модификации пока-

а

вала, что предлагаемая технология поз: сократить

расход реагентов, увеличить производительность, снизить себестоимость воды.

Вторая глава посвящена экспериментальны:.'. исследованиям по определению оптимальных технологических параметров процесса очистки воды на модифицированных фильтрах, необходимых для разработки производственной технологии режима

■о

модификации, а также выяснению факторов, влияющих на эф-

■е

фективность применения этой технологии для интенсификации работы очистных сооружений. Представлены результаты лабораторных и производственных исследований, выполненных на очистных сооружениях (О.С.)'ТУ5МВ.

В качестве модифицирующего реагента использован раствор А1,(Б04), с концентрацией Си.р.-С, 1-1, 0%. Процесс фориирования кодифицирующей пленка . из адсорбированных ионов Л13+ изучался на кврцевом лоске, кераызите, горелых породах и полистироле. Исследована природная вода р.Туэлоз, р.Казачий Ерик, р. Волга и ее притоков с предварительной обработкой ее коагулянтом с Дк.=34-7 мг/л I без обработки, т.е. "сырая" вода, со средней ыутностыс М-7-100 ыг/л. . . ": ■

Результаты исследований показали значительное увеличение. адгезионной (задоржиаагаей). способности фильтрующего слоя при обработке последнего малойонцентрироаанньп растЕоро^' коагулянта {модификации), улучшение в 1,2 ■ 2 раза качества фильтрата, увеличение в 2,5 раза продолжительности фильтроцикла и на 30-50% производительност] фильтра.

Анализ полученных данных позволил ' выявить факторы влияющие на эффективность , работы модифицированных филь

троп, ссгноннсми из которых являются концентрация модифици-ру.'х:*,-го раствора С'.гр, условия обработки загрузки (способ модификации, грс-мя контакта загрузки с модифицирующим раствором) , фигзико-у.и.мическагг структура загрузки и состояния осг.отляе.гой води.

Предварительная обработка осветляемой поды коагулянтом стегает эффективность модификации почти в 2 раза.

Модификация фильтрующей загрузки изменяет (замедляет) кинетику нарастания мутности фильтрата, ее характер и удлиняет период полезного фильтрования (рис.1).

Кинетика изменения мутности фильтрата при осветлении кол-

!.не обработанная загрузка; 2.при концентрации модифицирующего раствора 00,1%; 3.00,2%; 4.00,3%; 5.00,4%; 6.00,5%; 7.00,6%; 6.00,7%; 9.00,8%,'

Рис. 1

Исследования похаг-али р.зямотность очистки ноды в одну ступень ка молнфицнеоознни:-: фильтрах, исключая стадию' .-.ред~-арнтел!3нсГ; коагуляции.

В третьей главе рассмотрены вопросы по разработке производственных технологий очистки воды в pesaje модификации, систем их обеспечения и проверки в производственных условиях.

Исследования показали, что снижение дозы коагулянта в сочетании с режимом модификашш, не ухудшает качество фильтрата, средняя мутность которого составляет ~0,37мг/л. По яашим наблюдениям оптимальной для 2-х сту-пенной схемы очистки воды в режиме модификации является Дк=11 мг/л, при которой на 15% увеличивается производительность фильтра и почти на 70% грпчо'-мкость фильтру» — щего слоя с одновременной 50-ти % -..коном;:-. й коагулянта.

Экономически целесообразно интенсифицирона'. ь процесс очистки воды фильтрование:.: путем у 1<ул:;чонпя скорости фильтрации, а но продолжительности фнпьтроцккла. Кодификация позволяет вест:: фильтрование с пом .-.us.-hüí:.-.':: скоростями, а также ь ре;киме убива-сцеп корост::., с начальной скоростью Va" -12-15 м/ч и коночь vn - 3-:. :.:/ч. При таком роззше, за счет buco кой качал:..нгй ск^р.-:-тп фильтрации, воз:.'.о:аю получение большего количества кс-нди-циоиной воды на чистой загрузке, что .сп-:с-у;-ствуст члучению общего качества фильтрата, увеличен.:--; производите"! -кости и грязеемкости фильтра кг 35°ó в сравнении с ре:::::-мом постоянной скорости.

