автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Оценка качества природных вод Непала и исследование метода очистки воды от соединений железа, марганца и амазония

Го ОД

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ ХАРЬКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СТРОИТЕЛЬСТВА К АРХИТЕКТУРЫ

на правах рукописи

Парияр Чет Бахадур

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПРИРОДНЫХ ВОД НЕПАЛА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ СОЕДИНЕНИЙ ЖЕЛЕЗА, МАРГАНЦА Н АШШЯ

Специальность 05.23.04 - "Водоснабжение и канализация"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Харьков - 1997

Работа выполнена в Харьковском государственном 'техническом университете строительтза и архитектуры.

Научный руководитель - заслуженный . деятель науки и. техники,

доктор технических наук, профессор, Шерекков И. А.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор,

Пангелят Г.С. - кандидат технических нзук, доцент, ТкачёЕ В.А.

Ведущая организация Украинский научно-исследовательский инс

титут экологических проблем"УкрНИИЭ1Г Сг.Харьков).

Защита состоится "18" сентября 1997 г. в II00 ч. на заседании специализированного Совета Д.02.07.01 при Харьковском государственном техническом университете строительства и архитектуры по адресу: Харьков 310002, Сумская, 40. '

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Харьковского госу дарственного технического университета строительства и архитектуры

Автореферат разослан "12 " -Э-БП. 1997 г.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук, доцент

Н.И. Колотило

[туальность проблемы.

Снабжение населения Непала чистой питьевой водой представляет фьезную проблему ввиду резкого ухудшения качества воды (КБ) поверх-ютных водных источников за счет естественных (ЕФ) и антропогенных ¡кторов (АПФ) и низкого качества подземных вод.

За счет нерационального земледелия и вырубки лесов заметно уси-гааются эрозионные процессы в горных районах в период муссона, в ре-'льтате чего увеличивается нагрузка на водные объекты наносами, увешивается мутность воды и ухудшается ее качество. Каждый год относи-'льно большие реки уносят плодородную землю, затапливают угодья и лосят большой экономический ущерб.Ухудшение экологической ситуации Непале привлекает внимание многих организаций, даже международных.

Малые реки долины Катманду и реки, протекающие через городские рритории и густонаселенные пункты Гераи, сильно загрязнены сточны-: водами, что затрудняет их использование для питьевых целей.

Подземные воды долины Катманду и Гераи характеризуются повышен-й концентрацией железа, марганца и аммония. В основных городах сис-ма очистки воды включает отстаивание, фильтрование и хлорирование, нако на практике очистные сооружения работают неэффективно или во-ще не функционируют.Взвешенные и нерастворимые вещества могут быть алены механической очисткой указанными методами, а растворенные ве-ства без эффективных физико-химических, биохимических или комбгаи-ванных методов и устройств не могут быть удалены.

Все это приводит к тому,что вода в относительно больших городах цается с перебоями и не питьевого качества, а население в сельской зтнооти, составляющее 80 %, вынуждено употреблять неочищенную воду.

При решении проблемы водообеспечения приходится сталкиваться с л, что многие водные объекты страны практически не изучены о пози-ж их использования для водоснабжения. Поэтому проблемы водообеспе-шя невозможно решить без детального изучения природных вод (ПБ) комплексной оценки,без разработки простых, эффективных и зконошч-с методов очистки воды и рекомендаций по водоподготовке. А также пение главных социально-бытовых, водохозяйственных, энергетических, жомических и экологических проблем невозможно без научного обосно-шя закономерности изменения качества, количества воды и рациональ-'о использования водных ресурсов.

Все это многообразие указывает на возрастающую актуальность >блемы оценки КПВ Непала, очистки воды от вредных для здоровья при-¡ей, охраны водных ресурсов от загрязнения о целью улучшения КПВ.

Цели и аадачи исследования. Целями диссертационной работы являкл

- теоретические и экспериментальные исследования состава и свойс ПВ Непала для оценки их качества и разработки классификации;

- исследование закономерностей изменения КПВ выбранных водных об1 тов в естественных условиях и условиях техногенеза Непала и тре£ мой степени очистки ПВ на разработанной водоочистной установке;

- разработка эффективных методов очистки воды от вредных примесей;

- разработка рекомендаций по внедрению предлагаемых методов и устг вок для очистки воды и улучшения (сохранения) КПВ речных бассейн

Задачи исследований.

