Введение к работе
Актуальность темы. Вода -неотъемлемое условие существования, здоровья и активной деятельности человека. Будущее человечества в определенной степени связано с перспективой сохранения и возобновления экологически чистых водных ресурсов. Организация доброкачественного хоз-питьевого водоснабжения сельского населения имеет большое народнохозяйственное и социально-экономическое значение.
Технологические схемы сельскохозяйственного водоснабжения существенно отличаются от традиционных городских. Это объясняется значительной рас р^доточенностью размещения населения вокруг источников воды. В условиях нашей республики большая часть сельскохозяиственого во-допотребления производится из подземных источников.
Президент и правительство Республики Узбекистан наметили долгосрочную Программу обеспечения сельского населения качественной питьевой водой, которая сегодня начала успешно реализовываться. При этом необходимо подчеркнуть, что реализация этой программы и организация доброкачественного хоз-питьевого водоснабжения населения включает в себя большое количество разнообразных аспектов. Этс касается источников воды и их охраны от загрязнения, технологии обработки воды на сооружениях во-доподготовки, разных способов очистки '» обеззараживания питьевой воды, транспортировки её потребителям, норм водопотребления, нормативов качества питьевой воды и многих других вопросов. Обеспечение эпидемиологической безопасности питьевой воды является одной из основных задач гигиены сельского водоснабжения, которая решается в водоподготовке путем её обеззараживания. В последние годы получила широкое распространение практика обеспечения малых сельских населенных пунктов водой из артезианских скважин. Большинство подземных источников питьевой воды имеют незначительную минерализацию, но отличаются определенной микробной загрязнённостью. Для снижения бактериальной загрязненности возможно использовать хлорирование, озонирование и ультрафиолетовое облучение. Однако реализация этих способов требует больших "материальных затрат на строительство и эксплуатацию (хлорирование и озонЧрование). Кроме того, хлор образует в воде сложное канцерогенное соединение "диоксин". Использование ультрафиолетовбго облучения ограничивается малой производительностью этих установок. Кроме того, установки ультрафиолетового облучения отличаются большой эксплуатационной ненадёжностью. Наиболее перспективным с научно-технической точки зрения представляется использование импульсных магнитных полей. Способ отличается большой бактерицидной эффективностью, малой, энергоемкостью и безреагентностью. Практически электроимпульсные магнитные установки можно использовать для обеззараживания питьевых вод артезианских скважин с любой производительностью. Поэтому можно считать, что научные исследования направ-
ление на повышение эффективности процесса обеззараживания подземны: ^вод с использованием энергосберегающих электроимпульсных установок являются актуальными и имеют важное значение для сельскохозяйственной водоснабжения.
Связь работы с научными программами. Работа выполнена в рам ках государственной научно-технической программы (ГНТП 15.2.4) ГКН' РУз "Создание и внедрение новых способов очистки природных вод дл питьевого водоснабжения" (1993-1996 г) и в соответствии с планом научи исследовательских работ ТИИИМСХ на 1991-1995 г. и 1996-2000 г.
Цель і. задачи исследований. Цель диссертационной работы повисить эффективность обеззараживания подземных питьевых вод и разра ботать энергосберегающую импульсную электромагнитную установку.
Для достижения укианной цели были поставлены и решены следую щие научно-технические задачи:
обосновать целесообразность использования различных видов магнитны полей и экспериментально исследовать степень их влияния на процессі обеззараживания подземных питьевых вод;
получить математическую модель, описывающую процесс обеззаражива ния подземных питьевых вод импульсными магнитными полями и обос новать её оптимальные параметры;
разработать методики расчетов импульсных генераторов с различным накопителями энергии и схему предлагаемой установки;
оценить эффективность процесса обеззараживания подземных питьевы
вод импульсными магнитными полями и разработать прикладную мете дику для определения параметров рабочего органа;
произвести производственные испытания и расчет экономической эффе*
тивности способа обеззараживания воды НЧИЭМП.