Полеченные результата позволили разр аботать едтима;:;. -ный рехацл очистки природной воды на ск:рг:х фильтрах с. х. групповых водопроводов. • Чистая фил ьт рук та я загрузка (поело промывки) обрабатывается К? с ксн:::.-:тракийй 0, получаемого путем разбавления• кокцентр;гр;ьанкогс раств:;.--.

коагулянта Л12{304)3 с концентрацией 0=10-15% в объеме воли над сернистой загрузкой Л-1? пропускается з толщу фильтрующего слоя для контакта , з течении 3-5 млн (предварительная .модификация). Исходную воду, Ьбработан— ную коагулянтом с Дк=11мг/л, фильтруют•через модифицированную загрузку з регглмо убывающей скорости =12-14м/ч). Фильтроцккл заканчивают по достижении "/л* =3-5м/ч или по "проскоку" мутности, когда 1*5ф 5: 1.5мг/л.

Сч11стка золы в оптимальном рехиме модификации позволяет увеличить производительность скорых фильтроэ на 40% и грясеемкость - Солее, чем на 70%.

Разработано три основные технологические схемы очистки поды з регчиме модификации, :-ь'Оср одной из которых за--нент от качества исходной веды и местных условий (рис. 2): дзустуг.еннзя _ с предварительной коагуляцией поды поп: г..темными (на 50"з) дозами коагулянта, рекомендуемая лля г-одп с ¿5 > 15-20 мг/л (слома 2а); доустулоннгя с пр-д в &рн т-* лно й коагулльпей Лз-:-3-5мг/л для снижения воли-чик-г рН исходной --;--':••';■•.:;:/• ••• •: : для г оды с мутностью

до 15 мг/л и высокой рК (схема 26); одноступскная, без предварительной коагуляции, рекомендуемся для зздп с мутностью до 8-10 иг/л и рН--б-7.

Расчет модификации заключается в определении необходимого обработки фильтрующей загрузки объема ИР, по которому определяется типоразмер распределительной системы (РС) растзсра модифицирующего реагента. Основное назначение РС - разномерное распределение КР по фильтругхцей поверхности, что обегпечизает качественную -обработку сернистого слоя. .

Технологический схемы очистки поди и ретине модификации«

11С-1

я),- 1 1.0|-1г/(1

1. -

с

слов

с|1

сь

ПС-11 РЧО ->

О)

НС-1

Л-ймг/л

с

РХ

(а -1 О,)3

спои

1.

Си

РЧ11

но-и

с)

МС-1

>1

С снов Г'

I т

1Ш-Ц

ы

НС1 - насссная станция I подъема; С - смеситель; ?Х - реагент!,-- хозяйство; СПОВ - сооружения предварительного осветления ¡.-одп; Ф - ¿плыр^; Ь'ЧВ - резервуар чистой воды; НС11 - насосная станция II подъема.

J

io

Предложено 5 типов FC, зависящих от айда и конфигурации фильтров. На смесительное устройство эжекторного типа и распределительную систему с одной движущейся перфорированной трубой (рис.З) получены авторские свидетельства. Расчет распределительных систем достаточно трудоемкий, выполняется на О К-' типа ЕС,для чего разработана программа "SETI" на "FORTRAN". PC выполняется в виде отдельных блоков (узлов) для обеспечения технологичности их изготовления и удобства монтажа.

Раафсдглительнзя система с одной

1.реагити;ре!:од; 2лрубопро»од с пифоткектором 3; 4.балка перемс-тепи:!; 5. привод; б.труба штанга; 7.рлсгфе-делптелт.ная труба; Я.шсдь; 9.рсльсы.

Рис. 3

Результаты работы' очистной с.?анцык ТУЗМВ в режк:/е по-дитнк&нин по разраб~таннон технолог;-.!: приведены в таблице!. 5е-г дсг:олн"!тсь:ы-:ых .'/бтеркальных затрат, без увелыче-