1. Сбор исходных (физических показателей (ФП), химических (> бактериологических (БП) качества воды и гидрометеорологических (ГЬ данных для качественно-количественной оценки и классификации Ж Не ла и анализ ЕФ: физико-географических (ФГФ),гидрогеологических (ГГ физико-химических (ФХ),биологических (ЕФ) и АПФ для установления е яния на состав и КПВ Непала с целью водоохраны.

2. Натурное (визуальное) наблюдение санитарного состояния осе ных городов, густонаселенных пунктов, источников водоснабжения (з плуатируемых и перспективных) и загрязнения водных объектов (мес выпусков бытовых и производственных сточных вод); выбор водных обч тов р.Сети, оз.Феба, Бегнас, Рупа и анализ ФП, ХП, БП воды.

3. Оценка КПВ и разработка систем классификации ПВ Непала химсоставу и степени загрязнения на основе комплексного изучения.

4. Теоретические и экспериментальные исследования кинетики п цессов окисления (НПО) Ре2+ и Мп2+ на моделях многокомпонентных с тем (МКС) Нг0-Ре2+-Мпг+-0а, Н20-Ре3+7Ре2+-02, *Н20-Ре2+-Мп2+-02, V. -Рег+-НС0з~-02, Н20-Ре2+-Ш4+-02 и процессов,приводящих к равновес систем и исследование влияния концентраций ионов: Ре2+, Ре3+, Мг Ш^1", НСОз", С1~ и I на рН, ЕЬ, Ог и др. в МКС в статических услови

5. Разработка эффективных методов (установок) очистки ПВ от Ш, Ш4+ и исследование эффективности процессов их очистки.

6. Математическое моделирование КПО Ре2+,Мп2+,процессов очиси воды и исследование влияния основных физико-химических (ФХ), тер динамических (ТД) и гидродинамических (ГД) факторов на степень очг ки (Э) ПВ от соединений Ре, Мп и Ш4+ в технологической системе.

7. Анализ и оценка технико-экономической эффективности пре/ гаемых установок для очистки воды от указанных примесей.

8. Разработка рекомендаций по внедрению водоочистных устаноЕ и мероприятий по улучшению (сохранению) КПВ Непала.

Б

Научная новизна

- систематическая и комплексная оценка состава,свойств воды реальных водных объектов Непала и МБР в статических и динамических условиях;

- предложена региональная оценка КПВ Непала;

- разработаны системы классификации ПВ по химическому составу и по степени загрязнения (с учетом основных факторов);

- разработана схема факторов,влияющих на состав и качество ПВ Непала и установление закономерности изменения КШ по сезонам,створам рек (Сети, Багмати) под влиянием основных факторов (ЕФ,АПФ);

- разработаны эмпирические модели для рН, ЕЬ и ЭДС, описывающие процессы в рассматриваемых системах в статических условиях;

- экспериментально выявлены и установлены зависимости рН, ЕЬ, ЭДС, 02, окисляемости воды от концентрации ионов, температуры и времени;

- исследованы и разработаны две новые установки для очистки воды от соединений Ре, Мп и МН4+,включающие перекрестноточный аэратор, отстойник и фильтр на которые получен патент РФ;

- разработаны математические модели КТО железа (II), марганца (II) и процессов очистки воды, позволяющие решать задачи проектирования,

. управления технологическими процессами и контроля КВ;

- предложенные модели позволяют установить эффективность влияния основных ФХ,ГД и ТД факторов на степень очистки воды Э% от указанных токсичных примесей;

- даны рекомендации но внедрению технологии очистки ПВ от железа,марганца и аммония и по улучшению (сохранению) КВ речных бассейнов.

Практическая значимость работы заключается в том, что предложенные уотановки специальной конструкции нового типа для очистки ПВ ог железа, марганца и аммония могут быть внедрены в производство, как эффективные, энергосберегающие и конкурентно-способные.

Предложенные оценка КПВ Непала и системы классификации можно использовать для выбора источников, их охраны и методов обработки воды для питьевого водоснабжения и других целей, а математические модели, описывающие процессы в МКС - управления технологические процессами, контроля КВ и прогнозирования изменения КПВ речных бассейнов.

При решении прикладных задач,могут быть использованы результаты (схемы, диаграммы, формулы, зависимости) и выводы, данной работы и представляют практический интерес водопотребителей и водопользователей (Департамент и Корпорация водоснабжения, канализации, охраны природы (водных ресурсов), научные и производственные организации).

