авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |

Специфика нецентрализованного водоснабжения в условиях тывы

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

БАХТИНОВА ЧЕЙНЕШ ОЧУР-ООЛОВНА

СПЕЦИФИКА НЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

В УСЛОВИЯХ ТЫВЫ

Специальность 05.23.04 – Водоснабжение, канализация,

строительные системы охраны водных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург

2008

Работа выполнена на кафедре водоснабжения ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Ким Аркадий Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Аюкаев Ренат Исхакович

кандидат технических наук, профессор

Акимов Леонид Иванович

Ведущая организация: ЗАО «ПИ «Ленинградский водоканал

проект»

Защита состоится «____» декабря 2008 г. в _____ часов ____ мин на заседании диссертационного совета Д 212.223.06 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4, зал заседаний.

Тел./факс: (812) 316-58-72, E-mail: rector@spbgasy.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет».

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенных печатью) просим направлять по адресу 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4. Тел./факс: (812) 316-58-72

Автореферат разослан «_____» ноября 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета В.В.Дерюгин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Актуальность работы. Древняя Тыва является одной из молодых и интенсивно развивающихся республик Российской Федерации. Значительная территория республики (могли бы разместиться Дания, Голландия, Бельгия и Швейцария вместе взятые) и её малочисленное, но рассредоточенное население требуют особого подхода к проектированию инженерных систем и сооружений. Развитию и преобразованию республики с богатыми природными ресурсами и уникальным культурным наследием в один из крупнейших туристических центров Азии препятствует недостаточное развитие инфраструктуры.

На большой территории республики рассредоточены многочисленные населённые пункты, отдельные поселения людей. В республике площадью 170,5 тыс. км2 проживают 310,3 тыс. чел., из них 161,1 тыс. чел. (более 50%) сельского населения.

По причине относительно высокой стоимости и доступности централизованное водоснабжение в республике осуществляется только в некоторых плотно населённых пунктах. Развитие водоснабжения в Тыве осложняется её суровыми природно-климатическими условиями, продолжительными периодами низкой температуры, сейсмической активностью, а также полным промерзанием в зимний период многих поверхностных водоёмов.

Обеспечение населения качественной питьевой водой в необходимом количестве является одной из главных государственных задач современности. Для республики Тыва одной из важных проблем, направленных на повышение уровня жизни людей, является снабжение рассредоточенных населённых пунктов качественной питьевой водой.

Для рассредоточенных на значительной площади республики населённых пунктов источником для хозяйственно-питьевого водоснабжения являются подземные воды. Качество этих подземных вод в основном удовлетворяет требования СанПиН, однако ряд некоторых показателей отличаются от стандарта на питьевую воду. Решение этой проблемы в условиях нецентрализованного водоснабжения в настоящее время без проведения необходимых научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) не представляется возможным.

Исследования особенностей нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, очистка воды подземных источников, неудовлетворяющих требованиям СанПиН, с помощью местных природных минералов в качестве фильтрующей загрузки при очистке на простых и надёжных в эксплуатации водоочистных установках являются актуальными в перспективе развития нецентрализованного водоснабжения в условиях Тывы.

Целью работы являются исследования особенностей нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, выбор целесообразных методов очистки подземных вод, а также рекомендации результатов работы к внедрению на основе проведённых исследований.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

  • анализ существующих систем водоснабжения на территории республики Тыва;
  • исследования особенностей нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения и анализ качества подземных вод;
  • проведение экспериментальных исследований технологии очистки подземных вод на местных фильтрующих материалах на лабораторных и опытно-производственных установках.

Научная новизна работы состоит в следующем:

  • дан анализ существующих систем водоснабжения на территории республики Тыва, исследованы особенности нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения и анализ качества подземных вод;
  • проведены исследования по очистке подземных вод на лабораторной установке: аэратор с трубчатой насадкой – фильтр с загрузкой МЖФ;
  • проведены комплексные исследования осветлительно-сорбционной цеолитовой загрузки для очистки подземных вод от железа, марганца и бария;
  • получены результаты исследований на опытно-производственной установке: аэратор с трубчатой насадкой – скорый фильтр с цеолитовой загрузкой для очистки подземных вод от сероводорода, железа, марганца и бария.