Та&лица 1

£иль?роааиКи ноди че-рез модифицированные загрузчк с лоььз:<*к>а&а: скоростями

Индекс Услоьия ОГГ 1ТЬ Результаты ? е з у л ь т а т и с О р a So т к и

филь- филитоопания

т ре- Да за КуТНССТЬ Копцен Ско- Сред- Про- Производи- Грязеемкость

цикл а косиу- осботля- тропил рость Н ДОЛЛ-!- тельность оильтра

г/.ента, о;.: о и филь- тель- фильтра

M г / л БОДЫ, , ÇHL; . трации ность поегь

.V.r/л Раст- !'./ Ч « ИЛЬ - филь-

вора, тсатз, тра-

% м г /л цикла,

ч KVM^ м'7сут r/u¿ кг/сут

__ Г* 23, 0 17, 4 0 о,: 5, S4 0,54 Ö, 0 ' 47,5 5845,0 801, 1 98,5

Гз 23, 0 16, 37 0,1 5, 30 0,55 8, 8 4 G, S 5731,2 7 37,2 90,7

Г.| 23, 0 IG, .¡0 г 6,26 0,54 3, 0 50,1 6159,8 7 94,3 97,7

1—г" 23, 0 15, 60 0,1 &,62~1 0,21 Г~5,5 47, 4 9715,1 1729,6 149, б

г„ 28,0 17, 60 -0,1 9,88 0, 2ÍT"1 4,2 41,5 0507,5 718,8 147, 4

Гп 11,0 4 3,70 0,2 10,42 0,41 3,9 40, 6 5997,4 1759,3 4 32, О

11,0 45,70 0,/. 10, 34 0, 431 3,9 40,3 9921,2 1025,7 4 4 9,1

ния прюиззодстзеник:''. нежностей станция очистки и ие::'н:.'.е раСотк с нодкфпкзцге:: дополнительно нолучаот п средне:.: 22.600 .v.VcyT, что прси'-'.чодптельность тр'л-: сек-

ций (при расч^тно;! производительности одного фильтра '/ 075:/."/сут ¡ , при сохранении отаС'пльного. качестг'.а фильтрата и -•начптольнсП оксно.мини коагулянта.

üp-оцесс модификации легко авто:¡гтиэнруотсн и ьписква-.сс; з с;.т.:ес :ч-у;н."у;з па счпстнол станции агтоматизиреззн-ную с;:стуг.рд:-д;ж;м р':СогзЛ .фил:- трой из диспзтч"рского пункта.

поозитенз тесретич-'-с:-::::.'. изкзканиям по "•опросу струпгуроооразоз.кз:л отгдха кинетики ссзетления зодк подхфиппрс.заннсм ело-.• .\ трук.-.-.еп зазр-узки.

Ссг-етлзнпе роли ото иного: р:и'Л процесс, постоянно нз:.:"'няк>пп:":ся го гранен:; и по то;л:кне загрузки; в оснозе которого силл адгезии и гидродинамическая оСстапсв-

ка 1з слое.

Сек езн::; парзкотрн процесс и осветления води фт :ль трона ние.м езязан': известной зкспснснцпзльпсЛ зазискноотью, пироко испол'-эуог.оП з практическим расчетах окорит: 4пльт-сог;:

С / Со = ехр(-—) (1)

где: С - концентрация ¡занеси :з фил;.трате, нг/л;

Сс - то:;;е в соде, поступающей на оспетление, мг/л; X - толщина фильтрующего слоя, см; Í -продолжительность фпльтропанпя, ч;

CCi¡P - технологические параметр!,', харг.кгеризуюдие условия фильтроцикла. • .

В этом уравнения наибольший интерес предстпэляыт технологические параметры О. л Р, определяемые опытным путем, являющиеся,по нашим наблюдения:.:, основополагающими при изучении кинетики извлечения взвеси из воды и накопления ее в фильтрующем слое.

а - адгезионный показатель, характеризующий интенсивность прилипания взвеси к зернистой загрузко и определяется количес твом загрязнен;:;";, которое коже? прилипну-: ь к зерну исследуемой с- оды при конкретных услечшо: Фильтрования, иначе: а - коэффициент адгезии взвеси к загрузке.

Параметр р учитывает сюпонь снижения зздерж::га;«:-щ«-:-способности фильтрующей среды в т...-чс--нпо времени, по мер-; достижения продольного насыщения зернистого слоя взвесь?.?.

.Существующие методики расчета а и Р ггэяпашют с достаточной достоверностью судить со их усредненных значениях. В силу физико-химической сущности, эти параметры' постоянно изменяются в прострагь гзо (по глубине загруз;:;:) ;: во времени {в течении фпльтроцикла) .

Нами разработана методика определения технологических параметров.« и Р для ручного и машинного счета, позг. г/: щая анализировать кинетику и;-; изменен::--;, путем фиксации значений . а и р в любой момент времен:; фильтрования, :--... любой глубине загрузки, что является клк-чевой г.о:;: .; осмыслении процесса очистки воды филированием.