На аащиту выносятся следующие научные положения:

- количественно-качественная оценка ® Непала о учетом факторов; -системы классификации ПБ по химсоставу и по степени загрязнения;

- математические модели равновесия МКС, процесса окисления Fez+,Mnz+ и процессов очистки воды от указанных веществ;

- рекомендации по внедрению предложенных методов и установок для очистки воды от железа, марганца, аммония, взвесей, растворенных газов, бактерий и др.(технология очистки воды) для водоснабжения и методика расчета конструктивных элементов водоочистных установок;

- рекомендации по улучшению (сохранению) КПБ речных бассейнов Непала.

Публикация. Основные материалы диссертации опубликованы:10 научных работ из них 3 статьи и патент РФ.

Апробация работы. Основные положения настоящей диссертационной работы были доложены на 47-52- й научно-технических конференциях "Повышения эффективности строительства" ХГТУСА (Харьков 1992-1997 гг.), Объем и структура диссертации. Диссертация состоит иг введения, 5 глав,выводов и заключения,списка использованной литературы из 318 наименований и приложения. Диссертация включает 377 страниц из них 15Ô машинописного текста и текстовая часть иллюстрируется таблицами-77 и рисунками-125, придожениями-31 стр.и списками литературы-22 сгр ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении охарактеризовано современное состояние водохозяйственных проблем,Непала, сформулированы цели и задачи исследований, по-каганы их актуальность, научная новизна и практическая ценнооть.

В первой главе рассматривается количественно-качественная характеристика ПВ и приводится аналитический обзор современного состояния (изученность) водных ресурсов Непала. В работах Т.Б.Махата, К.Б. Мал ла.И.Н. Манандхара, Н.П. Кханала, К.К. Панде, Б.К. Упрети, П. Лабона Д.О. Нельсона, В.П. Субраманяма, Д. Стоклина и В.Срабела рассмотрены только эрозионные процессы в горных районах Непала.

В работах Р.К. Панде, Ч.К. Шарма, Д. Альфорда рассмотрены вопро сы географического районирования и дренирования основных рек Непала Японской проектной организацией (JICA) сделано поисковое иссле дование водоисточников долины Катманду. Б.К. Шрестха и Андрея Ботино с сотрудниками была изучена экологическая ситуация р.Еагмати. Многие водные объекты вообще не изучены и не имеется оценка КПВ Непала.

Автором разработана схема круговорота воды на территории Непала На оанове комплексного изучения водных ресурсов страны, разрабо тана систематизированная схема факторов,влияющих на формирование сое

:ава и КПВ Непала. В этой схеме отражены ЕФ: ФГФ, ГГФ, ФХФ, БФ и АПФ. [о генезису, характеру и сфере влияния указанные факторы могут быть >бщими и частными, ведущими и второстепенными, прямыми и косвенными [ они имеют локальный и континентальный характер.

Для получения реальной картины о КПВ, изучены основные процессы юрмирования состава (минерализации) и свойство ПВ под влиянием раз-гообразных факторов. К таким процессам относятся: растворение,выщела-[ивание, выветривание, гидратация, окисление,восстановление,гидролиз, >садкообразование, ионный обмен, миграция химических элементов и др.

Во второй главе предложены методы оценок качества и классифика-(ии ПВ Непала с применением системного подхода. ПВ является сложной КС, которая взаимодействует по схеме В.И. Вернадского "вода-порода-' газ-живые организмы-человек".

В сложную систему, (например,бассейнов рек) разными путями попа-;ают в водные объекты нераотворенные твердые и взвешенные (ВВ) в оде коллоидов, суспензий, эмульсий и растворенные вещества (РВ) как ■еорганического гак и органического происхождения в виде ионов, моле-ул и микроорганизмы с водосбора под влиянием разнообразных ЕФ и АПФ I процессе круговорота при составлении материальных и тепловых балан-юв (между атмосферой,гидросферой и литосферой (биосферой) постоянно :роисходит взаимодействие, обмен энергией и веществом), ПВ сложные, ^устойчивые системы, содержащие ВВ, РВ, газы,живые и микроорганизмы, ■идробионты и водные растения. При протекании различных процессов нераотворенные соединения, продукты реакции и биомассы выпадают в оса-;ок. Таким образом формируется состав и КПВ и функционирует водная восистема в определенных ФХ, ФГ,ГГ условиях.

Для изучения сложные МКС автором выделены границы и выбраны эле-генты системы. При этом, МКС разбивались на подсистемы. Входные (Со, ! и т.д.) и выходные (С, С}) параметры разделены на управляемые (С^Ь, !) и неуправляемые (наблюдаемые рН,ЕЬ,02,Э, окисляемость). Выходные араметры системы должны удовлетворять требованиям водопотребителей.

