Введение к работе
Актуальность темы. В условиях повышения социальных и природоохранных требовании важная роль в обеспечении дальнейшего развития народного хозяйства принадлежит водоподготовке.
С ростом водопотребления возникли объективные предпосылки для широкого использования эвтрофированных водохранилищ как источников водоснабжения. Ухудшение качества воды в них обусловлено внутриводоёмными процессами и нерегулируемым поступлением извне биогенов и органических веществ. Фитопланктон, продукты его жизнедеятельности і и распада отмериих клеток, поступая на водоочистную станцию, создают напряженный нестационарный режим работы всех технологических звеньев, особенно фильтров. При этом уменьшается производительность водоочисткоіі станини, .увеличиваются расходы реагентов и промывной воды, ухудшается качество воды, поступающей потребителям.
Существующий подход к решению возникших проблем очистки воды таких водоемов во многом не отвечает технологическим возможностям сооружений или требует значительных строительных и эксплуатационных затрат. Применение традиционных технологических схем' усложняется низкой их барьерной ролью по отношению к образованию хлорорганических соединений ТГМ, являющихся канцерогенными веществами. Неоправданным является включение в их состав сооружений первой ступени оснетления. Эффективность функционирования одноступенчатых систем водоподготовки в отдельные переїди ухуд-иения качества воды затруднено в связи с высокой грязевой нагрузке Я на фильтры, особенно скорые. Одним из направлений её
снижения является переход на применение более рациональных режимов коагулирования и флокулирования, позволяющих более:полно использовать адсорбционную и адгезионную актирность осадка гидроокиси алюминия.
В связи с этим актуальным является повышение эффективности существующих и разработка новых технологических приёмов, базирующихся на фундаментальных знаниях процессов коагуляции'а'гре-гативно устойчивых примесей в очищаемых водах и их: последующего удаления фильтрованием.
Одним из таких перспективных технологических приемов 'является направленное регулирование адгезионных процессов путём комплексного воздействия коагулянтов и флокулянтов при'различных способах и режимах их ввода с последующим оптимальным фильтрованием через зернистые загрузки.
Работа посвящена разработке комплексного метода управления адгезионными процессами и созданию на его основе эффективной технологии ЕОДОПОДГОТОВКИ.
Гель работы заключается в разработке, исследовании и апробации перспективных технологических приёмов направленного ро-" гулирования адгезионных процессов в зернистой загрузке и созданной на их основе эффективной технологии подготовки питьевой воды.
Для достижения цели ставились следующие задачи:
-
Исследовать особенности формирования качества воды Октябрьского водохранилища и провести аиализ функционирования технологической системы водоподготовки.
-
Исследовать механизмы задержания взвеси и кинетику насыщения порового пространства фильтрующих загрузок при различных
технологических приёмах реагентной обработки.
3. Изучить влияние места и режимов последовательного ввода коагулянта и флокулянта на эффективность работы скорого и тонкослойного радиального фильтров.
-
Создать и исследовать работу смесителя-коагулятора.
-
Разработать технологию обработки во,шиз водохранилищ, основанной на комплексном применении предложенных способов интенсификации работы фильтров,.и определить наиболее эффективные режимы озонирования, коагулирования, флокулирования и хлорирования в одноступенчатых схемах очистки.
б. Разработать методику управления процессами водоподго-товки.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработаны новые технологические приёмы направленного регулирования адгезионных процессов в фильтрующих загрузках комплексным воздействием прерывистым импульсным дозированием коагулянта и флокулянта в надэагруэочном пространстве фильтра, обработкой коагулированной суспензии в смесителе-коагуляторе с пористыми полимербетонными перегородками;
получены новые результаты, дополняющие теорию фильтрования и расширяющие представление о механизме задержания взвеси и кинетике насыщения осадком ыежэернового:. простанства фильтрующих загрузок, выявлены закономерности изменения свойств осадка в процессе фильтрования, установлено влияние пара* метров прерывистого коагулирования и флокулирования и их соотношений, а такжсм времени контакта коагулянта с водой до поступления в загрузку на основные технологические характеристики работы фильтров;
6.
предложена технология обработки маломутных, малоцветных вод из' водохранилищ с использованием микрофильтрования, озонирования, автоматического прерывистого введения растворов коагулянта и флокулянта, обрабо'тки воды в смесителе-коагуляторе и фильтровании на скорых или радиальных фильтрах, обеспечивающая получение качества воды, соответствующего ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая";
экспериментально выявлены оптимальные пределы параметров поочередного прерывистого ввода коагулянта и флокулянта, получены эмпирические зависимости для определения оптимальных доз озона и коагулянта, предложена структурная модель управления технологическими процессами по этапам очистки, позволяющая оптимизировать работу одноступечатых схем водо-подготовки регулированием несколькими параметрами управляющих воздействий; ' . "
- разработана система автоматического дозирования коагулянта и флокулянта в прерывистом режиме, основанная на управлении вводом реагентов по расходу и мутности фильтрата.
Практическая ценность. Разработанная и испытанная технология очистки вод из эвтрофированных водоёмов с использованием предварительного озонирования,новых устройств и приёмов направленного регулирования адгезионных процессов позволяет интенсифи-
н пировать водоподготовку и получить воду птьевого качества.
Предложенная технологическая схема установки с тонкослойными радиальными фильтрами рекомендуется для применения в системах водоснабжения сельских населенных пунктов,плавательных бассеЯ-
7 нов, строительных, площадок и т.д. Установленные конструктивные особенности и полученные технологические параметры существенно дополняют рекомендации по проектированию и эксплуатации фильтров.
Реализация результатов. Результаты исследований внедрены на Ингулецкой водоочистной станции г.Николаева при использовании рекомендаций автора по усовершенствованию реагентной обработки воды Октябрьского водохранилища. Экономический эффект от внедрения разработок по интенсификации технологии очистки воды в иенах 1990 года составил 259,9 тыс.руб.
Апробация работы. Основные положения работы доложены и одобрены на следующих конференциях и совещаниях:
ежегодных научно-технических конференциях Херсонского СХИ в 1Э75-19Э1 гг;
на'областной научно-практической конференции (Херсон,К87);
совместном заседании бюро Южного центра АН УССР и его научно-координационного совета по Херсонской области (Херсон,1966);
научно-практической конференции "Учёные Херсонщини - народному хозяйству области в условиях перестройки"(Херсон,1368);
ХХХУІ и ХХХУП научно-технических конференциях (Новочеркасск, 1975 и 1976), научно-технической конференции "Повышение эффективности использования водных ресурсов Северного Кавказа (Новочеркасск, 1988);
XX республиканской научно-технической конференции "Актуальные проблемы водохозяйственного строительства" (Ровно,1975).
Публикации. Основные результаты исследований изложены в 7 публикациях.
Объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав.
списка литературы из 127 наименований и приложений, представлена на 220 страницах машинописного текста. Основное содержание диссертации изложено на 165 страницах машинописного текста, включает 41 рисунок и 26 таблиц.