Введение к работе
Актуальность темы. Магистральные водоводы групповых систем водоснабжения, особенно расположенные в Северном и Западном регионах Казахстана, являются единственными источниками хозяйственно-питьевой воды для многих сотен сельских потребителей. Поэтому от технического состояния водопроводов и их надежного функционирования в целом зависит уровень сельскохозяйственного водоснабжения населенных пунктов.
Как показывает многолетний опыт эксплуатации, эффективность применения стальных труб определяется степенью корродированное их химическими и механическими отложениями. При интенсивной коррозии внутренней поверхности резко снижается пропускная способность трубопроводов (до 80 %), уменьшается проектная толщина стенок труб (на 3... 5 мм) и повышается аварийность на трубопроводах. Транспортируемая вода усиленно обогащается железом и принимает затхлый запах, создаются благоприятные условия для развития бактерий.
Снижение прочности стенок труб при длительной эксплуатации не всегда позволяет производить очистку коррозионных отложений с использованием известных механических и гидромеханических установок.
В отношении эффективного решения данного вопроса, как в настоящее время, так и в перспективе большой научный и практический интерес представляет широкое использование антикоррозионной защиты труб на стадии эксплуатации путем создания на поверхности металла защитных и пассивных пленок непосредственно из коррозионной среды химическим способом.
Необходимость улучшения качества воды, в том числе минерализованной, требует отработки технологических схем их очистки и усовершенствования конструкции опреснительных установок в соответствии с современными требованиями сельскохозяйственного водоснабжения.
Исходя из вышеизложенного следует, что вопросы направленные на предотвращение коррозии, солевых отложений, а также улучшения процессов очистки и опреснения воды с использованием экологически чистых мембранных технологий, являются актуальными.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с темой научно-исследовательской работы по программе «Разработка научных основ создания новых комплексонов и их применение в нефтяной промышленности» в рамках фундаментальных исследований МОиН РК (N Гос.регистрации 0197 РК 00486).
Целью настоящей работы является усовершенствование и отработка технологии ингибиторной защиты внутренней поверхности трубопроводов от коррозии и отложений, электродиализного метода опреснения минерализованных подземных вод.
Задачами исследований являлись: анализ современного состояния водоводов и технологии их антикоррозион-
ной защиты, способов очистки воды;
установление коррозионных процессов при транспортировке воды и поведение стали в воде;
разработка оптимальных составов ингибирующих композиций на основе комплексонов, а также технологических схем их использования;
разработка электродиализатора с улучшенной гидродинамикой и рациональной конфигурацией межмембранных прокладок с удовлетворительной системой распределения потоков;
опытно-промышленная отработка предложенной технологии и локальной контейнерной опреснительной установки.
Научная новизна:
разработана и освоена технология ингибиторной защиты трубопроводов от коррозии и отложений сульфатных солей с использованием органических эфиров фосфорной кислоты;
установлен механизм защитного действия разработанных реагентов и параметры антикоррозионной обработки.
установлен оптимальный состав ингибиторной композиции из 70% комплексонов и 30% полиакриловой кислоты и экспериментально раскрыт процесс взаимодействия их с потоком;
отработана технология двухступенчатого опреснения в проточном режиме для получения питьевой воды; ;
предложены конструктивные решения очистки и опреснения поверхностных и подземных минерализованных вод методом ионного обмена и мембранной технологии.
Практическая ценность работы. Использование разработанных композиций резко снижают коррозионную активность исходной воды и предотвращают отложения в трубопроводах. Срок службы водоводов увеличивается в 2...3 раза за счёт повышения эксплуатационной надежности. Широкое внедрение опреснительных установок контейнерного типа и блока фильтров для очистки воды позволит улучшить качество питьевой воды в экологически сложных условиях с наименьшими затратами.
Автор выносит на защиту:
результаты исследования усовершенствованной технологии ингибиторной защиты внутренней поверхности трубопроводов от коррозии и солеотложе-ний;
оптимальный состав ингибирующих композиций (70% комплексонов и 30% полиакриловой кислоты) и технологические схемы их использования;
опытно-промышленные данные по использованию электродиализатора с улучшенной гидродинамикой и рациональной конфигурацией межмембранных прокладок.
результаты испытаний технологической схемы и конструкции опреснительной установки контейнерного типа с автономным источником питания.
Методы исследований. Исследования ингибиругащей способности предлагаемых комплексонов и композиций проводились в статических условиях как гравиметрическим (ГОСТ 9.502.-82. «Ингибиторы коррозии металлов для водных систем. Методы коррозионных испытаний»), так и электрохимическими методами. Стабилизирующую способность ингибиторов определяли в статических и динамических условиях при различных температурах. Содержание катионов солей жесткости изучали комплсксонометрическим методом, потенциометрическим титрованием согласно Государственным стандартам.
Реализации работы. На основе результатов исследований разработаны и рекомендованы оптимальные концентрации ингибиторов солеотложений и коррозии. Внедрены четыре очистные установки УОВ-0,2 на водоводе Астра-хань-Мангистау и одна опреснительная контейнерная станция в поселке Ур-кендеу Казалинского района Кзылординской области.
Публикации и апробация работы. Основные результаты опубликованы в 5 печатных работах, в том числе 3 статьях, 2 тезисах докладов на Международных симпозиумах (Женева - 1998 г., Алматы - 1999 г.).
Объем н структура работы. Диссертация изложена на 125 страницах машинописного текста, иллюстрирована 29 рисунками и 20 таблицами и состоит из введения, пяти глав, выводов и списка использованных источников из 162 наименований и приложения.