Анализ результатов более 500 опытов, очистной станции ТУЗ.ЧЗ, на послойной мод-; в условиях, максимально приближенных V: г.: позволил выявить

параметрами, выражаемую уравнением (2)и позволяющую определять величину га и Р для любого- слоя загрузки.

а = схр (р Р) • £5 ? ' (2)

где: 2 и р- расчетные величины.

Совместное рвение уравнений (1) и (2) позволяет найти пару <1 и [) для л-юбого момента времени фильтрации.

Исследование послойной фильтрации позволили уточнить факторы, влияюдие на адгезионную способность зернистой загрузки по изменению пеличннп коэффициента а.

ССрзСотка зернистого слоч раствором А12{504)3 (модификация) способствует уьоличони» <х с 0,013-5 3 (для по оСрзСотгшисй •»л грузки) до 0,097055 (при Смр-0,1/о), и стабили." п:.\"-т '.то --личину на уровне 0, 055617 для интервала оп :".:"ал: а;::: кониенграций КР (0,1-0,';%).

13 ходе эксперименте? постоянно проявляется влияние омпер ! гуры осветляемой воды на эффективность работы мо-ди; ициг овзнных загрузок : на количество адсс-рС: :ро:> а! »«;х ионов модификатора, на коэффициент адгезии (X, на процесс осротл'ЖИЯ воды и накеллония взвеси з фильтрующем слое, наилучшие результаты получены при температуре воды более 25°С.

Исследование послойной фильтрации позволили проанализировать зависимость кинетики изменения мутности очищаемой поды по глубине загрузки от скорости фильтрации и модификации зернистого слоя. В интервале скоростей 5-7 и/ч, рекомендованном СНиР.ом для- скорых фильтров/ четко прослеживается явление вторичного загрязнения воды в необрабо-

тайных загрузках уже через 1,5-2 часа после начала фильтрации), скорость перемещения защитного фронта достаточнс высока, что ведет к быстрому увеличению скорости фильтрации, сокращению продолжительности фильтроцикла.

Иная картина процесса осветления воды на модифицированных загрузках (рис.4). В работе участвуют все слои загрузки, насыщение взвесями которых^ идет равномерно и последовательно, при неизменном качестве фильтрата, соответствующем действующим нормативам. Вторая стадия процесса фильтрации, отрыв ранее прилипших взвесей к зернам загрузки, ко столь' ярко выявлена," скорость перемещения защитного Фронта намного ни;да, чем в случае с необработанной загрузкой.

хСпнеткка процесса осветления воды на модифицированных фильтрах

;з со 23 1гз -

Кривые соответствуют интервалу: 1; 1.5; 2.5; 3.5; 4.5; 5.5; 6.5 часов

Рис. 4

Изучение распределения задерживаемых загрязнений загрузке подтвердили положение ' Д.К.Минца о неодинаково

роли отдельных слоов в процессе извлечения взвеси из води. Общая грязеемкость не модифицированной загрузки, независимо от скорости фильтрации, составляет 70% от взвеси, содержащейся в воде. Грязевая нагрузка на отдельные слои сильно зависит от скорости: чем она выше, тем значительнее роль нижележащих слоев загрузки в этом процессе.

Обработка фильтр ук-щого слоя малоконцентрирозаннь-л раствором коагулянта (модификация) повышает ее адгезионные свойства, тем самым увеличивая и задор~иза:сщую способность, которая достигает 93% от содержащейся з вода взвеси. Нагрузка к- отдельные слои принимает равксморныЛ характер и составляет: для I слоя - 47%; II слоя - 31%; III - 13% и IV -

На грч'к'омкость модифицированной загрузки практик с-с к;-" ке -тли яхт условия оо обработки и скорость фильтрации; зависит сна с: сиуихо-хпмпчесхого состояния очищаемой коды, а ;","!.чно : температуры и мутности. Чем выта тзмперату-ра зон;: , том равномерное распределение задар-тивасмой в в воен. по •.'о;г_!ино фильтрующего слоя.

?азло-::-;н.ие спыонгхх данных по фактору мутности очищаемой вол:-; пог-г-олило выявить несколько интервалов мутности и определить оптимальный для предлагаемо;! технологии: 1530 мг/л, когда загрузка работает полны:.-! объемом с соответствующей послойной грязеемкостью: 50, 31, 14 и 5% при общем высоко:/, проценте задержания взвесииз воды, составляющем 94%. Для этого рэ.-гпмз характерно последовательное енпт.оки!- мутности осветляемой воды: Ми. в>М1>М1::>М111>?'(Г7.

