автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Исследования по снижению содержания углекислоты из подземной воды Тюменского региона

На правах рукописи

Болотова Ольга Владимировна

ИССЛЕДОВАНИЯ ПО СНИЖЕНИЮ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕКИСЛОТЫ ИЗ ПОДЗЕМНОЙ ВОДЫ ТЮМЕНСКОГО РЕГИОНА

05.23.04 - Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

»

Нижний Новгород - 2005

работа Выполнена в тюменском государственном архитектурно-строительном университете

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент Жулин Александр Гаврилович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Вдовин Юрий Иосифович, кандидат технических наук, доцент Васильев Алексей Львович

Ведущая организация

ОАО «Институт Тюменькоммунстрой»

Защита состоится 28 октября 2005 г. в 1582 часов на заседании диссертационного совета Д 212.162.02 при Нижегородском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65, корпус 5, аудитория 202.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан » сентября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Е. В. Колосов

г ров-а

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность проблемы. Водоснабжение более 80 % населенных пунктов Тюменского региона осуществляется из подземных источников. Подземная вода по основным показателям, за исключением содержания растворенного железа (повсеместно), марганца и нестабильных свойств, отвечает санитарно -гигиеническим требованиям, предъявляемым СанПиН.

Анализ работы станций обезжелезивания региона показывает, что качество воды по содержанию железа и мутности неудовлетворительно, особенно на тех объектах, где в подземной воде имеются повышенные количества свободной углекислоты. Такое состояние обусловлено тем, что концентрация растворенной углекислоты в малой степени учитывалась (или не учитывалась совсем) при разработке внедряемых технологических схем. Но, на ряде объектов Тюменской области, забирающих подземную воду для хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения, отмечается повышенное содержание углекислоты - 100 мг/л и более, в то время как широко используемые типовые схемы обезжелезивания рекомендуются к применению при ее содержании не более 40 мг/л.

Избыток углекислоты при наличии кислорода, вводимого для окисления двухвалентного железа, в процессе транспортирования очищенной воды в системе водоснабжения приводит ко вторичному загрязнению солями железа в результате коррозионных явлений. Как показал опыт эксплуатации, широко используемый метод упрощенной аэрации позволяет снизить содержание углекислоты на 10 - 20 %, что в количественном отношении недостаточно для повышения значений рН, гарантирующих полноту удаления железа, а в дальнейшем не позволяет избежать коррозионных процессов в водопроводной сети.

Следовательно, для улучшения работы станций обезжелезивания вопросу удаления углекислоты из подземной воды необходимо уделять повышенное внимание при разработке технологических схем по улучшению качественных показателей природных вод.

1.2. Объекты исследования - подземные воды и станции ' обезжелезивания с повышенным содержанием углекислоты в Тюменском

1 регионе.

1.3. Цели и задачи исследования.

Целью диссертационной работы является определение количественных содержаний растворенной угольной кислоты на ряде объектов и разработка оптимальных решений по ее удалению в зависимости от требований технологического и эксплуатационного процесса.

В соответствие с поставленной целью были определены следующие

3аДаЧИ: Р*С "АЦвОвАЛЬВА^

- изучить теоретические закономерности процессср газсраддоедвд^ед *'

С-Пот«! 09

- провести исследования по снижению содержания углекислоты и оптимизации режима аэрации на действующих станциях обезжелезивания;

- получить теоретические зависимости расчета дегазаторов различного типа на основе экспериментальных данных;

- разработать оптимальные решения по удалению углекислоты в зависимости от ее исходного содержания в подземной воде и требований технологического процесса;

- разработатн рекомендации к проектированию, строительству и эксплуатации дегазаторов;

- дать экономическое обоснование практического применения предлагаемых конструкций дегазаторов.

1.4. Научная новизна результатов исследований:

- систематизация методов снижения содержания углекислоты при обезжелезивании воды (на основе литературных и эксплуатационных данных) и установление интервалов применения существующих установок;

- исследованы закономерности процесса десорбции растворенной углекислоты в барботажных и гравийных дегазаторах;

- установлена возможность снижения энергозатрат путем применения барботеров с гравийной загрузкой;

- отмечена целесообразность применения колпачков для равномерного распределения воздуха, взамен дырчатых распределителей;

- получены зависимости для расчета дегазаторов на основе экспериментальных данных в виде критериальных уравнений.

1.5. Практическая ценность результатов исследований:

- улучшение качественных характеристик воды хозяйственно-питьевого назначения в регионе;

- сокращение строительных объемов и снижение энергозатрат при возможности использования существующих технологических схем;

- возможность использования расчетных формул в проектных решениях.

1.6. Достоверность сформулированных выводов и обоснованность рекомендаций обусловлены использованием стандартных химических методов анализа, применением метрологических аттестованных приборов и оборудования, методов планирования эксперимента, выводов критериальных уравнений, сходимостью экспериментальных данных с расчетными.

1.7. На защиту выносятся:

- возможность наличия повышенных содержаний угольной кислоты в подземной воде, обусловленной природными условиями региона;

- тезис о необходимости снижения содержания углекислоты как фактора

влияющего на процессьГ удаления железа и коррозию водопроводных сетей;

■ "

^ -

- обоснование конструктивных решений по снижению количества растворенной угольной кислоты в зависимости от ее первоначального содержания;

- обоснование эмпирических значений коэффициентов десорбции для расчета дегазаторов в условиях Тюменского региона;

- обоснование расчетных формул по ожидаемым содержаниям угольной кислоты в зависимости от принятого метода дегазации (излив, барботаж, барботаж через загрузку).

1.8. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на II научно-методической конференции ТюмГАСА (г. Тюмень, 1997 г.), 3-ем Всероссийском научно-практическом семинаре «Чистая вода» (г. Тюмень, 1998 г.), научно-практической конференции «Экологическая безопасность регионов Урала и Западной Сибири», (Екатеринбург, 1998 г.), 4-ом Всероссийском научно-практическом семинаре «Чистая вода» (г. Тюмень, 1999 г.), И-ой научной конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей (г. Тюмень, 2000 г.), 4-ой Всероссийской научно-практической конференции «Окружающая среда» (г. Тюмень, 2001 г.), Межвузовской научно-практической конференции «За чистую воду» (г. Тюмень, 2001), Межвузовской научно-практической конференции «Вода: Проблемы и решения» (г. Тюмень, 2002 г.), IV научной конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей ТюмГАСА (г. Тюмень, 2004 г.).

1.9. Публикации. По материалам диссертации имеется 21 публикация (10 статей, 11 тезисов докладов на региональных и всероссийских семинарах и конференциях).

1.10. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы из 138 наименований отечественных и зарубежных авторов и 4 приложений. Работа изложена на 161 страницах, содержит 34 рисунка и 21 таблицу.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится обоснование актуальности темы диссертационной работы, кратко изложены результаты проведенных исследований.

В первой главе приводится анализ работы станций обезжелезивания в Тюменском регионе. Опыт работы станций обезжелезивания показал, что степень снижения содержания углекислоты в реальных условиях зависит от метода аэрации и водо-воздушного соотношения. Количество воздуха достаточное для окисления железа не является достаточным для удаления избыточных концентраций углекислоты из воды.

Присутствующая в подземной воде углекислота затрудняет процессы обезжелезивания, так как она концентрируется на поверхности зерен загрузки, препятствуя образованию каталитической пленки, а в ряде случаев способствует локальному растворению образовавшихся неустойчивых гидроокисей двух- и трехвалентного железа.

В процессе обезжелезивания воды с высокой окисляемостью при обработке ее окислителями образуется дополнительное количество углекислоты, как продукт разрушения органических соединений. Кроме того, при окислении 1 мг бикарбоната железа образуется 1,57 мг свободной углекислоты. Следовательно, в зависимости от первоначального содержания растворенной углекислоты и двухвалентного железа в природной воде на выходе станции может наблюдаться такое количество свободной углекислоты, которое в дальнейшем будет отрицательно сказываться на состоянии водопроводной сети и теплового оборудования, вызывая их коррозию.

Рассмотрены существующие методы удаления углекислоты, которые делятся на две основные группы: физические и химические.

Химические методы предусматривают применение реагентов, связывающих ССЬ в воде. Эти методы дорогостоящи особенно при повышенном содержании углекислоты, трудоемки, не технологичны и применяются в основном для коррекции водного режима тепловых сетей и котлов.

Удаление углекислоты из подземной воды предпочтительно осуществлять физическими методами, которые можно разделить на активные и инертные.

К инертному методу относится упрощенная аэрация, осуществляемая с целью насыщения воды кислородом, где процессы выделения углекислоты протекают сопутствующе.