Практическая ценность:

  • впервые проанализированы существующие системы водоснабжения на территории республики Тыва, исследованы особенности нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения и анализ качества подземных вод;
  • проведены исследования по очистке подземных вод на лабораторной установке: аэратор с трубчатой насадкой – фильтр с загрузкой МЖФ;
  • исследования физико-химических и технологических свойств природного цеолита показали, что за счёт высокой межзерновой пористости цеолит позволяет увеличить продолжительность фильтроцикла и сократить расход воды на промывку фильтров. При этом выявлены сорбционные свойства цеолита, благодаря чему в процессе пусконаладочных работ удалось без потери качества очистки подземных вод от бария снизить расчётную дозу реагента в 2 раза;
  • получены результаты очистки подземных вод (дегазация, обезжелезивание, удаление бария) на опытно-производственной установке: аэратор с трубчатой насадкой – скорый фильтр с цеолитовой загрузкой. Трёхлетняя практика эксплуатации установки свидетельствует о её работе в рекомендованном режиме при обеспечении требуемого качества очищенной воды.

На защиту выносятся:

  • анализ существующих систем водоснабжения на территории республики Тыва, исследования особенностей нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения и анализа качества подземных вод;
  • результаты исследований по очистке подземных вод на лабораторной двухступенчатой установке: аэратор с трубчатой насадкой – фильтр с загрузкой МЖФ;
  • результаты комплексного исследования физико–химических и технологических свойств природного цеолита для очистки подземных вод от железа, марганца и бария;
  • результаты исследований на опытно-производственной установке: аэратор с трубчатой насадкой – скорый фильтр с цеолитовой загрузкой для очистки подземных вод от сероводорода, железа, марганца и бария.

Обоснованность и достоверность исследований базируются на физически достоверных моделях исследуемых процессов очистки подземных вод, а также на экспериментальном материале, полученном на основании исследований, опыте эксплуатации в течение 3-4 лет разработанной технологии и водоочистного оборудования.

Апробация и публикации работы. Изложенные в диссертационной работе материалы докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава

СПбГАСУ (2004-2007гг).

По теме диссертации опубликовано 10 работ, из них 1 – в издании, рекомендованном ВАК.

Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы, включающего 103 наименования. Работа изложена на 148 страницах, содержит 25 рисунков и 17 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе диссертации (Хозяйственно-питьевое водоснабжение Тывы) проведён анализ существующих систем водоснабжения на территории республики Тыва.

Анализ существующей системы водоснабжения Тывы показывает, что централизованное водоснабжение на всей территории республики осуществляется только в 5 крупных (по меркам республики) населённых пунктах. В настоящее время и в ближайшие 30-40 лет в силу своей деятельности для Тывы наиболее востребованной является нецентрализованная система водоснабжения, которой пользуются более 80% населения.

Существующие водопроводные сети республики имеют высокую степень износа, сети некоторых районов имеют практически полную изношенность. Водопотребление по республике значительно снизилось.

На основе данного проведённого анализа были сформулированы задачи диссертационной работы.

Во второй главе (Краткий аналитический обзор) исследованы особенности нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения республики и анализ качества подземных вод.

В гидрогеологическом отношении территория республики относится к крупнейшим артезианским бассейнам и областям Сибири.

Сложное геологическое строение территории республики, разные климатические условия определяют неравномерное распределение подземных вод, обуславливают различия их качественного состава.

Специфика нецентрализованного водоснабжения в условиях Тывы состоит в том, что одни водопотребители используют для питьевых целей неочищенную подземную воду (производится только обеззараживание на водозаборе, причём только в весенне-летний период). Другие водопотребители должны произвести очистку используемых для питьевых целей подземную воду.

Использование подземных вод некоторых участков (в частности участки центральных районов) Тывы для питьевого водоснабжения осложняется высоким содержанием в них растворенных соединений железа и марганца, растворенных газов и других компонентов (табл. 1).

Таблица 1

Основные усредненные загрязнения подземных вод Тывы

№ п/п Показатели качества Величина показателя
1 рН 9,0
2 Жёсткость, мг-экв/л 7,0
3 Fe, мг/л 4,2
4 Mn, мг/л 0,84
5 NH4, мг/л 21,7
6 NО3, мг/л 113,4
7 NО2, мг/л 3,6
8 CO2 48
9 H2S 1,76
10 Al, мг/л 1,12

Поэтому для использования подземных вод хозяйственного-питьевого водоснабжения необходимо довести их качество до требований питьевого стандарта. Также необходима разработка простой и легко осуществимой водоочистной установки с использованием фильтрования, чтобы иметь возможность в качестве фильтрующих загрузок применить высокоэффективные местные фильтрующие материалы.

Третья глава (Современные технологии очистки и обеззараживания подземных вод. Исследования на лабораторной установке.) посвящена современным технологиям очистки и обезжелезивания подземных вод. Приведены результаты экспериментальных исследований на лабораторной установке.