Научная новизна полученных результатов. Предложен способ обрг ботки питьевых вод импульсными электромагнитными полями, техническа новизна которой защищена патентом РУз № 5812; изучена эффективное! влияния различных видов магнитных полей на микробную загрязненное? подземных питьевых вод; получена математическая модель процесса обезз; раживания воды и обоснованы её оптимальные параметры; на основанії теоретических и экспериментальных исследований источников с емкостнь ми и индуктивными накопителями энергии, разработана схема импульсно электромагнитной установк'и; научно обоснована эффективность процесс обеззараживания с использованием методов теории массового обслужи»; ния; разработана номограмма для определения параметров рабочего органа
Методика исследования. В работе использовались гигиенически' бактериологические и статистические методы исследований. Бактериолоп ческие показатели определялись на базе института "Гигиены, санитарии профзаболеваний" Минздрава Республики Узбекистан и Ташкентской обл; стной саі^пидемстанцин. Для получения математической модели процесс
сследоваїшя проводились методом полного факторного эксперимента. Оп-имальные параметры определялись по методу Хука-Дживса. Индукция пектромагнитного поля измерялась Теслометром типа "УТ-2М" її осцилло-раф..мС1-90.
Практическая значимость. Практическая значимость полученных ре-ультатов исследований состоит в обосновании технологий электроимпульс-ого магнитного обеззараживания подземных питьевых вод. Разработанная пектроимпульсная магнитная установка позволит в оптимальном режиме аботы повысить эффективность обеззараживания до 95-97 %, при среднем ниженни удельных энергозатрат в 4,5 раза по сравнению с ультрафиолето-ым иСлученисм. Полученные данные оптимального процесса обеззаражи-ання с использованием низкочастотного импульсного электромагнитного оля и методики расчетов импульсных генераторов с емкостными или ип-уктивными накопителями энергии могут быть использованы при разра-отке проектов сельскохозяйственного водоснабжения. Предложенная схема мпульснои электромагнитной установки может быть применена при создает серийных образцоп.
Результаты исследований апробированы в колхозе имени Амира Тиму-а Бостанлыкского района; АО «Ускунакурувчи» Зангиатипского района; в анатории «Ботаника» Кибрайского района; в Газалкентском спиртоводоч-юм заводе Ташкентской области.
Основные положения диссертации, йыноснмыс на защиту. результаты сравнительных исследований влияния различных видов магнитных полей на микробную загрязненность воды;
математическая модель процесса обеззараживания подземных питьевых вод импульсными магнитными полями и её оптимальные параметры; методики расчетов импульсных генераторов с емкостными и индуктивными накопителями энергии;
оценка эффективности электроимпульсной обработки с использованием теории массового обслуживания; 1 номограмма для определения основных параметров рабочего органа.
Апробанип работы. Основные материалы диссертации доложены и бсуждены на: научно-технической конференции "Проблемы выработки 'лсктрической энергии и вопросы электротехнологпи машиностроения и іругих отраслей народного хозяйства Республики Узбекистан" г. Ташкент 992 г; научно-технической конференции "Кншлок хужалиги ншлзб чнка-пішида энергоресурелардан самаралн фойдаланиш" Ташкент 1993 г; между-іародной научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов Молодежь и ее вклад в пауку в период реформ" г.Лкмола (Казахстан) 1996 г; 'Кншлок па.сув хужадигида электр .энергияемдан самаралн фойдаланшп". іаучно-производствепная конференция г. Ташкент 1997 й; международно:! іаучно-іехннчсской конференции "'Энергосбережение в сельском хозяйстве", Москва !99Х г; на научном семинаре ТИИИМСХ по спениальнч' .
05.20.02 -"Электрификация сельскохозяйственного производства"; на научном семинаре отраслевой научно-исследовательской лаборатории "Разработка экологически чистой энерго и ресурсосберегающих технологий и технических средств при возделывании сельскохозяйственных культур" ОАО "БМКБ Агромаш компании Узсельхозмзшхолдинг"; на заседании кафедры "Теоретическая и общая электротехника" Ташкентского государственного технического университета имени А. Р. Бируни; на научном семинаре института энергетики и автоматики АН Республики Узбекистан.
Опублпкованность результатов диссертации. Основные результаты диссертации опубликованы в двух статьях научных журналов, в шести статьях сборников научных і труп >в, в двух тезисах научно-технических конференций и в патенте Республики Узбекистан.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы из 150 наименований и 10 приложений. Изложена на 120 страницах машинописного текста, включая 26 рисунков и 11 таблиц.