При наблюдаемых эффектах снижения углекислоты из воды с ее высоким первоначальным содержанием при упрощенной аэрации достижение 40 мг/л ССЬ маловероятно, поэтому в практике водоснабжения применяют активные методы дегазации: разбрызгивание воды в воздухе через отверстия или насадки; барботаж воды воздухом через дырчатые плиты или трубы; пропуск воды через контактные или вентиляторные градирни; противоточный барботаж через слой загрузки; вихревые и вакуумно-эжекционные дегазаторы.

Выбор метода дегазации зависит от исходного содержания углекислоты, требуемого эффекта ее удаления, а также от температуры подземной воды.

Во второй главе приведена характеристика подземных вод некоторых районов Тюменского региона. Подземные воды Тюменского региона относятся к Западно-Сибирскому мегабассейну, состоящему из трех основных гидрогеологических бассейнов: кайнозойского, мезозойского и палеозойского, каждый из которых характеризуется как своеобразием условий залегания подземных вод, так и особенностями формирования состава. Воды мезозойского и палеозойского бассейнов имеют высокую степень минерализации и не пригодны для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Одним из основных факторов формирования пресных подземных вод региона

является климат и, прежде всего, баланс тепла и влаги. Значительное количество осадков и сильная промытость почв способствуют формированию пресных вод (кайнозойский бассейн) с минерализацией 0,2 - 0,6 г/л. Для подземных вод региона характерна восстановительная обстановка, основными показателями которой служат наличие железа в двухвалентной форме, метана, углекислоты и отсутствие кислорода.

Другим важным фактором формирования состава подземных вод является заболачивание и наличие обширных болотных систем. Болотные воды характеризуются невысокой минерализацией, гидрокарбонатным составом, пониженным значением рН, повышенным содержанием органических веществ и закисного железа.

В подземных водах Тюменского региона основным источником содержания угольной кислоты являются, прежде всего, процессы окисления органических веществ и фильтрованных гуминовых соединений болотных вод в бескислородной среде, происходящие с выделением С02 как непосредственно в воде, так и в почвах, с которыми соприкасается вода.

Утвержденные эксплуатационные запасы подземных вод Тюменского региона составляют 1,1 млн м3/сут из них для целей водоснабжения в настоящее время используется 14,8 %, в южной части привлечены только 0,2 % от общих запасов.

В третьей главе рассмотрены объекты и методы исследований.

Основными газами подземных вод хозяйственно-питьевого назначения, имеющими значение для формирования их химического состава, являются кислород, углекислота, сероводород, азот. По своему происхождению газы делятся на воздушные, биохимические, химические и радиоактивные.

Растворимость газов в подземной воде зависит от химической природы, температуры, давления и минерализации воды. Равновесие между газами и их растворами в жидкости описывается законом Генри, по которому при данной температуре количество газа, растворяющегося в жидкости, прямо пропорционально парциальному давлению газа над ней. Этот закон применим лишь при низких давлениях и при достаточно малых концентрациях раствора.

Согласно закону Генри, содержание углекислоты в воде, находящейся в равновесии с атмосферой при 0 °С, должно составлять приблизительно 3 мг/л, но в подземных водах содержания СОг является гораздо большими и могут достйгать значений и-10 мг/л.

Исследования по снижению содержания углекислоты проводились:

- разбрызгиванием воды через отверстия над сборным резервуаром (излив);

- продувкой объема воды воздухом (барботаж в свободном объеме);

- барботажем через слой загрузки.

Процессы десорбции углекислоты, связанные с удалением ее избыточного количества из подземной воды, протекают в зависимости от диффузионных и

б

О)

+ (2)

конвективных (массообменных) характеристик устройств, в которых достигается это удаление.

Расчет десорбционных аппаратов основан на втором законе Фика, согласно которому изменение концентрации вещества в элементе с объемом Р сЬс в единицу времени равно

¿с — Л сЬ2

или в пространстве

¿с = с?с

Л дх2+ду2+дг

В движущейся жидкости десорбция газа осуществляется массопереносом за счет турбулизации.

Дифференциальное уравнение скорости десорбции при условии, что движущая сила выражена через разность концентраций, имеет вид:

<Ш = р-(С-Сг)-<&, (3)

где М- количество десорбируемого газа в единицу времени, кг/ч; С - концентрация удаляемого газа в жидкой фазе, кг/м3; Ср - концентрация удаляемого газа на границе раздела фаз, находящаяся в равновесии с парциальным давлением, кг/м3;

^ - площадь соприкосновения жидкой и газообразной фаз, м2; Р - общий коэффициент десорбции, м/ч

Р = -р (4)

ртг и рг - частные коэффициенты десорбции через пограничный слой, соответственно жидкостный и газовый, м/ч; Н- константа Генри.

Количество удаляемого газа определяется из выражения

где ц - расход жидкости в единицу времени, м3/ч.

Интегрирование зависимости (3) в пределах Сет и Свыт по поверхности соприкосновения фаз приводит к уравнению

А/ = /? ■ F • АС, (5)

где АС- средняя движущая сила десорбции, кг/м3.

Для сравнительно малых концентраций газов в воде равновесие в системе жидкость - газ выражается прямой линией и в этом случае АС определяется по формуле

—С"гС-с ' (6)

выя р шх

где Срю и Срвых - равновесные концентрации удаляемого газа в воде, соответственно при входе ее в аппарат и на выходе из аппарата.

Коэффициент десорбции является основным параметром для расчета дегазаторов, так как он обусловливает требуемую площадь поверхности соприкосновения фаз, а, следовательно, и конструктивные размеры -проектируемых аппаратов.

В четвертой главе приведены результаты исследований по удалению > углекислоты из подземной воды различными методами. Исследования

проводились на экспериментальных установках в производственных условиях.

Десорбция углекислоты из неподвижного слоя воды процесс очень 1 медленный, так как движущей силой процесса в статических условиях является

разность парциальных давлений в системе «вода - воздух». Поэтому в целях ее ускорения стремятся улучшить межфазный контакт за счет увеличения межфазной поверхности, более полного использования движущей силы процесса и повышения интенсивности переноса на единицу поверхности.

На ряде станций обезжелезивания увеличение поверхности раздела фаз вода-воздух для снижения содержания углекислоты из воды и обогащения ее кислородом достигается путем разбрызгивания воды через отверстия диаметром 5 - 15 мм над сборным резервуаром. Расчет закрытых брызгальных установок осуществляется методом, предложенным Л.П. Румянцевой, который сводится к определению необходимой величины поверхности струи для удаления требуемого (расчетного) количества углекислоты, согласно которому ожидаемый эффект может достигать 80 - 85 %.

Но сравнительные расчеты ожидаемого эффекта удаления углекислоты с использованием коэффициента поверхностной десорбции показали, что при концентрации углекислоты в подземной воде 30 мг/л необходимая высота падения струи должна в 3 - 4 раза превышать фактическую высоту наших исследований на объектах, т.е. приведенные коэффициенты поверхностной десорбции завышены в 5 раз.

В связи с этим нами проведены исследования, целью которых было выявление взаимного влияния на эффект удаления углекислоты следующих факторов: концентрации углекислоты в исходной воде (Сисх), диаметра отверстия (d), высоты падения струи (h) и определение области применения данного способа дегазации. Анализ полученных результатов позволил сделать следующие выводы:

- свободный контакт воды с воздухом при истечении из отверстий I обеспечивает не более 33 %-ый эффект удаления углекислоты;

- несмотря на больший эффект удаления (на 2 - 3 %) углекислоты для диаметра отверстия 5 мм, рекомендуется устраивать отверстия диаметром 10 мм, ввиду технологичности изготовления;

- в связи с малым эффектом удаления ССЬ излив подземной воды через отверстия, расположенные над фильтром, следует применять при исходном содержании углекислоты не более 50 мг/л.

При дегазации воды барботированием создается большая площадь соприкосновения жидкой и газообразной фаз, благодаря чему происходит интенсификация массообмена.

Рядом авторов приводятся достаточно противоречивые эффекты снижения углекислоты (25 - 80 %) и рекомендации по водо-воздушным соотношениям (1 : 5 - 1 : 60).

Некоторая неопределенность в рекомендациях по назначению водо-воздушного соотношения и малочисленность данных по снижению содержания углекислоты при низких температурах обусловила необходимость проведения дополнительных исследований параметров барботажа с изменением способа распределения воздуха по площади барботера, так как обычно применяются распределители с отверстиями 2 - 3 мм.

Основными задачами исследований были: выявить оптимальный способ распределения воздуха по площади дегазатора; установить влияние скорости противотока, продолжительности барботажа и водо-воздушного соотношения на эффект снижения содержания углекислоты в воде.