В качестве объектов исследования, выбирались водные объекты |.Сети, озера Феба, Еегнао, Рупа, характерные для долины Похара и |.Багмати и ее притоки, подземные источники долины Катманду, а также ВР, для изучения закономерностей изменения состава и свойотв воды.

При анализе ПВ выбранных объектов, применены методы: титриметри-еский,потенциометрический,фотоколориметрический,спектрофотомегричес-ий и атоиноабсорбционный.Отбор проб воды,транспортирования,хранения их анализа осуществлены в соответствие с унифицированными методами.

Для оценки КПВ был сделан полный анализ физических СЬ, цвет, запах, мутность, ЕВ) , химических (рН, ЕЬ, ЭДС, Ог, СОг, Саг+, М£г+, Ма+, К+, Рег+; Ре3+,Мп2+, Н0э~,НОг" ,НСОз",Б042-, С1~, БЮэ2-, Р043~, Шобд, Щ, окис-ляемостъ, ЭП, РВ или оухой остаток, БПК5, ХПК) и БП качества воды.

Выбранными значимыми показателями КБ о учетом их изменчивости являются: физико-химические (ФХП) главные ионы-катионы Са2+,М£2+,Ыа'+. К+, анионы-НСОз", БО^^С!", БЮз2-; микроэлементы Ре2,1", Мп2+; биогенные элементы РО43", ИН^» ДОг", М0з~; газы (Ог, СОг); а также 1°, рН, ЕЙ, ЭДС, ЭП, БПК5, ХПК, окисляемость, Жобщ.Щ, РВ, ВВ и БП воды. С их помощью можно судить о направлении протекания процессов, о тенденции изменения КБ и его прогнозирования с течением временив

В данной главе проанализированы существующие нормативные документы (КНД.211.1.4.010-94), стандарты (ВОЗ, СЭВ, ГОСТ, ЕРА), экологические, гигиенические, экономические критерия оценки КВ. Нами использован дифференцированный критерий оценки КВ в соответствие с нормативными документами, сущность которого состоит в сравнении отдельных контролируемых параметров о нормативами для комплексной оценки КПВ по ФП, ХП и БП с учетом пригодности воды для питьевого водоснабжения, 808 изданы "Европейские и Международный стандарт (нормы) питьевой воды". В СНГ КВ воды хозяйственно-питьевого назначения регламентируется ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая". В Непале широкое применение получил ВОЗ по сравнению с европейскими и азиатскими стандартами.

Основными требованиями, предъявляемыми к питьевой воде, являются безопасность её в бактериологическом (эпидемиологическом) отношении, безвредность химического состава,благоприятные органолептические свойства и пригодность для хозяйственно-бытовых нужд.

На основе комплексного изучения водных ресурсов Непала, влияющих ЕФ (ФГФ, ГТФ, БФ и ФХФ) и АПФ на КПВ, анализа литературных и экспериментальных ФП, ХП, БП и многолетних ГМ данных, натурного исследования санитарного состояния основных городов и густонаселенных пунктов, экологической ситуации водных объектов (функционирования водной экосистемы), источников загрязнений, источников водоснабжения, перспективы их использования, методов очистки воды, закономерности изменения КВ выбранных реальных и модельных водных объектов в статических и динамических условиях, автором дана количественно-качественная оценка ПВ/ оценка антропогенного влияния на КВ и разработаны системы классификации ПВ Непала по химическому составу и степени загрязнения, Определено неизвестное значение испарения 2 с речного бассейна р.Сети с использованием данных количества, выпадающих атмосферных

осадков X—4175 мм/год, расхода воды речного стока У-52,3 \Р/с или 1556 мм и площади водосбора басс. реки Р-1060 км2.

г - X - У - 2619 мм/год; (1)

Запас возобновляемых речных вод оценивался примерно 5000 м3/о. Запас пресных вод в льде или снеге в Гималаях оценивался по формуле: Ьа-аНлрд/ра- 22 км3. (2)

По рН оценка КПВ Непала следующая: поверхностные воды рек-слабо-щелочные, рН-7,5; поверхностные воды озер- близки к нейтральным, рН--6,9-7,2; подземные воды долины- слабокислые, рН-6,5; подземные воды района Тераи- щелочные, рН-8,5.

По рН-ЕИ диаграмме состояния равновесия МКС, оценены формы существования железа (рис.1) и марганца (рис.2) в воде.

цок 1 • Состояние равновесия системы "железо-вода" а координатах ЕЬ-рН (диаграмма Пурбе, применительно для железосодержащих вод Непала).

