Введение к работе
Актуальность работы. Бассейны с морской водой используются во всем мире: в лечебных и оздоровительных целях, для плавания, а также содержания морских животных. В зависимости от назначения объемы воды в чашах могут достигать от единиц до нескольких тысяч кубометров. В связи с отсутствием в России водозаборов с качеством воды, удовлетворяющим потребителей, и постоянным внесением в воду органических загрязнений от пользователей, остро стоит проблема непрерывной очистки воды бассейнов. Рациональным решением является очистка воды в оборотном цикле, что значительно сокращает объемы сбросов.
В то время, как и зарубежная, и отечественная индустрия бассейнов с морской водой увеличивается, развивается и совершенствуется в соответствии с растущими потребностями и возможностями населения, применяемые в соответствии с устаревшими стандартами технологии не обеспечивают требуемого качества очистки и обеззараживания воды.
Применение современных методов позволяет добиться приемлемого качества очистки оборотных вод бассейнов при минимальных количествах вносимых химикатов, однако без автоматического управления процессом имеют место периоды передозировок реагентов или низкой эффективности. Поэтому к решению проблемы необходимо подходить комплексно, производя одновременно внедрение новых технологий и управление процессом очистки оборотных вод бассейнов.
Вышеизложенное определяет актуальность настоящей работы.
Цель работы. Повышение эффективности очистки оборотных вод в бассейнах с морской водой на базе теоретико-экспериментального обоснования принципов технологии и управления процессом водоочистки.
Поставленная цель предопределила постановку следующих задач:
- разработка классификации систем водоподготовки бассейнов с морской водой в замкнутом цикле;
- теоретическое обоснование оптимальной технологии очистки оборотных вод для бассейнов с морской водой;
- обоснование выбора параметров окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), рН и rH2, как определяющих при управлении процессом очистки оборотных морских вод;
- экспериментальное определение зависимости ОВП в бассейнах с морской водой при обеззараживании хлорсодержащими реагентами от факторов, влияющих на него, и промышленное апробирование управления обеззараживанием по ОВП;
- разработка регулируемого смесителя для ввода реагентов в оборотную систему очистки морской воды с возможностью автоматического управления;
- разработка и апробирование технологии очистки оборотных вод для бассейна с морской водой при постоянном внесении органических загрязнений без применения хлора;
- разработка технологии очистки оборотных вод в бассейнах с морской водой, рекомендаций по проектированию систем их водоподготовки и применению оборудования автоматического контроля и управления.
Основная идея работы состоит в обосновании и применении параметров ОВП, рН и rH2 для управления в автоматическом режиме процессом очистки оборотных вод бассейнов с морской водой.
Методы исследований включали: аналитическое обобщение известных научных и практических результатов, методы математического планирования эксперимента, моделирование изучаемых процессов на испытательных установках, оснащенных контрольно-измерительными приборами. Оптические и физико-химические методы анализа воды бассейнов с морской водой проводились в лабораторных, полупроизводственных и производственных условиях. Обработку экспериментальных данных вели методами математической статистики и корреляционного анализа.
Достоверность полученных результатов обоснована моделированием изучаемых процессов, планированием необходимого объема экспериментов и подтверждена удовлетворительной сходимостью полученных результатов, выполненных в лабораторных и производственных условиях с расчетными зависимостями в пределах погрешности =±10% при p=0,95.
Научная новизна:
- разработана классификация систем водоподготовки бассейнов с морской водой в замкнутом цикле;
- экспериментально установлены статистически значимые факторы, влияющие на изменение ОВП воды бассейна с морской водой при обеззараживании хлорсодержащими реагентами;
- впервые эмпирически установлена зависимость концентрации свободного хлора, ОВП и рН, позволяющая регулировать обеззараживание воды в бассейне в автоматическом режиме;
- впервые обосновано оптимальное значение показателя rH2 для бассейнов с морской водой.
Практическое значение:
- разработана технология очистки оборотных вод для бассейнов с морской водой при постоянном внесении органических загрязнений без применения хлора и способ контроля её качества по ОВП;
- разработана, защищена патентом РФ и внедрена технология очистки оборотных вод бассейнов с морской водой и управления дозированием химреагентов по ОВП и рН, стабильно обеспечивающая требуемую эффективность;
- предложена и внедрена конструкция регулируемого смесителя для ввода реагентов в оборотную систему очистки морской воды;
Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы:
- использованы в проектах ООО «Аква Инжиниринг» (г. Ростов-на-Дону), ООО «Проектная фирма АВС» (г. Анапа), ООО «Новая РАСА» (г. Ростов-на-Дону);
- внедрены ООО «Аква Инжиниринг» при оборудовании системами очистки воды следующих объектов: бассейн с морской водой сан. «Тихий Дон» в п. Лазаревский (2011 г.), «Дельфинарий-океанариум в г. Анапа» (2009-2010 гг.), «Дельфинарий в п. Небуг» (2010 г.), «Дельфинарий в п. Голубицкая Краснодарского края» (2010-2011 г.);
- внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет».
На защиту выносятся следующие основные положения:
- концентрация остаточного активного хлора и рН воды обусловливают показатели ОВП воды в бассейнах с морской водой при обеззараживании хлорсодержащими реагентами; температура, солесодержание и концентрация связанного хлора оказывают незначительное влияние на изменение ОВП;
- следует вести управление дозированием хлорсодержащего реагента в автоматическом режиме и поддержание минимальной концентрации хлора в бассейне 0,10,3 мг/л по найденной эмпирической зависимости концентрации остаточного хлора от ОВП и рН с использованием программируемых контроллеров;
- следует производить введение коагулянта в систему очистки оборотных морских вод перед напорными зернистыми фильтрами с применением регулируемого смесителя;
- следует производить оперативный контроль за качеством воды по показателю rH2, значения которого для бассейнов с морской водой должны быть в пределах 30,540,6; оптимальное значение 36,6; отклонения свидетельствуют о необходимости изменения показателей воды и управления процессом её очистки;
- смена или ударное обеззараживание морской воды в бассейне для содержания животных без применения хлора требуется при снижении ОВП ниже нуля, В.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на: Международной научно-практической конференции института инженерно-экологических систем РГСУ (г. Ростов-на-Дону, 2010, 2011 г.), «Техновод-2011» (г. Чебоксары).
Публикации. По результатам исследований опубликованы 8 печатных работ, в том числе - 2 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 1 патент РФ.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов. Работа изложена на 164 страницах машинописного текста, включает 47 рисунков, 29 таблиц и 6 приложений. Список литературы представлен 133 источниками.