Исследования процессов десорбции углекислоты барботированием проводились в статическом и динамическом режимах при интенсивностях подачи воздуха 10 - 75 м3/м2ч. В качестве воздухораспределителей принимались существующие типы дренажных колпачков (щелевые, дырчатые, сетчатые).

В результате исследований установлено: эффект десорбции углекислоты барботированием воды в свободном объеме не превышает 60 %; наилучший способ воздухораспределения достигается грибообразным колпачком ВОДГЕО; влияние высоты слоя воды в барботере на эффект удаления углекислоты незначительно; требуемое снижение содержания углекислоты в воде достигается при исходном не более 100 мг/л.

Повышение эффекта удаления угольной кислоты из подземной может быть достигнуто активизацией массопереноса в противоточной среде турбулентной диффузией с использованием интенсификатора турбулизации — загрузки. В качестве загрузки бака - дегазатора использовался инертные гравий и щебень уральских карьеров.

Исследования проведены на подземной воде с содержанием углекислоты 90 - 180 мг/л, при этом рассматривались загрузки диаметром 2-50 мм, с высотой слоя 0,5 - 2,0 м, с удельными расходами воздуха 2—10 м3/м3 и продолжительностями продувки 5-30 мин.

По данным исследований установлено, что для достижения оптимального эффекта удаления углекислоты удельный расход воздуха достаточен в пределах 4-6 м3/м\ удаление основной массы углекислоты происходит в течение 5-15 мин, высота слоя загрузки в исследованных интервалах существенного влияния на повышение эффекта удаления углекислоты не оказывает.

В пятой главе приводятся результаты математической обработки экспериментальных данных по исследованным методам десорбции углекислоты.

Обобщение результатов по удалению углекислоты при изливе воды через отверстия произведено на основе полного факторного эксперимента типа 23, представленного линейным уравнением регрессии

у = А0 + Ьхх, +Ь2х2+... + Ь„хп + Ь„х, х, +... + Ьи_1]пхп_,хп. (7)

При принятых основных факторах - концентрация углекислоты в исходной воде (С„„), диаметр отверстия (¿0, высота падения струи (А), окончательный вид уравнения, после определения коэффициентов регрессии и исключения незначимых, принимает вид

С„ = 0,769С„ + 752 • а - 7,36 • И - 0,42, (8)

где Ск0„ - концентрация углекислоты в воде после излива из отверстий, мг/л.

Полученная математическая модель в изученных пределах по критерию Фишера подтверждает адекватность описываемого процесса десорбции углекислоты.

Характер изменения кривых для различных исходных содержаний углекислоты, диаметров отверстий и высот падения имеет один и тот же вид, что позволило обобщить кривые, представив их (рис. 1) в виде зависимости Э = Г(Ь/с1), которая описывается уравнением прямой с коэффициентом корреляции 0,93

3 = 15,41 + 0,068-. (9)

ш

Рис. 1 Зависимость эффекта удаления углекислоты при изливе из отверстий от отношения

Обобщение экспериментальных данных, полученных при исследовании работы барботажного дегазатора, проводилось с использованием л - теоремы.

В связи с отсутствием фиксированной поверхности раздела фаз вода-воздух процесс массоотдачи при барботаже выражается через коэффициент десорбции, отнесенный к единице объема газожидкостного слоя (Д, 1/ч), при этом связь между объемным и поверхностным коэффициентами десорбции устанавливается зависимостью

Д=/?*а, (10)

и уравнение массоотдачи в этом случае запишется в виде

М = руУЬС . (11)

Теоретическое определение коэффициента десорбции затруднено, так как он зависит от целого ряда геометрических, физико-химических, гидродинамических факторов. Поэтому расчет коэффициентов десорбции осуществляется по эмпирическим формулам, полученным по результатам экспериментальных данных.

На основании анализа данных исследований, объемный коэффициент десорбции для удаления углекислоты был представлен в виде зависимости, характеризующей физические и конструктивные параметры системы

(12)

где йжв - эквивалентный диаметр пузырька воздуха, м; а- скорость движения воды в барботере, м/с; Ь - характерный линейный размер, м; v- коэффициент кинематической вязкости жидкости, м2/с. На основании теории размерностей данная зависимость представлена в виде уравнения

где Ле =--критерий Рейнольдса;

V V

5с = — - критерий Шмидта;

ра

5Л = ■ ' - безразмерный критерий Шервуда, показывающий £> • а

отношение действительной скорости массопередачи к скорости массопередачи, имеющей место при молекулярной диффузии.

В критериальной форме зависимость (13) принимает следующий вид:

$И = АКе'Бсу(14) В ранее представленных зависимостях количественная характеристика подаваемого воздуха отсутствует, что не достаточно полно отражает процесс десорбции, так как водо-воздушное соотношение является определяющим.

Показатели степени и безразмерный коэффициент А определены методом наименьших квадратов на основе экспериментальных данных и составили: у = 1,2 = - 0,2, х = -1,14 , А = 93,32, при коэффициентах корреляции 0,96 - 0,99. Тогда критериальное уравнение примет окончательный вид

где удельная поверхность контакта фаз (а) зависит от газосодержания и может быть определена по формуле а = ,

Дополнительно проведены исследования по определению газосодержания барботажного слоя (<р) при различных скоростях движения воздуха. Зависимость <р = /(в).) описывается уравнением с коэффициент корреляции 0,92

<р = 0,038 а +0,0098, (16)

где со,, - скорость движения воздуха, отнесенная к полному сечению аппарата, см/с.

Зависимость объемного коэффициента десорбции углекислоты от удельного расхода воздуха (д^) при различной продолжительности барботажа (?) представлена на рис. 2.

0 2 4 6 8 10 12

удельный расход воздуха, м3/м3

Рис. 2. Зависимость объемного коэффициента десорбции (/?„) от удельного расхода воздуха (яУд): ♦ - продолжительность барботажа 5 мин; А - 10 мин; ■ - 15 мин

Анализ экспериментальных данных, полученных при исследовании барботажного дегазатора с гравийной загрузкой, показал, что коэффициент десорбции зависит от следующих физических и конструктивных параметров системы: скорости движения воды; температуры воды, а, следовательно, коэффициента диффузии и вязкости; размера фракций загрузки; линейного размера десорбера; удельного расхода воздуха.

Аналогично барботажному дегазатору зависимость коэффициента десорбции представлена в виде

/? = /(©, у.О^.Я^Ц, (17)

где с1ср - средний диаметр загрузки, м.

В безразмерных критериях уравнение примет вид

= (18)

Подставив критерии в уравнение (18) получим искомую зависимость коэффициента десорбции Р

Значение показателя степени в критерия Se, на основании литературных данных, принято 0,5. Показатель степени с принят равным 0,18 (определено методом наименьших квадратов, с коэффициентом корреляции 0,981 - 0,999). Полученные значения коэффициента А и показателя степени а приведены в таблице.

Средний диаметр загрузки, мм а А

3,5 0,48 0,044

7,5 0,82 0,08

15 0,60 0,36

35 0,81 0,35

Окончательное критериальное уравнение для определения коэффициента десорбции с учетом вышеизложенного примет вид

График зависимости /? = /(<7и,)для различных диаметров загрузки представлен на рис. 3.

0,05 0,045

* 0,04 я

§ 0,035 ю

8 °-03

4 0,025 ь

5 0,02

5

к 0,015 -е-

0,01

* 0,005

о

О 2 4 6 8 10 12

удельный расход воздуха, м3/м3

Рис. 3. Зависимость коэффициента десорбции от удельного расхода воздуха при различных средних диаметрах загрузки: ♦ - <1^,= 35 мм; А— <)ср= 15 мм; ■ - с1ср= 7,5 мм; • -<1«р= 3,5 мм

Обобщение результатов по удалению углекислоты для гравийного дегазатора произведено на основе полного факторного эксперимента типа 3\ представленного уравнением регрессии второго порядка

у = Ь0+ Ь,х, + Ьгх2 + Ь,х} + Ь,х, + + Ь,2х,х2 + Ь13х,х3 +

+ Ь„х,х, + Ь22х] + Ь2,х2х, + ¿>24X2*4 + Ь)3х11 + Ьых,х, + Ьих].

После определения коэффициентов регрессии и исключения незначимых уравнение регрессии в натуральном масштабе примет вид

С02„„, = 80,04 -1755,64 • - 0,72 • Чу, - 339,57 • I + 8,9 • Л +

+1323,87 • • + 763,39 • /2 + 23,14 • / • А -16,12 • А2 ' ^

Как показала проверка, по критерию Фишера Е = 3,17 (табличное значение Р|.р = 8,7) при уровне значимостир = 0,05 и числах степеней свободы ^ = 16 и Г2 = 3 уравнение адекватно описывает экспериментальные данные.