В пятой глазе приводятся показатели эколого-зкономи-ческой эффективности работы очистных сооружений в ре::<имо

модификации и технико-экономическое обоснование разработанной производственной технологии. Весь комплекс исследований работы фильтров с улучшенными поверхностными свойствами зорен фильтрующего материала доказал, что модификация является ресурсосберегающим и наиболее перспективным способом интенсификации работы действующих и шювь строящихся очистных сооружений для групповых водопроводов.

*

Разработанная технологии внедрена на р»..;е очистных сооружений с.х. групповых водопроводов IV ССС "С'.ельхоз-водоснабжение" и показала высокую эффективность это1 о метода (см.табл.2).

Таблица 2

Производственна)! проверка метода модификации на СОВ ТУЭМВ

Показатели Ре:«:м коагуляции. Регшм ; модификации ■•

Мутность осветляемой воды, мг/л 10-19 18-28

Мутность фильтрата, мг/л 0,81 0,28 ' 1

Продолжительность фильтроцикла, ч 8 1 С |

Скорость фильтрации, и/ч 5-7 10-12 !

Производительность . 1

за фильтроцикл, м3 ■ 1968 5412

за сутки, м3/сут .590.1 10324

Грязеемкость загрузки, кг/филь-а 25,9 124,5

Доза коагулянта, мг/л 17,0 2 о

Расход коагулянта

за фильтроцикл, кг • 33, ? т ^ 1 - , А

за сутки, кг/сут 30,3

Затраты на переоборудование сек- [

ции, т.руб - ; с, 6

Reo технологические показатели улучшаются па 30°/о, расход коагулянта снижается на 50-б0°'э при одновременном уьел.'-.-г-'-нии производительности на 30-40% с сохранение!/, необходимого качества фильтра. Общий суммарный экономический эффект составил 930,4 тыс. руб в ценах 1990 года.

По материалам исследований и производственных испытаний подготовлен пакет выходных документов, ' по внедрению режима модификации, включающий технические указания, инструкцию по переводу и. эксплуатации модифицированных фильтров, методику по расчету и монтажу систем МР, комплект чертежей распределительных систем.

В свете современных представлений выбор оптиызльной технологии водоподготозки не возможен без учета природоохранных критериев Функционирования рассматриваемых схем счистки.

Экологическая целесообразность технологии оценивается по количеству вторичных загрязнений, сопутствующих процессу аодоподготовки, поступающих з окружающую среду.

Применение ро;кима модификации способствует решешео ряда экологических проблем. Экологический эффект заключается в оздоровлении окружающей среды на территории станции и вокруг нее,достигается за счет: 1) уменьшения количества применяемого коагулянта, что способствует уменьшению объема реагентного хозяйства и .запаса сухого коагулянта, унижению интенсивности загрязнения поча площадки и окружающей территории химреактивами со сливными и дождевыми водами,в результате атмосферных явлений; 2) использование .единовременной обработки м а л о ко нцо нтр;тро п а иным МР способствует снижению концентрации коагулянта в промывных ' подах, что позволяет использовать их в рыбно-прудовом хо- ,

злйстбс и улучшает экологическую обстановку н прудах накопителях; 3) снижение количества* применяемого коагулянта, уменьшает величину остаточного алюминия в фильтрате, что полог.лтельно отражается на здоровье потребителей.

основные вывели.

о

1. Эг.спор^ентальио-теор^тическпе исследования показали цзлесообразггость прима!-с. ли к ро:клма кодификации фильт-рУ';::;ой загрузки для оптимизации работ:; очпет.н.-.гм станций группой:::: с. :<. ьЪдопрокодов, при от-о\: и Г» раза улучшаются в с о чо;-:нол:.>:-пчоскпо показа".'' .пи станции.

'Л .Устансе. '.кто, что а;;гозпонке (-■н:цер>:"П1:а:-:.;:ая* споссб-ног;'., зернистой г.агг/уз-:;: '<аан ■-■.• тол;.ко от Физикс--ось::сг.ойсть о аа.а '-тепен.: от сьойсть

З-Са: и г;:;::: •.::.'■•■ ; уадии г- ^ ид: тру.а-

слое .