Рисунок 2 - Состояние равновесия системы "марганеи-вод! в координатах ЕЬ-рН (диаграмма Пурбе, применительно для марганцесодержащих вод Непала).

На основе ЕЬ>100 мВ (в наших случаях ЕЙ)300 мВ) и поля устойчивости оксидов, гидрооксидов железа и марганца,выбраны методы очистки ЗВ. АОВСДЕА и А'О'В'С'О'Е'А' - область экспериментальных данных.

КБ р.Сети оценено с помощью бар-диаграммы гипотетической комбинации, построенной о использованием экспериментальных данных по главным катионам и анионам в мг-экв/л. Содержание микрокомпонентов незна-гательно. Преобладающим катионом и анионом соответственно являются [Са2+]-46 мг/л и [НС0з~]-131 мг/л. Согласно диаграмме вода данного источника относится к гидрокарбонат-кальциевому Са(НС0з)г классу. Зна служит также мерой правильности проведенных анализов воды, досто-зерносги полученных результатов, о чем говорит равенство суммы эквивалентов катионов и анионов, (закон электронейтральности).

Автором модифицирована известная формула Курловы (Н.Ю. Соколова) применительно к р.Сети.

[НСОз'З131[БСк2"]29[С1~]9

С0г]8 СС02М М286-рН7,6 ЕЬ440 114 Ок.4 БПК5

ССа2+]34СМг2+]8СНа+]6СК+]3 По минерализации (М) Ш,оценено КВ различных водоисточников ел дующим образом: воды родников.ручьев,малых рек,средних рек и озер а участках районов Гималаев и высоких гор- ультрапресные (М<100 ыг/л) воды средних и крупных рек на участках горы Махабхарата, Сивалика 1 Тераи- пресные (М<500 мг/л); подземные воды долины Катманду- пресны (М до 1 г/л),Тераи также пресные (М <1 г/л), местами (в промышленны районах) слабоминерализованные (М до 1,5 г/л).

На основании расчетов индекса стабильности воды I получено пол жительное значение 1-0,2>0,так как вода неагрессивна 1<1,а почти от, бильна 1-0 и способна к отложению СаСОз. Карбонатное равновесие сдв нуто в сторону продуктов образования.

Дана оценка КПВ р.Багмати долины Катманду. Река Багмати и ев пр токи р.Вишнумати, Манохара, Дхови Хола и Тукуча находятся под влиян ем АПФ.Из натурного исследования из 7 пунктов наблюдений установлен место выпуска в реки бытовых и производственных сточных вод.

Из анализа результатой видно, что нарушен кислородный режим пунктах наблюдений 4-6 (Тхапатхали-Човара) (рис.За),а- по месяцам г да в пункте Б январь-июнь (рис.36) в сухой сезон года. В пунктах на людений 1-3 (до Пашупати Натха),7 (Човар) наблюдается нормальный ки лородный режим. В пункте 7 видно, что уже идет процесс самоочищени

Остальные главные показатели воды БПК5, ХПК, МН4+, N02", МОа Р043",характеризующиеся загрязнением за счет поступления в воду стс ных вод о территории города превышают ПДК. Показатель ЕПКб превышав нормы в пунктах 4-6, особенно, в месяцах март-май,июль, а ХПК в влг ный период года, до пункта 4 нормально. Наблюдается повышенная кс центрация ЫН4+, К0з~ в пунктах 3-6. МН4+ превышает ВДК,в пук

те 5 в течение года, а фосфор увеличивается в пунктах 3-7.

Для разработки систем классификации ПВ Непала, проанализированы существующие и в качестве исходных нами взяты- O.A. Алекина, СЭВ, Л.А. Кульского, Ч.Д. Ли, JICA, А.К. Бисваса и КНД.211.1.4.010-94.

С использованием данных состава воды по основным катионам (Caz+, ) и анионам (НСОз ,SO4 ,С1~) в %, выбранных водных объектов построена треугольная диаграмма (рис.4) на основе которой классифицированы ПВ Непала по химическому составу. По преобладающим катионам и анионам, ПВ классифицированы следующим образом: (I) гидрокарбонат- кальциевые воды Са(НС0з)г (М£(НС0з")2);(II) гидрокарбонат-натриевые МаНСОз; (III) сульфат-кальциевые и хлорид-кальциевые воды CaS04, CaClß; (IV) сульфат-натриевые и хлорид-натриевые воды Na2S04, NaCl.

lf-Л,"

кмссифицция Tlft

i. Ui ¡100.1 „' t. CaEOi.Cnn,;

Рисунок 4 ■ Треугольная диаграмма химического состава природных вод Непала по ютассифнкацнн

С целью использования поверхностных вод для водоснабжения дана классификация ПВ по степени загрязнения. В основе предложенной классификации лежит эколого-санитарная классификация ПВ по ФГР, климатическим условиям и физико-химическим и гидрогеологическим обстановка».