В шестой главе представлены результаты практического использования проведенных исследований, в частности: произведена реконструкция станции обезжелезивания ДНС - 24 (г. Нижневартовск) с внедрением барботажного дегазатора с гравийной загрузкой; на станциях обезжелезивания санатория Тараскуль и Велижанского водозабора (г. Тюмень) введен активный барботаж воздухом.

Представлена экономическая оценка эффективности работы барботажных и гравийных дегазаторов, проведенная по результатам исследований, в результате которой было получено, что применение гравийных дегазаторов является экономически выгодным, так как приведенные затраты на строительство и эксплуатацию в 2,5 раза меньше по сравнению с барботажным дегазатором.

3. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Подземные воды Тюменского региона характеризуются повышенным содержание растворенной углекислоты, что влияет на процессы обезжелезивания и ведет ко вторичному загрязнению воды в результате коррозии.

2. Проведена систематизация методов снижения содержания углекислоты при обезжелезивании воды (на основе литературных и эксплуатационных данных по региону) и рекомендованы области их применения в зависимости от исходных содержаний углекислоты.

3. На основе исследований, проведенных на экспериментальных установках в производственных условиях, выявлены максимально возможные эффекты удаления углекислоты на дегазаторах различного типа при низких температурах исходной воды, которые составили для: брызгальных установок - 33 %, барботажных - 60 %, барботажных с гравийной загрузкой - 80 %.

4. Обоснована нецелесообразность современной тенденции (в регионе) к увеличению продолжительности аэрации (до 1 - 1,5 ч) и выявлена

возможность применения для обезжелезивания воды с высоким содержанием углекислоты метода упрощенной аэрации через сокращение продолжительности продувки исходной воды с достижением необходимого эффекта удаления углекислоты.

5. Установлено: оптимальная продолжительность продувки в барботере, исходя из условий начала окисления двухвалентного железа, 5-15 мин; скорость движения воды в барботере 10 - 20 м/ч; область применения при содержании углекислоты в исходной воде не более 100 мг/л.

6. Выявлены оптимальные параметры работы гравийного дегазатора: диаметр фракций загрузки 5 - 10 и 10 - 20 мм; удельный расход воздуха 4 - 6 м3/м3; продолжительность продувки 5 мин.

7. Получены расчетные зависимости для трех типов дегазаторов на основе экспериментальных данных в виде критериальных зависимостей с учетом водо-воздушного соотношения и уравнений регрессий (для гравийных дегазаторов впервые);

8. Выявлено, что по приведенным затратам гравийные дегазаторы являются более эффективными по сравнению с дегазаторами барботажного типа в свободном объеме воды;

9. По результатам исследований внедрено использование гравийного дегазатора на ДНС - 24 «Черногорнефть» ТНК-Нижневартовск и барботажного дегазатора на Велижанском водозаборе г. Тюмени.

Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1. Ослопова, О. В. К процессам удаления углекислоты из подземной воды / А. Г. Жулин, О. В. Ослопова // Сборник тез. докл. II науч.-метод. конф./ Тюменск. госуд. архитектур-строит. акад. - Тюмень, 1998. - С. 42-44.

2. Ослопова О. В. Удаление углекислоты из подземной воды / А. Г. Жулин, О. В. Ослопова // Чистая вода : тез. докл. науч.-практ. семин. -Тюмень, 1998. - С. 32 - 33.

3. Ослопова, О. В. Влияние содержания углекислоты в природной воде на процессы обезжелезивания / А. Г, Жулин, О. В. Ослопова // Экологическая безопасность регионов Урала и Западной Сибири : тез. докл. / -Екатеринбург, 1998 г. - С. 22-23.

4. Ослопова, О. В. К вопросу содержания угольной кислоты в подземной воде Тюменской области / А. Г. Жулин, О. В. Ослопова // Чистая вода : тез. докл. науч.-практ. семин. / Тюменск. гос. ун-т. - Тюмень, 1999. - С. 14 -16.

5. Ослопова, О. В., Влияние содержания угольной кислоты в подземной воде на процессы обезжелезивания и качество поступающей потребителю/ А. Г. Жулин, С. В. Максимова, О. В. Ослопова II Чистая вода : тез. докл. науч.-практ. семин. / Тюменск. гос. ун-т. - Тюмень, 1999. - С. 20 - 21.

6. Ослопова, О. В., Исследования по удалению углекислоты из подземной воды / А. Г. Жулин, О. В. Ослопова // Проблемы экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири : тез. докл. междунар. науч.-практ. конф. - М., 1999. - С. 55 - 59.

7. Болотова, О. В. Влияние способа подачи воздуха на эффект удаления углекислоты/ А. Г. Жулин, О. В. Болотова // Актуальные проблемы строительства и экологии Западно-Сибирского региона. - М., 2000. - С. 128- 133.

8. Болотова, О. В. Снижение содержания угольной кислоты из подземной воды барботированием / А. Г. Жулин, О. В. Болотова // Актуальные проблемы строительства и экологии Западно-Сибирского региона. - М., 2000.-С. 133-139.

9. Болотова, О. В. Измерение динамической пористости загрузки при продувке воздухом / А. Г. Жулин, О. В. Болотова, А. В. Короткое, А. В. Пешева // За чистую воду : тез. докл. науч.-практ. конф. / Тюменск. гос. архит.-строит. акад. - Тюмень, 2001. - С. 9 - 10.

Ю.Болотова, О. В. Исследования по удалению углекислоты из подземной воды с. Онохино / А. Г. Жулин, О. В. Болотова, M .M. Валова // За чистую воду : тез. докл. науч.-практ. конф. / Тюменск. гос. архит.-строит. акад. -Тюмень, 2001.-С. 10-12.

П.Болотова, О. В. Исследования по эффекту удаления углекислоты при истечении из отверстий / А. Г. Жулин, О. В. Болотова // Окружающая среда : тез. докл. всерос. науч.-практ. конф. / Тюменск. гос. ун-т. - Тюмень, 2001. -С. 183- 185.

12.Болотова, О. В. Влияние аэрируемой загрузки на процесс десорбции углекислоты / А. Г. Жулин, О. В. Болотова // Окружающая среда : тез. докл. всерос. науч.-практ. конф. / Тюменск. гос. ун-т. - Тюмень, 2001. - С. 180-183.

1 З.Болотова, О. В. К выбору способа удаления углекислоты из подземной воды станций обезжелезивания / А. Г. Жулин, О. В. Болотова, С. В. Максимова // Энергетика Тюменского региона. - 2002. - № 1. - С. 40 - 43. И.Болотова, О. В. К снижению содержания углекислоты из подземной воды при ее обезжелезивании / А. Г. Жулин, О. В. Болотова // Изв. вузов. Строительство. - 2002. - № 4. - С. 89-92.

15.Болотова, О. В. О влиянии высоты слоя в барботажных дегазаторах / А. Г. Жулин, О. В. Болотова, А. В. Пешева // Вода: Проблемы и решения : материалы науч.-практ. конф. / Тюменск. гос. архит.-строит. акад. -Тюмень, 2002. - С. 27 - 28.

16.Болотова, О. В. Определение объемного коэффициента десорбции при удалении углекислоты барботированием / О. В. Болотова // Вода: Проблемы и решения : материалы науч.-практ. конф. / Тюменск. гос. архит.-строит. акад. - Тюмень, 2002. - С. 28 - 31.

17.Болотова, О. В. К назначению параметров барботажа при удалении углекислоты из подземной воды при обезжелезивании / А. Г. Жулин, О. В. Болотова // Изв. вузов. Строительство. - 2002. - № 7. - С. 66 - 70.

18.Болотова, О. В. К вопросу применения аэрируемой загрузки для удаления углекислоты / А. Г. Жулин, О. В. Болотова // Изв. вузов. Строительство. - 2003. - № 7. - С. 108 - 112.

19.Болотова, О. В. К расчету гравийных дегазаторов / О. В. Болотова, А. Г. Жулин // Сб. материалов IV науч. конф. молодых ученых, аспирантов и соискателей ТюмГАСА / Тюменск. гос. архит.-строит, акад. - Тюмень, 2004.-С. 10-17.

20. Болотова, О. В. Оптимизация удаления углекислоты из подземной воды / А. Г. Жулин, П. П. Уфуков, О. В. Болотова [и др.] // Строительный вестник Тюменской области. - 2004. - № 4 (29). - С. 106-107.

21 .Болотова, О. В. Расчет дегазаторов для удаления угольной кислоты из подземной воды / А. Г. Жулин, О. В. Болотова // ВСТ. - 2005. - № 2. - С. 14-16.