? .С\>р;ьот::а Фильтр,. ■;.•::',■: г с- счон раствором ко "¡гудя: г;-а (меди;иг;ацн;;; ьди.-.ит г;'. то;;ьго за па: саг-йст:-;.

а с р.['..'Ь. япчиаая и:: с;:;и. адгезии), но и на .-.-ннстигу ос-¿'м;тле:1ия код": (еамедлоат скорость нарастания мутности) , а яа.'гч.с на процесс!- структурообраэова.чи.я осадка ь нагрузке.

4 . Эфтсктпннесть реззала модификации загноит о1:- правильного набора оптимально: томнологичесни:-: параметров процесса: концентрации модифицируемо го растьора (0,10, 4%); услоьий обработки флл&тружйой загрузка-.; зелпчини рН'(3-5); физико-химического состояния.осьетднзмоп поди н скоростного рехмма фильтрации .

5.Установлено отрицательное влияние предварительной коагуляции осветляемой поди на работу модифицированных загрузок.

б.Разработанная методика определения изменения параметров фильтрования а и р , харак'"оризу:сдих .поверхность:«; . сьойстза0 загрузки , по глубине зернистого слоя и по про- • дол^нтельностн фильтрации позволяет изучить условия формирования осадка и процесса ссзетления зодч э модифицированных фильтрах.. • •

7 . Разработаны гибкие- экологически-целесообразные технологические схемы очистки зоди з роглхме модификации и системы обеспечен:: их работоспособности с учетом качества исходной води и мести;•: условии.

<З.В результате техлйг.'с-эконоз.згчесхэго обоснования установлено снижение эксплуатационных затрат при регкимо меди гпиапин с однозременным увеличение.'.; спорости ф;шьтра-- цип, произзсдитолзности и грязеемкссти ф:1льтроз, с сохранением качества фильтрата.

■^.Экспериментальные и теоретические' полепи-ния рассматриваемой работы проали многолетнюю проиэьодстноннузо проверку на очистных сооружениях с.х. группогых* водопроводов, которая показала стабильность и наде:хность, про. стоту перезола и эксплуатации. ре:?з;ма модификации при суммарном оконом!г-:есхом эффекте - 980, тис. рублей (в ценах 1590 года).

10.Модификации является . малореагентной - технологией водоподгетозки, предусматрива;х';сГт сокращенно дозы : гли полнил отказ от применения коагулянта, что позволяет в значительней степени решить экологическую проблему по за. 1д:те зодоемоэ от гидр зк~нднь:х осадков, ■ по снижению содер-

тканин остаточного алюминия в фильтрате и пседотвра'де(чих образования мертвы;: зон при его складировании на поверхности земли.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Оводов В.С.,Иванова М.Т.,Чуднэзский С.К.Повышение эффективности работы очистных сооружений групповых с.х. водопроводов//Наука-производство:Сб.ст./НИМИ -Новочеркасск, 1976.

2. Оводова Н.В.»Иванова К.Т., Чудновский С.М. Нош-пле-ние эффективности работы оч'пстных соеру.кениГ; группопн;: с.х. водопроводов//Тез.докл.Научно-производственной конференции 197бг-Новочеркасск, 1976 .

3. Оводова Н.В.,Иванова М.Т. Осветление воды на фильтрах с модифицированной ~агруэк:>й//Экспросс-пн^орма-ция.-М.:ЦБНТИ. Минводхоза СССР, 1978.-Сер.3, выл.2 .

4. Оводова Н.В., Иванова М.Т.,Твердова Л.П. Счистка воды от сероводорода на модифицированных фильт_ ах// Тоз.докл. Всесоюзного совещания/КазНИИВХ.-Алма-Ата,1980.

5. Временные технические указания по применению метода модификации фильтрующей загрузки з практике очистк:! воды для сельскохозяйственного водоснабгония/Млнводхоз СССР, ГУСелхозводоснабжениеНИМИ, ОЮ1ЛУКВ, КазВ!1ИИХ; СостаЕ.Иванова М.Т.,Оводова Н.В. и др.-Новочеркасск,19ÄG.

6. Иванова М.Т.,Чудновский С.М.,Янюыккн Э.Б. Примоне-ние электрокинетических показателей длч очистки сероводородных . вод//Сельскохозяйственное водогнаСчх-нпе и о:-х ана водных ресурсрвгСб.ст./НИМИ.-Новочеркач-ск," 986.