Основополагающими для диссертационной работы по технологии очистки и обезжелезиванию подземных вод являются работы Л.А. Кульского, И.Э. Апельцина, А.А. Кастальского, С.Н. Линевича, Д.М. Минца, В.А. Клячко, Г.И. Николадзе, М.Г. Журба, А.М. Перлиной, К.А. Мамонтова, Н.Д. Артеменок, Ю.Л. Сколубович, В.Л. Драгинский, Л.П. Алексеева, В.В. Дзюбо и др.

Обезжелезивание и деманганация подземных вод Тывы являются важной проблемой. По этой причине проводились лабораторные исследования по очистке подземных вод на экспериментальной установке. Подземные воды, поступающие на водопроводную станцию содержат избыточное количество железа и марганца (табл. 2).

Таблица 2

Показатели качества подземных вод

Показатели качества Исследуемые подземные воды Подземные воды Тывы
pH 7,5 9
Растворенные газы, мг/л
CO2 15 48
H2S 0,60 1,76
Fe 3,1-6,0 3,6
Mn 0,49-0,74 0,84

Целью лабораторных исследований является очистка исходных подземных вод с использованием интенсивной аэрации с трубчатой насадкой, изготовленной из гофрированной полиэтиленовой трубки с последующим фильтрованием через каталитически активный загрузочный материал МЖФ, синтезированный из природного доломита.

В задачу входило испытание синтезированных образцов доломита, при этом параллельно велись сравнительные опыты с традиционным кварцевым песком.

Принципиальная схема экспериментальной установки показана на рис. 1.

 Принципиальная схема-0

Рис. 1. Принципиальная схема экспериментальной установки: 1 – аэратор; 2 – Фильтры №1, №2, №3; 3 – компрессор; И1, И2 – исходная вода до и после аэратора; Ф – фильтрат; В1 – водопровод; К1 – канализация

Аэратор был изготовлен (по типу насадочного адсорбера) из пластмассовой трубы диаметром 100 мм. Подача исходной воды (от трубопровода подачи воды на водопроводную станцию) осуществлялась через распределитель в верхней части колонны, отвод воды из аэратора на фильтры – снизу колонны. По высоте колонны были предусмотрены сетчатые перегородки (решетки), между которыми помещена пластмассовая насадка, изготовленная из полиэтиленовой трубки наружным диаметром 20 мм и длиной 20 мм (удельная поверхность насадки а ~ 250 м2/м3). Под насадкой размещен воздухораспределитель, к которому подводится сжатый воздух от лабораторного компрессора производительностью при противодавлении 0,35 МПа – 420 л/ч.

Фильтры были изготовлены из пластмассовой трубы диаметром 50 мм. Подача исходной очищаемой воды на фильтры предусмотрена сверху вниз, а промывной воды от водопровода (В1) – снизу вверх.

Фильтр №1 был загружен зернистым кварцем; фильтры №2 и №3 – фильтрующим материалом МЖФ, марки АН-1 и АН-2 (табл. 3).

Таблица 3

Характеристики фильтрующих материалов

№ фильтра Загрузка (обозначение) Фрак- ционный состав, мм Высота слоя загрузки, мм Коэффициент неодно-родности загрузки Содержание основных компонентов
Доло-мит СаСо3 MgO
1 Кварцевый песок (КП) 0.5-1.5 600 2
2 МЖФ № 1 (АН-1) 0.5-1.5 770 2 20.0 61.5 18.5
3 МЖФ № 2 (АН-2) 0.5-1.5 820 2 10.0 66.5 23.5

Результаты лабораторных исследований на фильтре с песчаной загрузкой показали, что снижение Fe составило 40 – 45 %, Mn практически не удалялся.

Опыты на фильтрах № 2 и № 3, загруженных материалом МЖФ, показали, что обе загрузки работали практически одинаково эффективно в части удаления контролируемых загрязнений при скорости фильтрования 5 м/ч.

При скоростях фильтрования более 10 м/ч наблюдался систематический вынос марганца в фильтрат.

Приведенные графики зависимостей скоростей фильтрования на фильтрах с исследуемыми загрузками (рис. 2) показывают, что характер изменения скорости фильтрования для всех видов загрузки практически идентичен.

При обработке экспериментальных данных была проведена аппроксимация результатов эксперимента в виде:

где – скорость фильтрования в начале фильтроцикла, м/ч; – время, прошедшее от начала фильтроцикла, ч; – коэффициент, учитывающий замедление скорости фильтрования.

Исследованиями установлены эффективность предварительной обработки воды в аэраторе с трубчатой насадкой и возможность применения материала МЖФ.

Рис. 2. Зависимость скорости фильтрования V от времени фильтроцикла Т: 1, 2, 3 – фильтры №1, №2, №3 (соответственно с загрузками – КП, АН - 1, АН - 2)


Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.