Подписано в печать 9.09.05 г. Формат 60x84 1/16 Бумага тип № 1. Усл. печ.л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № 147 625001, г. Тюмень, ул. Луначарского, 2. Тюменский государственный архитектурно-строительный университет. Редакционно-издательский отдел.

»17552

РНБ Русский фонд

2006-4 18132

Í'

Введение.

ГЛАВА 1. Современное состояние проблемы.

1.1. Анализ работы станций обезжелезивания в Тюменском регионе.

1.2. Влияние углекислоты на процесс обезжелезивания подземных вод.

1.3. Современные методы дегазации воды.

1.4. Выводы по главе и поставленные цели.

ГЛАВ 2. Характеристика подземных вод Тюменского региона.

2.1. Условия формирования подземных вод региона.

2.2. Состояние обеспечения населения подземной водой для хозяйственно-питьевых целей.

ГЛАВА 3. Объекты и методы исследований.

3.1. Источники образования углекислоты в подземных водах Тюменского региона.

3.2. Диоксид углерода и его свойства.

3.3. Методика исследований.

3.3.1. Приборы и оборудование.

3.3.2. Экспериментальная установка.

3.3.3. Погрешности измерений.

3.4. Теоретические основы процесса десорбции.

3.5. Теоретические основы гидродинамики барботажного слоя.

3.6. Планирование эксперимента и обработка данных.

3.7.Выводы по главе.

ГЛАВА 4. Результаты исследований.

4.1. Исследования процесса десорбции угольной кислоты в неподвижном слое.

4.2. Исследования процесса десорбции угольной кислоты при разбрызгивании через отверстия.

4.3. Исследования по удалению углекислоты барботированием.

4.4. Исследования по удалению углекислоты в дегазаторе с гравийной загрузкой.

4.5. Выводы по главе.

ГЛАВА 5. Обработка результатов экспериментальных исследований.

5.1. Определение оптимальных параметров удаления углекислоты при изливе воды из отверстий.

5.2. Определение объемного коэффициента десорбции для барботажных дегазаторов.

5.3. Определение коэффициента десорбции в гравийном дегазаторе.

5.4. Выводы по главе.

ГЛАВА 6. Практическое использование результатов исследований

6.1. Станция обезжелезивания ДНС - 24 «Черногорнефть».

6.2. Станция обезжелезивания санатория «Тараскуль».

6.3. Станция обезжелезивания Велижанского водозабора г. Тюмени.

6.4. Экономическое обоснование применения дегазаторов.

6.5. Выводы по главе.

Обеспечение населения качественной питьевой водой является одной из основных задач развития общества на современном этапе. Особенно большое значение эта задача имеет для Тюменского региона.

В Тюменском регионе водоснабжение крупных городов осуществляется из смешанных водоисточников, 76 % сельских населенных пунктов забирают воду из подземных источников, в ХМАО - 90 % и в ЯНАО - 70 % жителей пользуются подземной водой. В связи с относительно высоким качеством, доступностью и защищенностью в санитарно-эпидемиологическом отношении, согласно нормативным документам, использованию подземных вод для хозяйственно-питьевых целей отдается предпочтение.

Подземные воды Тюменской области всех водоносных горизонтов содержат то или иное количество растворенного железа в бикарбонатной или комплексной форме, процессы его удаления зависят от химического состава исходной воды и, в частности, от содержания углекислоты [1,2].

На ряде месторождений Тюменской области, забирающих подземную воду для хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения, отмечается повышенное содержание углекислоты - до 100 мг/л и более, в то же время широко используемые типовые схемы обезжелезивания рекомендуются к применению при ее содержании не более 40 мг/л [1].

Анализ работы станций обезжелезивания в Тюменской области показывает, что качество воды, прошедшей обработку, в большинстве случаев не удовлетворяет требованиям СанПиН [3] по содержанию железа, особенно на тех объектах, где в подземной воде имеются повышенные количества углекислоты. Такое состояние обусловлено, в основном, отсутствием показателя по содержанию углекислоты в нормативных документах [4] и некорректным определением концентрации растворенной углекислоты, так как анализы проводились не на местах отбора проб. Все это в малой степени учитывалось (или не учитывалось совсем) при разработке технологических схем обезжелезивания воды.

В результате, как показывает опыт эксплуатации систем водоснабжения из подземных источников [5, 6], содержание углекислоты в воде, прошедшей фильтры станции обезжелезивания, может достигать значений 50-70 мг/л, что не всегда позволяет добиться положительного эффекта по удалению железа, так как при наличии углекислоты более 50 мг/л каталитическая пленка, ускоряющая окисление двухвалентного железа, слабо или не образуется на поверхности загрузки [2].

Наличие избытка углекислоты, а также кислорода, вводимого для окисления железа, в процессе транспортирования очищенной воды в системе водоснабжения ведет ко вторичному загрязнению ее солями железа в результате коррозионных явлений [7, 8, 9]. Коррозия обусловлена переходом материала металлических труб в растворенное или коллоидное состояние, что в свою очередь приводит к сокращению срока эксплуатации водопроводной сети, оборудования и увеличению энергозатрат по транспортированию воды [10]. Следовательно, при разработке технологических схем по обезжелезиванию природной воды первоочередной задачей является удаление углекислоты.

В настоящее время существует достаточно большое количество технологических решений по удалению растворенной углекислоты из обрабатываемой воды [11, 12, 13, 14, 122, 123], но они в малой степени учитывают возможность наличия ее высоких концентраций (до 200 мг/л).

Данная работа ставит целью выявление количественных содержаний угольной кислоты на ряде объектов Тюменской области и разработку оптимальных решений по ее удалению в зависимости от требований технологического и эксплуатационного процесса. К исследованию были приняты конструкции, обеспечивающие при своей простоте максимальное использование возможностей принятых в существующей практике технологических схем с доведением качества обрабатываемой воды в соответствие с требованиями СанПиН

2.1.4.1074-01 «Питьевая вода» [3] при минимальных строительных и эксплуатационных затратах.

По результатам исследований проведена систематизация методов снижения содержания углекислоты при обезжелезивании воды и установлены интервалы применения рассматриваемых десорберов. Приведены зависимости для определения возможного эффекта удаления углекислоты при истечении из отверстий. Установлена возможность снижения энергозатрат и повышения эффекта снижения содержания углекислоты путем применения барботеров с гравийной загрузкой.

Получены эмпирические зависимости (уравнения регрессии), позволяющие определить оптимальные параметры (продолжительность аэрации, диаметр загрузки, водо-воздушное соотношение и т. д.) по удалению углекислоты при известном первоначальном содержании и критериальные уравнения десорбции в барботажных и гравийных дегазаторах.

Автор благодарит за помощь в проведении исследований руководство и сотрудников МУП «Водоканал» санатория «Тараскуль», п.п. Онохино, Ново-тарманск, г.г. Тюмень, Ханты-Мансийск, Ялуторовск, Лянтор, «Черногортепло-сервис» г. Нижневартовск, а так же доцента кафедры математики к.ф-м.н. П.П. Уфукова.

Общие выводы по диссертации

На основании теоретических и экспериментальных исследований были сделаны следующие основные выводы:

• 1. Подземные воды Тюменского региона характеризуются повышенным содержание растворенной углекислоты, что влияет на процессы обезжелезивания и ведет ко вторичному загрязнению воды в результате коррозии.

2. Проведена систематизация методов снижения содержания углекислоты при обезжелезивании воды (на основе литературных и эксплуатационных данных по региону) и рекомендованы области их применения в зависимости от исходных содержаний углекислоты.

3. На основе исследований, проведенных на экспериментальных установках в производственных условиях, выявлены максимально возможные эффекты удаления углекислоты на дегазаторах различного типа при низких температурах исходной воды, которые составили для: брызгальных установок - 33 %, барботажных - 60 %, барботажных с гравийной загрузкой -80 %.

4. Обоснована нецелесообразность современной тенденции (в регионе) к увеличению продолжительности аэрации (до 1 - 1,5 ч) и выявлена возможность применения для обезжелезивания воды с высоким содержанием углекислоты метода упрощенной аэрации через сокращение продолжительности продувки исходной воды с достижением необходимого эффекта удаления углекислоты.

5. Установлено: оптимальная продолжительность продувки в барботере, исходя из условий начала окисления двухвалентного железа, 5-15 мин; скорость движения воды в барботере 10-20 м/ч; область применения при содержании углекислоты в исходной воде не более 100 мг/л.

6. Выявлены оптимальные параметры работы гравийного дегазатора: диаметр фракций загрузки 5-10и 10-20 мм; удельный расход воздуха 4-6 м /м ; продолжительность продувки 5 мин.