Основными критериями данной классификации являются пределы (диапазон) изменения концентрации отдельных или нескольких показателей КВ под влиянием разнообразных факторов, превышающие нормы питьевой воды с учетом пригодности водопользования. С ростом концентраций веществ соответственно ухудшается КВ, а номер класса растет.

Классификация включает 6 классов воды: 1. вода очень чистая; 2. вода чистая; 3. вода незаметно загрязненная;

4. вода незначительно загрязненная; 5. вода (сильно) загрязненная и

5. вода очень загрязненная (грязная).

КВ классов 1 и 2 относятся к рекомендуемым (1),3 и 4-приемлемк (II), 5-допустимым при особых методах обработки (без тяжелых токси ных металлов, органических.соединений, ядовитых газов) и 6-недопусч мым (при наличии указанных веществ в кл.5) .для водоснабжения.

Б классификации отражены ЕФ (климатические -сухой (А) и влажнь (В) периоды года, ФХФ, ГГФ, БФ) и АПФ, минерализации М, характернь особенности воды по ФГР, источникам загрязнения воды, показатели К превышающие нормы для питьевой воды,кислотно-щелочные и окислительн восстановительные состояния (равновесия) по отношению водной экаси теш от загрязняющих веществ и методы обработки ПВ Непала.

Воды горных рек загрязнятся во время муссона грубодисперсныи примесями, на участках непромышленных малых городов и населеннь пунктов ФХП, БП превышают нормы, а на участках промышленных городе химическими,биогенно-токсичными веществами, микроорганизмами,а так» твердыми отходами. Наблюдается, что КВ водотоков меняется по сезоне года и в вниз по течению с севера на юг по гипсометрической высот

Все учтенные ключевые моменты в разработанной классификаци являются отличительными чертами по сравнению с существующими. Пред! женная классификация применительна в таких условиях.Те или иные вор обменные процессы и превращения являются общими для любых водных су тем и в этом есть универсальность предложенной системы классификаци

В третьей главе рассмотрены основные свойства МВР,МКС при про! дении экспериментальных исследований в статических условиях.

Окисляемость воды определена Сихроматным и перманганатным меч дами (метод Кубеля), а Ог-методами Винклера и амперометрическим и я леза-спектрофотометричеоким и фотоколориметрическим методами.

Для изучения основных свойств в МВР и процессов, протекающих них,в качестве функции отклика выбирались показатели рН, ЕЬ,ЭДС,02 окисляемость, а ионы солей принимались как элементы МКС.

Были приготовлены МВР, МКС и подсистем для проведения экспег ментов при варьировании концентрации: Геобщ 0- 4,0 мг/л; соотношеш-Ре2"1" и Ре3+, марганца 0- 1,0 мг/л; аммония 0-10 мг/л; гидрокарбонаа

0-200 мг/л; хлорида 0- 69 мг/л. Контролирующим показателем систем является рН и расхождение его реальных ПВ р.Сети и МВР не превышав

1-2 X, что позволяет наблюдать целенаправленные процессы на МВР.

При приготовлении МВР,были использованы хорош растворимые сол железа (Ре304, РеБО^НаО, РеС1з6Нг0), марганца (Мп3045Нг0), аммога (КК4С1), кальция (СаС1й), магния (МеЗО^НгО), натрия (МаНС0э,Ыа231С ЫаНР04), калия (КС1) и дистиллированная вода.

Показатели t, рН, Eh и ЭДС определены потенциометрическим методом рН-метром (рН-1БО) с использованием ионоселективных электродов (ЭПЛ-02, ЭСП-15-11, ЭВЛ-1М4) и термокомпенсатора.

Для изучения влияния температуры на состав,КБ через её свойства рН и Eh МВР.МКС была варьирована температура МБР 0-35 °С с учётом изменения температуры воды и воздуха бассейна р.Сети.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что при повышении t, 0-20 °С величины рН и Eh увеличиваются 7,63-8,12 и 426-438 мВ соответственно. рН МБР незаметно продолжает расти по линейному закону, а значения Eh распределены параболически.

