Введение к работе
Диссертзішя посвяшена изучению процессов отложения осадка в пористых срелах при фильтрации в применении к кольматации фильтров водозаборных скважин и к захвату загрязнений при поверхностном и объемном фильтровании малокониенфированных суспензий в системах водоочистки. Результаты исследований положены в основу построения методики оценки интенсивности кольма-гашюнных процессов фильтров скважин и использованы дтя проектирования станции очистки воды от железа на патронных фильтрах из пористого титана при реконструкции Московского глубокого дренажа.
Актуальность работы. Проблемы экологии и здравоохранения остро стоят во многих регионах мира . Прогрессирующее загрязнение водоисточников сточными и дрснажно-сбросными водами приводит к их деградации и потере как источников водоснабжения. Эсобенно остро эта проблема стоит в регионах орошаемого земледе-іия и горнодобывающей промышленности, а также в крупных горо-зах - мегаполисах, для которых задачи водоснабжения, водоотведе-пия, охраны окружающей среды - воздушного и водного бассейнов -івляются приоритетными. Эта проблема смыкается с проблемой не-юстатка и , как следствие , экономии воды , что заставляет нужды промышленных предприятий в воде удовлетворять за счет очищен-шх бытовых, дренажно-ебросных и условно чистых промышленных ггочных вод. В г. Москве имеется опыт решения этих задач с целью жономии водных ресурсов.
В республике Гвинея проблема водоснабжения заключается в юеепечении качества питьевой воды, а одним го приоритетных за-тшнителей подземных вод является железо.
Цель работы ставилась (1) как анализ причин кольматации інільтров скважин по материалам, собранным в ходе, реконструкции Лосковского глубокого дренажа, и на основе современных положеній теории фильтрования и отложения осадка; (2) как разработка ме-одики оценки интенсивности кольматационных процессов и реко-іендаций по выбору конструкции фильтра скважины дтя снижения брастания и увеличения срока эксплуатации; (3) как научно-боснованный выбор метода очистки дренажной воды от железа и ізучеине возможности использования для обезжелезивапня воды па-ронных фильтров из пористого титана.
Научная новизна. На основе результатов теоретических и экс пернментальных исследований проанализированы факторы, ответсі вешше за шпенсивіюсть кольмагашгонньїх процессов в фильтра скважин с вакуумным водоподъемом (Московский глубокий дренаж проведены исследования вторичной пористой структуры динамич* ской мембраны, образующейся на поверхности пористого титана пр фильтровании глинистой малоконцентрированной суспензии; то строен алгоритм оценки фактора локальной скорости жидкости в гк ристой структуре на масштабе зерна или характерного размер (радиуса поры) и влияние этой скорости на отложение и срыв части осадка: проведены исследования обезжелезивания дренажной вод методами упрощенной аэрации и фильтрования через патроннь фильтры нз пористого титана.
Практическая ценность заключается в методике оценки ш тенсивности кольматационных процессов в различных элемент; конструкции скважины в зависимости от локальных гидродинамич ских параметров течения в пористой среде; в рекомендациях по ві бору конструкций фильтров скважин для Московского глубоко] дренажа; в результатах исследования возможностей патроннь фильтров из пористого титана для обезжелезивания воды и расчс параметров технологического процесса и оборудования.
На защиту выносятся:
аналга современных теорий фильтрации и фильтрования, которь показал, что в этих теориях в явном виде не ставится вопрос (і уровне базовых математических моделей) о влиянии гидродинамич ских параметров фильтрационного потока на скорость вьіпадені взвеси в отдельных элементах конструкции фильтров скважины;
методика экспериментального исследования процесса отложені взвеси при фильтрации через пористую среду, основанная на уче явления начального (порогового) гидравлического уклона;
результаты исследований фильтрования глинистой суспендни чер пористый титан методом начального гидравлического уклона; г. зультаты расчетов в рамках модели капиллярно-пористой среды pi. пределення пор по размерам и изменений этого распределения по v ре отложения взвеси с образованием вторичной пористой структурі
результаты анализа (по литературным данным) особенностей л ведения дисперсных систем в сдвиговых потоках, показьіваїоші
что для многих систем зависимость скорости объемной коагуляции от сдвиговых характеристик потока проходит через максимум;
методика оценки гидродинамических параметров течения жидкости через пористую среду;
результаты расчетов градиентов скорости фильтрационного потока в элементах конструкции фильтров типа МГМИ (каркас, гравийная обсыпка), показывающих, что эти фильтры обладают гораздо меньшими локальными градиентами скорости, а поэтому должны обладать меньшей способностью к кольматации;
результаты экспериментов по опенке возможностей метода простой аэрации для очистки подземной воды Московского глубокого дренажа;
в результаты испытаний патронных фильтров из пористого титана для очистки подземной воды Московского глубокого дренажа;
результаты расчета эколого-экономического эффекта предотвра
щения сброса загрязненных подземных вод Московского глубокого
дренажа.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 4 статьи.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях Московского государственного университета природообустройства в 1993-96 годах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка цитированной литературы и приложения. Объем диссертации составляет 214 страниц; он включает 123 страницы основного машинописного текста, 23 рисунка, 36 таблиц, выводы, список цитированной литературы (92 наименования) и приложение.