7. Получены расчетные зависимости для трех типов дегазаторов на основе экспериментальных данных в виде критериальных зависимостей с учетом водо-воздушного соотношения и уравнений регрессий (для гравийных дегазаторов впервые);

8. Выявлено, что по приведенным затратам гравийные дегазаторы являются более эффективными по сравнению с дегазаторами барботажного типа в свободном объеме воды;

9. По результатам исследований внедрено использование гравийного дегазатора на ДНС - 24 «Черногорнефть» ТНК-Нижневартовск и барботажного дегазатора на Велижанском водозаборе г. Тюмени.

1. СНиП 2.04.02-84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения Текст. : утв. Госстроем СССР 27.07.84 : взамен СНиП 11-31-74 : дата введ. 01.01.85. -М., 1986.-136 с.

2. Станкявичюс, В. И. Влияние химического состава воды на процесс очистки её от железа Текст. / В. И. Станкявичюс, Ю. И. Марцуланене // ЖПХ. -1971. Т. 10. - № 10. - С. 2170-2173.

3. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества Текст. : утв. Госкомсанэпиднадзором РФ 26.10.01 : дата введ. 01.01.02.-М., 2001.-48 с.

4. ГОСТ 2874-82. Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством Текст. Взамен ГОСТ 2874-73 ; введ. 18.10.82 до 01.01.95. - М. : Изд-во стандартов, 1981. - 6 с.

5. Чайковский, Г. П. Обезжелезивание и деманганация подземных вод Текст. : учеб. пособие для вузов / Г. П. Чайковский, В. В. Кулаков, Е. В. Сошников. Хабаровск: ДВГУПС, 1998. - 89 с.

6. Жулин, А. Г. К снижению содержания углекислоты из подземной воды при ее обезжелезивании Текст. / А. Г. Жулин, О. В. Болотова // Изв. вузов. Строительство. 2002. - № 4. - С. 89-92.

7. Жулин, А. Г. Изменение качества подземной воды в системе водоснабжения Текст. / А. Г. Жулин // Изв. вузов. Строительство. 1991. - № 11. - С. 118-120.

8. Жулин, А. Г. Стабилизационная обработка воды путь к снижению энергозатрат в водоснабжении Текст. / А. Г. Жулин, С. В. Максимова // Энергетика Тюменского региона. - 1999. - № 5. — С. 38-40.

9. Орлов, В. А. Опыт бестраншейной реабилитации водопроводных сетей г. Москвы Текст. / В. А. Орлов, С. В. Храменков // Строительство и архитектура : обзор. Информ. Серия « Инженерное обеспечение объектов строительства» / ВНИИНТПИ. 1999. - № 3. - С. 1-8.

10. Сучков, В. А. Работа дегазаторов- аэраторов в схеме обезжелезивания подземных вод г. Сургута Текст. / В. А. Сучков // ВиСТ. 2001. - № 8. -С. 32-35.

11. Румянцева, JI. П. Брызгальные установки для обезжелезивания воды Текст. / JI. П. Румянцева. М.: Стройиздат, 1973. - 104 с.

12. Кастальский, А. А. Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения Текст. : учеб. пособие для вузов / А. А. Кастальский, Д. М. Минц. -М.: Высшая школа, 1962. 558 с.

13. Технические записки по проблемам воды Текст. : пер. с англ. в 2 т. / К. Бараке, Ж. Бебен, Ф. Берне [и др.] -М. : Стройиздат, 1983. 1064 с.

14. Станкявичюс, В. И. Обезжелезивание воды фильтрованием Текст. / В. И. Станкявичюс. Вильнюс : Мокслас, 1978. - 120 с.

15. Клячко, В. А. Очистка природных вод Текст. / В. А. Клячко, И. Э. Апель-цин. М. : Стройиздат, 1971. - 579 с.

16. Николадзе Г.И. Улучшение качества подземных вод Текст. / Г. И. Нико-ладзе. М. : Стройиздат, 1987. - 240 с.

17. Асс, Г. Ю. Очистка подземной воды от железа и марганца Текст. / Г. Ю. Асс, Б. Е. Трубецкой // ВиСТ. 1979. - № 10. - С. 13-14.

18. Крайнов, С. Р. Геохимия подземных вод хозяйственно-питьевого назначения Текст. / С. Р. Крайнов, В. М. Швец. М. : Недра, 1987. - 237 с.

19. Кастальский, А. А. Проектирование устройств для удаления из воды растворенных газов в процессе водоподготовки Текст. / А. А. Кастальский. -М.: Госстройиздат, 1957. 186 с.

20. Мамет, А. П. Коррозия теплосилового оборудования электростанций Текст. / А. П. Мамет. М.: ГЭИ, 1952. - 164 с.

21. Шкроб, М. С. Водоподготовка и водный режим паротурбинных электростанций Текст. / М. С. Шкроб, Ф.Г. Прохоров. М. - JI. : Госэнергоиздат, 1961.-471 с.

22. Елизаров, Д. П. Исследования барботажа в деаэраторах Текст. / Д. П. Елизаров, В. А. Пермяков // Труды / МЭИ. М. 19. - Вып. XXV. - С. 121-124.

23. Гришук, И. К. О механизме деаэрации в струях Текст. / И. К. Гришук // Теплоэнергетика. 1957. - № 4. - С. 14-18.

24. Чибисов, В. Т. Влияние ультразвука на дегазацию геотермальных вод Текст. / В. Т. Чибисов, Ю. И. Султанов, А. Г. Кадыров // Гидрогеология и гидрохимия подземных вод Дагестана. Махачкала, 1984. - С. 90-96.

25. Артеменок, Н. Д. Разработка технологии очистки подземных вод для целей питьевого водоснабжения в Западной Сибири Текст. / Н. Д. Артеменок // Вестник Сиб. Гос ун-та. путей сообщения. 1999. - вып.1. - С. 5458.

26. Сколубович, Ю. М. Подготовка питьевой воды из подземных источников угледобывающих регионов Текст. : автореф. дис. . докт. техн. наук :1406.02 / Ю. М. Сколубович ; Новосиб. гос. арх.-стр. ун-т. Новосибирск, 2002.-34 с.

27. Дзюбо, В. В. Изучение кинетических параметров процесса аэрации-дегазации подземных вод Текст. / В. В. Дзюбо, JI. И. Алферова // Вестн. Томского гос. арх.-стр. ун-та. Томск, 2002. — С. 18-21.

28. Дзюбо, В. В. Аэрация-дегазация подземных вод в процессе очистки Текст. /В. В. Дзюбо, Л. И. Алферова//ВиСТ. 2003. - № 6. - С. 21-25.

29. Шарапов, В. И. Декарбонизаторы водоподготовительных установок систем теплоснабжения Текст. / В. И. Шарапов, М. А. Сивухина. — М. : Изд-во АСВ, 2000. 200с.

30. Комарчев, И. Г. Безреагентный метод удаления диоксида углерода из воды Текст. / И. Г. Комарчев // Электрические станции. 1988. - №8 - С. 43 -45.

31. Мешенгиссер, Ю. М. Математическая модель формирования пузырьков воздуха при аэрации воды Текст. / Ю. М. Мешенгиссер // Химия и технология воды. 1999. - т. 21. - № 2. - С. 122-129.

32. Громогласов, А. А. Водоподготовка: Процессы и аппараты Текст. : учеб. пособ. для вузов /А. А. Громогласов, А. С. Копылов, А. П. Пильщиков. -М.: Энергоиздат, 1990. 272 с.

33. Жулин, А. Г. К выбору способа удаления углекислоты из подземной воды станций обезжелезивания Текст. / А. Г. Жулин, О. В. Болотова, С. В. Максимова // Энергетика Тюменского региона. 2002. - № 1. - С. 40-43.

34. Пат. 2089514 Российская Федерация, МКИ 5 С 02 F 1/64. Установка для очистки подземных вод Текст. / И. А. Шеренков, Ч. Б. Парияр, Ю. С. Ме-женцев. опубл. 10.09.97.

35. Пат. 2008275 Российская Федерация, МКИ 5 С 02 F 1/64. Окислитель для обезжелезивания воды Текст. / В. В. Петрашкевич. № 4932681/26 ; заявл. 04.03.91; опубл. 28.02.94, Бюл. № 4. - 2 с.: ил.

36. Пат. 2181110 Российская Федерация, МКИ С 02 F 1/64. Способ очистки подземных вод от железа Текст. / В. С. Афанасьев, В. Б. Бабко, В. М. Гришков [и др.] ; ООО «Науч-техн. фирма «Гидросервис». № 2000118162/12 ; заявл. 27.07.00 ; опубл. 10.04.02.

37. Пат. 96111562 Российская Федерация, МКИ С 02 F 9/00. Способ глубокой очистки подземных вод Текст. / Н. Д. Артеменок, Н. Д. Артеменка ; ИЧП Арт-Родник. № 96111562/25 ; заявл. 20.06.96 ; опубл. 10.02.98.