Автором установлено, что при увеличении СОгЗ, CFe3+] в системе значения Eh возрастают, a [Fez+3, CMn2+] Eh в МКС понижается. С повышением ШН4+] и [Cl~~] Eh понижается. При увеличении CFe2"1"], [Mr¡2+"], CNH4+], CCI"] рН уменьшается, а СНСОз-]- рН увеличивается, также Na+ и К+ способствуют увеличению рН. В МКС ионы диссоциации воды СН"1"], [0Н~] играют важную роль s окислительно-восстановительном процессе.

Изучена кинетика процесса окисления-восстановления железа и марганца в системах:H20-Fez+-№z+-02,H20-Fe3+/Fe2',"-02J *H20-Fe2i"-Mn2+"-02, H20-Fez+-NH4+-02 и Н2О-Fe2"*"-НСО3-- О2. Кинетические кривые показывают, что процесс окисления идет медленно в статических условиях.

В данной главе описана методика обработки результатов наблюдений, которая производилась методом математической отатистики. В ее основу была положена методология регрессионного анализа, программно реализованная в виде пакет программ "STATGRAPHICS" для IBM.

Получены следующие наилучшие эмпирические модели для рН.ЕИ.ЭДС: рН-б,4020-0,7606 CFe3+]+0,01085 [НСО3"3+0,0405 СК+] (3) Eh-460,2+16,1[Fez+]+26,7CFe3+]-42,7 [№12+]-0,3[НС0з"]-0,4ССГ] (4) ЭДС— 208,62+33,74 CFez+]+38,40[Fe3+]-0,57[НС03~3-0,57 ССГ] (5) Гипотеза об адекватности моделей проверялись критерием Фишера при наличии результатов параллельных опытов.

F-SzoY/S2boc.Y (6)

Значимость этого отношения проверялась с помощью уровней значимости o¡. Нулевая гипотеза Н0 не отклоняется если ос> «к,в случае если сс<«к (0,05 или 5%) то гипотеза об адекватности отклоняется.

Используя экспериментальные данные таблиц, полученные при проведении параллельных опытов Saос.Y рассчитано по формуле:

SBsc.Y-fffiS^/Efi)0'5 (7)

где fi-число степени свободы.

Soy (рН)-0,20; S0y (Eh)-12,04; SOyOflC)-18,00.

Определим критерий Фишера по формуле (6):

Р (рН)-1,3; Р (ЕЙ)-1,07; Р(ЭДС)-0,90.

По табличным данным от числа степени свободы полученных моделей и критерии Фишера, находим уровни значимости а:

а (рН)-О.З; а (ЕЛ)-0,5; а (ЭДС)>0,5.

Поскольку все значения уровней значимости больше ак (0,05), то гипотеза об адекватности моделей не отклонена.

В четвертой главе даны оценки существующих методов очиотки ПВ от железа, марганца, аммония, проведены теоретические и экспериментальные исследования для разработки эффективных методов для питьевого водоснабжения и изложены результаты разработанных установок.

Большой вклад в решение проблем по водоподготовке внесли ученые СНГ И.Э. Апельцин, В.А. Клячко,Л.А. Кульский.Г.И. Николадзе, А.Н.Пер-лина, К.А. Мамонтов, П.В. Корыстина, Я.Н. Шварте, Г.Ю. Асс, В.И.Стан-клявичуо и Г.Г. Руденко и ученые запада и Азии Г.И. Джаста.И. Холлю-та, В. Колле, В. Штумм, Г.Ли, М.Д. Хаммера, В.П. Кудесия и др.

По Г.И. Николадзе все методы очистки ПВ от железа (марганца) делятся на безреагентные и реагентные.

По мнению автора среди известных безреагентных методов очистки подземных вод от железа перспективным является вакуумно-эжекционным. Однако, у них сложная конструкция,а метод-дорогой.

Обычно марганец удаляется одновременно с железом, поскольку в ПВ Мпоещ находится вместе с ним, составляя меньше половины Ре0бщ- Методы деманганации можно выделить на окислительные, сорбционные, ионообменные, комбинированные и биохимические.

Реагентные методы по отношению к нереагентным более дорогие.При их использовании возникают дополнительные проблемы по водоподготовке.

Эффективность естественной аэрации очень низка поэтому необходима искусственная аэрация воды. В специально созданных системах аэрирования, создается развитая поверхность межфаэового контакта и соответственно интенсификации процессов массообмена,путем диспергирования воздуха в воде. Среди известных способов аэрирования можно отметить: барботаж, разбрызгивание, каскадный, пенный и смешанный.

В зависимости от способа подачи воздуха аэраторы классифицируются на механические,пневматические напорные, пневматические вакуумно--эжекционные, отруйные и комбинированные (механико-пневматические).

