Введение к работе
. Актуальность работы. В коренной перестройке дела охраны природы н защиты окружающей среды одной из первоочередных задач является рациональное использование водных ресурсов. Успешное решение этой задачи требует совершенствования существующих и разработки новых, более прогрессивных технологий забора, транспортирования и очистки воды. Особенно остро эта проблема стоит в регионах Средней Азии и Казахстана при создании систем сельскохозяйственного водоснабжения.
Практика показывает, что особенности гидрологического режима горных и предгорных рек Юго-Востока Казахстана требуют создания специальных водозаборных и очистных сооружений, условия работы которых отличаются от традиционных условий водоснабжения из равнинных поверхностных водоисточников.
Как показали наши исследования, в большинстве случаев задачи очистки воды могут успешно решаться без использования реагентов.
При безреагентной очистке вод применяют в основном двухступенчатые схемы, используя для этого поэтапное осветление в фильтрах, отстойниках н фильтрах, гидроциклонах и фильтрах. При оценке эффективности работы сооружений в качестве экономического критерия принят минимум годовых приведенных затрат. Как показывает практика эксплуатации водоочистных установок, экономически выгодной является технология очистки воды с применением гидро-циклонно-фильтрационных установок. Анализ результатов исследований этих установок показал, что они изучены недостаточно полно и требуют более широких исследований', особенно в части совершенствования конструкции, повышения их эффективности и надежности, расширения их функциональных возможностей. Перспективным является применение гидроцпклонно-фильтрационных установок для забора и очистки природных вод в области орошения, мелиорации и водоснабжения промышленных объектов.
Проведение исследований осуществлялось автором в соответствии с планом НИ ОКР Мннводхоза Казахской ССР по заданию 03.04. Диссертационная работа выполнена в 1987... 1989 гг. под руководством академика Найденко В. В. и д. т. и. Жангарина А. И., которым автор выражает искреннюю благодарность. Автор считает своим долгом поблагода-
рить коллектив лабораторнії гидроциклонной очистки воды Казахского НИИ водного хозяйства за помощь в проведении исследований, изготовлении опытных образцов водоочистных установок и внедрении результатов исследований в производство.
Цель работы — создание высокоэффективных конструкций гидроциклонно-фильтрационных установок, обеспечивающих подготовку воды для систем мелиорации и промышленного водоснабжения в условиях Казахстана.
Достижение указанной цели обеспечивается путем решения следующих задач:
анализ теоретических, экспериментальных и производственных данных по существующим методам безреагентной очистки воды с установлением их преимуществ и недостатков;
обоснование и разработка технологии двухступенчатой очистки воды с применением гидроциклонно-фильтрационных установок;
теоретические и экспериментальные исследования механизма движения двухфазной жидкости в гидроциклонно-фильтрационной установке;
разработка методики технологического расчета гидро-циклонно-фильтрацпонной установки и установление ее технологических параметров;
внедрение гидроциклонно-фильтрационных установок в производство.
Научная новизна работы:
разработаны гидроциклонно-фнльтрационные установки для забора оросительной воды из горных и предгорных реки подачи ее в системы капельного орошения (А. с. 1617089, по заявке № 4760137/23 получено положительное решение Госкомпзобретений на выдачу авторского свидетельства СССР);
установлены закономерности безреагентного осветления природных вод в гидроциклонно-фильтрационной установке с использованием впервые в качестве фильтрующей загрузки местного материала — песка Алма-Атинской области;
получены экспериментальные данные и расчетные зависимости для оценки закономерности изменения технологических параметров модуля гидроциклон-фильтр, работающего последовательно без разрыва струп.
Практическая ценность. Использование результатов позволит:
широко внедрять в сельское хозяйство Юго-Востока Казахстана систем капельного орошения, а также обеспечивать промышленные предприятия технической водой;
уменьшить габариты, упростить конструкцию водозаборных установок и в случае необходимости выполнить их передвижными;
— повысить качество очистки оросительной и технической воды;
— уменьшить стоимость очистных установок по сравнению
с существующими сооружениями.
Практическая реализация результатов. Гидроцпклонно-фильтрацнонная установка с сетчатым фильтром внедрена на системе капельного орошения для подготовки оросительной воды с фактическим экономическим эффектом ПОтыс. руб. Установка с зернистым фильтром внедрена на Бескара-гайской насосной станции для подготовки.технической воды па стадии проектирования. Ожидаемый экономический эффект составляет 31,0 тыс. рублен.
Апробация работы. Основное содержание работы было доложено и одобрено па Всесоюзном совещании «Качество воды для орошения» (Алма-Ата, 1988 г.), Всесоюзной научно-практической конференции «Вклад молодых ученых и специалистов в интенсификацию сельскохозяйственного производства» (Алма-Ата, 1989 г.), научно-практической конференции «Биологические, экономические и экологические основы нормирования водопользования в орошаемом земледелии страны» (Днепропетровск, 1989 г.). Всесоюзной научно-технической конференции «Повышение эффективности использования водных ресурсов в сельском хозяйстве» (Новочеркасск, 1989 г.), Республиканской научно-технической конференции «Использование достижении научно-технического прогресса в области охраны природы Казахстана» (Алма-Ата, 1990 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов н предложений. Включает 199 страниц машинописного текста, 53 рисунка, 38 таблиц, список использованной литературы из 154 наименований и приложения на 15 страницах.