38. Вихрев, В. Ф. Водоподготовка Текст. : учебник для вузов / В. Ф. Вихрев,

39. М. С. Шкроб. М.: Энергия, 1973 - 416 с.

40. Пат. 2145577 Российская Федерация, МКИ С 02 F 1/64. Установка для очистки воды от железа, сероводорода, углекислого и других газов Текст. /М. Г. Бронштейн. №98106138/12 ; заявл. 07.04.98 ; опубл. 20.02.00.

41. Кастальский, А. А. Технические указания по проектированию и расчету дегазаторов различных типов, применяемых на водоподготовительных ус* тановках Текст. / А. А. Кастальский. М.: Водгео, 1956. - 40 с.

42. Пат. 95114939 Российская Федерация, МКИ 5 С 02 F 1/64. Установка для обезжелезивания воды Текст. / JI. Н. Муромцев, П. Д. Хоружий. № 95114939/25 ; опубл. 20.08.97.

43. Шарапов, В. И. О влиянии типа насадки на массообменную и энергетическую эффективность декарбонизаторов Текст. / В. И. Шарапов, М. А. Си-вухина // Энергосбережение. 1999. - № 3. - С. 15-17.

44. Васильченко, М. П. Исследования процессов коррозии труб при обезже-лезивании воды Текст. / М. П. Васильченко, М. А. Милов, М. И. Деревя-гин // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1973. - №10 - С. 121-124.

45. Процессы и аппараты химической технологии. Основы инженерной химии. / Под ред. Н.Н. Смирнова. С.-Пб.: Химия, 1996. - 408 с.

46. Карцев, А. А. Гидрогеология нефтегазоносных бассейнов Текст. / А. А. Карцев, С. Б. Вагин, В. М. Матусевич. М. : Недра , 1986. - 224 с.

47. Розин, А. А. Подземные воды Западно-Сибирского артезианского бассейна и их формирование Текст. / А. А. Розин. Новосибирск : Наука, 1977. -104 с.

48. Инженерная геология СССР. Западно-Сибирская и Туранская плиты / В.Т. Трофимова, Ю.Ф. Захарова, А.С. Хасанова и др.. М.: Недра, 1990. - 332 с.

49. Матусевич, В. М. Гидрогеологические структуры Западно-Сибирской плиты Текст. /В. М. Матусевич, Ю. К. Смоленцев // Пресные и маломинерализованные воды Западной Сибири: сб. науч. тр. / Тюм. нефтегаз. ун-т. -Тюмень, 1989.-С. 4-17.

50. Матусевич, В. М. Геохимия подземных вод нефтегазоносного бассейна Текст. / В. М. Матусевич. М.: Недра, 1976. - 157 с.

51. Оценка возможности использования подземных вод Западно-Сибирского артезианского бассейна для целей питьевого водоснабжения / Вопросы водоснабжения и гидравлики: Сибирская государственная академия путей сообщений Новосибирск, 1998. - С. 26 - 32.

52. Гидрогеология СССР Текст. / под ред. А. В. Сидоренко. М.: Наука, 1970. - (Т. 16 : Западно-Сибирская равнина / С. Г. Бейром, Г. П. Богомяков, О. П. Булыгина [и др.]). - 386 с.

53. Зверев, Т.С. Внутрипочвенное выветривание минералов в тундре и лесотундре Текст. / Т. С. Зверев, И .В. Игнатенко. М.: Наука, 1977. - 104 с.

54. Перельман, А. И. Геохимия ландшафта Текст. / А. И. Перельман. М. : Высшая школа, 1975. - 342 с.

55. Отчет о результатах разведочных работ для хозяйственно-питьевого водоснабжения п. Лангепас с подсчетом эксплуатационных запасов по состоянию на 1.05.85 г. Авторы: А.А. Агейчик, Ф.Р. Тимошенко, Тюмень, 1985. -118 с.

56. Крайнов, С. Р. Железосодержащие подземные воды России, геохимические проблемы их обезжелезивания Текст. / С. Р. Крайнов, В. И. Соболев, Г. А. Соломин // Разведка и охрана недр. 2001. - № 5. - С. 14-20.

57. Болота Западной Сибири, их строение и гидрогеологический режим Текст. / Гос. гидрол. ин-т. Д.: Гидрометеоиздат, 1976. - 447 с.

58. Иванов, К. Е. Водообмен в болотных ландшафтах Текст. / К. Е. Иванов. -JL : Гидрометеоиздат, 1975. 280 с.

59. Ресурсы пресных и маломинерализованных подземных вод южной части Западно-Сибирского артезианского бассейна Текст. / Мин-во геологии СССР. М.: Недра, 1991.-264 с.

60. Крайнов, С. В. Гидрогеохимия Текст. / С. В. Крайнов, В. М. Швец. М. Недра, 1992.-463 с.

61. Крайнов, С. В. Геохимия подземных вод хозяйственно-питьевого назна чения Текст. / С. В. Крайнов, В. М. Швец. М.: Недра, 1987. - 237 с.

62. Обеспечение населения юга Тюменской области питьевой водой Текст. областная программа / Тюменькоммунстрой. Тюмень, 1996. - 169 с.

63. Подземные воды юга Западной Сибири (формирование и проблемы рационального использования) Текст. / Академ, наук СССР, Сиб. отдел. Новосибирск: Наука, 1987. - 168 с.

64. Перельман, А. И. Геохимия элементов в зоне гипергенеза Текст. / А. И. Перельман. -М.: Недра, 1972. 355 с.

65. Войткевич, Г. В. Основы геохимии Текст. : учеб. Пособие / Г. В. Войтке-вич, В. В. Закруткин. М.: Высшая школа, 1976. - 368 с.

66. Киреев, В. А. Курс физической химии Текст.: учебник / В. А. Киреев. -М.: Химия, 1975.-776 с.

67. Шварцев, С. А. Гидрогеохимия зоны гипергенеза Текст. / С. А. Шварцев. -М.: Недра, 1998.-366 с.

68. Никаноров, А. М. Гидрохимия Текст. : учеб. пособие для вузов / А. М. Никаноров. JI.: Гидрометеоиздат, 1989. - 352 с.

69. Зорькин, JI. М. Геохимия природных газов нефтегазоносных бассейнов Текст. / JI. М. Зорькин, И. С. Старобинец, Е. В. Стадник. М. : Недра, 1984.-248 с.

70. Корценштейн, В. Н. Водорастворенные газы нефтегазоносных бассейнов Текст. / В. Н. Корценштейн. М.: Недра, 1981. - 127 с.

71. Корценштейн, В. Н. Растворенные газы подземной гидросферы Земли Текст. / В. Н. Корценштейн. М.: Недра, 1984. - 230 с.

72. Швец, В. М. Органические вещества подземных вод Текст. / В. М. Швец. -М. .-Наука, 1973.-192 с.

73. Николадзе, Г. И. Технология очистки природных вод Текст. / Г. И. Нико-ладзе. М.: Высшая школа, 1987. - 479 с.

74. Суворов, А. В. Общая химия Текст. : учебник / А. В. Суворов, А. Б. Никольский. СПб.: Химия, 1995. - 624 с.

75. Алекин, А. О. Основы гидрохимии Текст. : учеб. пособие / А. О. Алекин.- JI. : Гидрометеоиздат, 1970. 444 с.

76. Князев, Д. А. Неорганическая химия Текст. / Д. А. Князев, С. Н. Смары-гин. М.: Высш. школа, 1990. - 430 с.

77. Кассандрова, О. Н. Обработка результатов наблюдений Текст. / О. Н. Кассандрова, В. В. Лебедев. М. : Наука, 1970. - 104 с.

78. ГОСТ 26449.2 85 - ГОСТ 26449.5 - 85. Установки дистилляционные опреснительные стационарные. Методы химического анализа при опреснении соленых вод Текст. - Введ. 01.01.87. - М.: Изд-во стандартов, 1986. -91 с.

79. Эрдеи -Груз, Т. Явления переноса в водных растворах Текст. / Т. Эрдей-Груз ; пер. с англ. Н.С. Лидоренко, Ю.А. Мазитова. М. : Мир, 1976. - 592 с.

80. Физическая химия Текст. : учебник / А. Г. Стромберг, Д. П. Семченко ; под ред. А. Г. Стромберга. -М.: Высшая школа, 2001. 572 с.

81. Данквертс, П. В. Газо-жидкостные реакции Текст. / П. В. Данкверст. М. : Химия, 1973.-296 с.

82. Линевич, С. Н. Комплексная обработка и рациональное использование се-роводородсодержащих природных и сточных вод Текст. / С. Н. Линевич.- М.: Стройиздат, 1987. 88с.

83. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии Текст. : в 2 т. / под ред. В. Г. Айнштейна. М. : Химия, 2000. - 1760 с.

84. Левин, В. К. Физико-химическая гидродинамика Текст. / В. К. Левич. -М.: Физматгиз, 1959. 670 с.

85. Мишук, Н. А. Теоретический анализ процессов, протекающих при озонировании воды, содержащей органические вещества Текст. / Н. А. Мишук, В. В. Гончарук, В. Ф. Вакуленко // Химия и технология воды. 2003. — т. 25.-№ 1-С. 3-29.

86. Батунер, Л. М. Математические методы в химической технике Текст. / Л. М. Батунер, М. Е. Позин. Л.: Химия, 1971.-824 с.

87. Лихтер, В. М. Исследования открытых потоков на напорных моделях Текст. / В. М. Лихтер, А. М. Прудовский. М.: Энергия, 1971. - 168 с.

88. Рид, Р. Свойства газов и жидкостей Текст. : справочное пособие / Р. Рид, Дж. Праусниц, Т. Шервуд ; пер. с англ. Б.И. Соколова. Л. : Химия, 1982. - 592 с.

89. Кафаров, В. В. Основы массопередачи Текст. / В. В. Кафаров. М. : Высш. школа, 1979. - 439 с.

90. Лукашев, К. И. Очерки по геохимии гипергенеза Текст. / К. И. Лукашев. -Минск: 1963.-446 с.

91. Крайча, Я. Газы в подземных водах Текст. / Я. Крайча ; пер. с чешек. -М.: Недра, 1980.-343 с.

92. Шервуд, Т. Массопередача Текст. / Т. Шервуд, Р. Пигфорд, Ч. Уилки ; пер. с англ. В. А. Малюсова. М.: Химия, 1982. - 696 с.

93. Протодьяконов, И. О. Гидромеханические основы процессов химической технологии Текст. / И. О. Протодьяконов, Ю. Г. Чесноков. Л. : Химия, 1987.-360 с.

94. Рамм, В. М. Абсорбция газов Текст. / В. М. Рамм. М. : Химия, 1976. -656 с.

95. Кутателадзе, С. С. Гидродинамика газожидкостных систем Текст. / С. С. Кутателадзе, М. А. Стырикович. М.: Энергия, 1976. - 296 с.

96. Прандтль, Л. Гидроаэромеханика Текст. / Л. Прандтль ; пер. с нем. Г.А. Вольперга. М.: Ин. лит., 1951.-575 с.

97. Найденко, В. В. Оптимизация процессов очистки природных и сточных вод / В.В. Найденко, А.П. Кулакова, И.А. Шеренков. М.: Стройиздат, 1984.-152 с.

98. Гордин, И. В. Технологические системы водообработки Текст. : динамическая оптимизация / И. В. Гордин. Л.: Химия, 1987. — 264 с.

99. Ахназарова, С. Л. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии Текст. / С. Л. Ахназарова, В. В. Кафаров. М. : Высш. школа, 1978.-319 с.

100. Львовский, Е. Н. Статистические методы построения эмпирических формул Текст. : учеб. пособие / Е. Н. Львовский. М.: Высшая школа, 1982. - 224 с.

101. Теория турбулентных струй. // под ред. Г.Н. Абрамовича. М.: Наука, 1984.-715 с.

102. Янкелевич, В. И. Исследование метода обезжелезивания воды «сухой» фильтрацией Текст. / В. И. Янкелевич, А. С. Иголкин // Химия и технология воды. 1980.-Т. 2.-№2.-С. 150-153.

103. Асс, Г. Ю. Обезжелезивание воды методом аэрофильтрации Текст. / Г. Ю. Асс, Б. Е. Трубецкой [и др.] // ВиСТ. 1985. - № 3. - С. 21-22.

104. Белковский, Н. Б. Обезжелезивание подземной воды Текст. / Н. Б. Бел-ковский, Г. Ю. Асс // Рыбоводство и рыболовство. 1983. - № 2. - С. 9-10.

105. Михайлова, 3. Н. Обезжелезивание подземных вод Текст. / 3. Н. Михай лова, В. А. Плотников, Г. С. Михайлов // Процессы и оборуд. экол. пр-в тез. докл. 3 Межресп. науч.-техн. конф. / Волгоград, 1995. - С. 17-19.

106. Чарный, И. А. Подземная гидрогазодинамика Текст. / И. А. Чарный. М. : Гостоптехиздат, 1963. — 396 с.

107. Лейбензон, Л. С. Собрание трудов Текст. / Л. С. Лейбензон. М.: изд-во АН СССР, 1953. - Т. 2. - 560 с.

108. Мельцер, В. 3. Исследование поверхности зернистых материалов Текст. / В. 3. Мельцер // Водоснабжение / Труды /АКХ. 1973. - Вып. 98 - С. 9799.

109. Жулин, А. Г. К расчету гравийных дегазаторов Текст. / А. Г. Жулин, О. В. Болотова // Изв. вузов. Строительство. 2003. - № 7. - С. 108-112.

110. Клячко, В. А. Подготовка воды для промышленного и городского водоснабжения Текст. / В. А. Клячко, И. Э. Апельцин. -М. : Стройиздат, 1962. -918с.

111. Salinger, М. Kraftwerks chemie Text. / М. Salinger. Leipzig, 1971. - 496 s.

112. McGraw Hill Water quality and treatment: a Handbook of Public Water Supplies Text. N.Y.: A. W. W. A., 1971. - 590 p.

113. Johnson, P. N., Davis R.A. //J. Chem. Eng. 1996. - № 41. - P. 1485-1487.

114. Himmelblan, D. M. // Chem. Rev. 1964. - 527 p.

115. Rowe, P. N. Variation in shape with size of bubbles in fluidised beds Text. / P. N. Rowe, A. J. Widmer. // Chem. Eng. Sci. 1973. - № 3. - P. 980 - 981.

116. Kobus, H. Bemessungsgrundlagen und Anwendungen fur Luftshclei im Wasserbau Text. / Bielefeld: E.Schmidt Yerlag. 1973. - 137 s.

117. Boorsma, H. J. Droogfiltratie H20 Jijclschift Voor Water Voor ziening en af vaewater behandeling Text. / H. J. Boorsma. 1976. - № 19. - 9 bg.

118. Dukhin, S. S. Drops and Bubbles in Interfacial research Text. / S. S. Dukhin, R. Miller, G. Loglio. New York: Elsevier, 1999. - № 6. - P. 367 - 433.

119. Mattia, P. Bubble size distribution in the sparger region of bubble columns Text. / P. Mattia, S. Marko, B. Roberto, B. Eiman, M. Maurisio. // Chem. Eng. Sci., 2002. 57. - №1. - P. 197 - 205.

120. Blasenmodelle. CITplus Text. 2002. - 5. - №11. - 12 c.

121. Schwei, D. Influence of scale on the hydrodynamics of bubble colum reactors: an experimental study in columns of 0.1, 0.4 and 1 m diameters Text. / D.

122. Schwei, R. Krishna, J. M. Schweitzer, T. Gauthier. // Chem. Eng. Sci., 2003. -58.-№3-6.-P. 719-724.

123. Ogawa, K. Mass transfer time in a deep bubbie bed Text. / K. Ogawa, S. Nedeltchev, S. Ookawara. // Chem. Eng. Sci., 2003. 58. - №11. - P. 24552459.

124. Herskowitz, M. Microlevel instability of bubble flows in packings Text. / M. Herskowitz, Y. M. Stemler, I. R. Schreiber. // Chem. Eng. Sci., 2003. 58. - № 8.-P. 1631 -1640.

125. CoIIella, D. A study on coalescence and breakage mechanisms in three different bubble columns Text. /D. Collella, D. Vinci, R. Bagatin. // Chem. Eng. Sci., 1999. 54. - № 21. - c. 4767 - 4777.

126. Mudde, R. F. Dynamic behavior of the flow field of a bubble column at low to moderate gas fractions Text. / R. F. Mudde. // Chem. Eng. Sci., 1999. 54. - № 21.-c. 4921 -4927.

127. Пат. 6325943 США, МПК7 В 01 D 35/01, С 02 F 1/58. Method of treating water using aerator and level-responsive vent valve Текст. / D. Larry № 09/637819 ; заявл. 11.08.00 ; опубл. 04.12.01.

128. Пат. 271492 Франция. Procede et dispositif de desorbtion sousforme gazeuse de l'acide carbonique dans les eaux mineralisees par effet tourbillonnaire Текст. /D. Mercier- № 9400122 ; заявл. 07.01.94 ; опубл. 13.07.95.