7. Станция очистки воды, работающая в мсд;:;;::-:л-ции:Паспорт каталога. НТД Минводхоза• СССГ//НГД рекоменд--ванные для .использования в мелиорации, и родном хозяйстг--:-ЯУ: Каталог паспортов/ЦБНТИ Минвс хоза, \Z2-V., ОКШУКВ; Сс тт . М.Т.Иванова,К.В.Оводова. -М., 1988.

8. Метод модификации загрузки осветительных фи".ьт-ров, работающих в режиме объег-шого фи-д. тревания: Пат: р -. каталога НТД Минводхоза СССР/ /НТД, ре к г • к д ? а ннке длч :::-пользования, в мелиорации и водном хот^йгтве.ИэгКата-.;. паспортов/ЦБНТИ Минводхоза,- НИМИ, Г-К"/.ЛУКЗ; Сот. Н.В.Оводова,М.Т.Иванова.-М. ,1989.

9. Иванова М.Т. Влияние концентра::;::: меднфихпрух.--:-: раствора на эффект осветления . вгды/' г-еркенгтЕОг■

систем - с.х.водоснабжения и канализации: Сб.научн. тр./йхгипроводхоз.-Ростов на Дону,1983.

10. Иванова М.Т. Исследование факторов,влияющих на о.;фоктипность модификации фильтрующей загрузкн//Повыщс;.чно эффективности ¡использования - водных ресурсов з сельском хозяйстве:Тез.докл.-Новочеркасск,1989.

11. 2чодифпцпровэннко фильтры станции очистки групповых с.х.. водопроводов/Иванова М.Т.,Озодова Н.В.,Масюк А.И. Инструкция по эксплуатации. -Новочеркасск, 1990.

12. Иванова М.Т. Пошс-'ониэ эффективности работы ос-встлительного фктьтра .//. Экологические • проблемы рационального использования и охраны водных ресурсов Северо-Запада Европейской части РСОСР: Тез.доки,- Зологда,1990.

13. Иваново М.Т.' Увеличение грягоемкости фильтругшмя загрузок // Зкслогическиэ аспекты мелиорации Северного Кавказа: Тез.докл.- Новочеркасск,1990.

14. Иванова М. Т. Автоматический контроль технологических параметров осветлитольких фильтров // Водоснабжение и канализация. Экологич-зскио проблемы рационального использования и охраны водн.Егх ресурсов Северо-Запада. Европейской части СССР: Мещвуз.сб.научн.ст./ ЛПИ-Ленинград 1990.

15. Иванова М.Т.,Сводова Н.В. Осветлитольнпй .фильтр для :.:р.т:оот>:одних технологий очистки годы // Бодсснзб.тоние и канализация. Экологические' пробл'е:сы рационального использования и охрани водных ресурсов■Северо-Запада Европейской части . СССРгМгщвуз.сб.научн.ст./ЛПИ-Ленинград, 1990. 5

16.' А.С.1690832 СССР, МКИ' В 01 Г 5/04 Смесительное устройстзо/Прибытько Н.Г., Иванова М.Т. и др.(СССР)-N467 4 316/26;заявл.06.04 .89; Опубл. 15.11.91, Егалл. N42

■ 17. А.С. 1430358 СССР, КХИ С 02 Г 1/52,В 01 Д 23/10 Фильтр для очистки воды / Иванова И.Т., Сводова Н.В. и др. "(СССР) - П4101330 - 26; Заязл. 03.06.86; Опубл.' 15.10.88, Б:олл .1138 . '

18. А.С. 1578085 СССР, МКИ С 02 с 3/00 Осзотлитольное устройство / Иванова М.7.,Оводоза Н.В. и др. (СССР) -N441332.7/23-26; Заявл.20.04.88; СлуОл. 15.07.90, В.олл. N26. ' '/'■''.

19. Иванова М.Т., Гридков С.Э.. Малоотходная текноло-. гия осветления води на фильтрах заводского изготовления// Проблемы мелиорации юга России:^ Тез.докл. - Новочеркасск, 1995. " •

Колпгспно в цеча2Ь_1С.С5,97гА Тпгад- ХСОэкЗд. Зака£й 60^ _ _ ^ _ Тлпопя:;зя ШЫА г.його':ар::асск Восг.ойл. ;Лугпансзкш III _ .