Проанализированы известные методы удаления азотосодержащих МН4+, Ш2~,Ы0з~ веществ (нитрификация, денитрификация,обдувка аммиака; ионный обмен;гиперфильтрация и др.). А.Ю. Шагинов предложил внутриплас-

:овую очистку подземных вод от НН4+.

Все существующие методы за счёт низкой эффективности, конструк-:ивной сложности, дороговизны далеко не всегда возможно использовать ! условиях Непала, Поэтому возникали вопросы каким образом осущест-¡ить аэрирование воды, какой иоточник кислорода, какие конструктив-гые элементы аэратора, их аппаратурное оформление и компоновки. В 5вязи о этим автору необходим был поиск нового усовершенного, более )ффективного,простого,экономичного (энергосберегающего) метода очист-ш воды для решения водохозяйственных проблем страны.

Из анализов известных методов очистки воды от указанных веществ южно сделать вывод,что по технико-экономическим показателям, при отсутствии компрессора и если рельеф местности позволяет без насоса [самотечный режим),перепадные, быстротечные, эжекционные азрационные остановки имели бы преимущества по сравнению о другими.

С учётом многообразия решений,приёмов.способов и устройств, форш железа и концентрации удаляемых веществ,генезиса этих компонентов, зостава воды и основных факторов, влияющих на них в условиях Непала, требуемой степени очистки, технико-экономических показателей,исследо-заны и разработаны установки для очистки воды от Ге, Мп, Ш4+и др.

Для выбора метода проводились теоретические и экспериментальные кзоледования с целью изучения поведения Ге, Мп, устойчивость, состояли равновесия (ЕЬ >100 мВ) в различных МКС, в статических и динами-геских условиях.При этом изучались ФХ.ТД и ГД факторы и ооновные процессы, протекающие в системах.

Экспериментальная установка является специально сконструирован-шм производственно-промышленным образцом, защищенным авторскими сви-;етельствами,которая включает всасывающий и напорный трубопровод, задвижки, насос типа 6 КМ, обратный клапан, аэратор, отводящий канал о )егуляторами и бак. Основным элементом установки является аэратор, а задними элементами аэратора являются щели между пластинами 8.

Были проведены серии опытов, связанные с железом, при концентрации 1,95; 2,70; 2,95 и 6,6; с марганцем 5,01 и аммонием 5,0 мг/д.

МБР с заданной концентрацией, подавался насосом из нижнего резервуара в аэратор. При движении воды по лотку с оптимальным уклоном 1=0,4 обеспечивается бурное течение воды, в котором при протекании гступов со щелями, образуются вакуумные зоны,в результате чего проио-содит подсос воздуха в поток воды и быстро насыщается кислородом до тредальной концентрации. Конструкция аэратора позволяет получить дио-тергированную водовоздужную смесь по всей глубине и длине аэратора.

При аэрировании потока воды с известными концентрациями очища мых веществ, варьировались поочередно: продолжительность аэрирована га (1-25 мин.)¡продолжительность отстаивания тот (30,60 мин,1,2 сут, расход воды Ц (20-40 л/с); длина аэратора I. (0-15 м); количество по; торных циклов п (0,1-3), формы железа (Ге5047НгО и РеС1збНгО) и т., Для изучения процессов очистки ПВ от Ре, Мп, Ш4+ выбраны по» затели воды: 1°, рН, ЕЙ, ЗДС, 02, окисляемость, расход Q,скорость п( тока воды V, та и хот. п и ¡концентрации удаляемых С: веществ.

Основными процессами, протекающий в технологической систем! являются массопередачи, диффузия, растворение, абсорбция, десорбцю окисление, восстановление, гидролиз, осадкообразование и другие.

При проведении экспериментальных исследований на водоочисгно! установке,были получены следующие результаты в виде степеней очисгкз для железа (За), марганца (Эг) и аммония (Эз):

81-65,64% при Срв-1»95 мг/л; 31-91,58% при Сра-2,97 мг/л;

31-98,48% при Сре-6,60 мг/л; 9^-36% при Смп-5,01 мг/л; Эз-32,2% при Сын+-5,0 мг/л.

Степень очистки Э% определялась по формуле: 4

3%.- (С0-С) /С0*100 (8)

Обработка результатов наблюдений производилась матемзтическо* статистикйй регрессионным анализом на ЭВМ и получены математически« модели, описывающие процессов очистки воды от примесей.

Наилучшая эмпирическая модель для Э1 имеет вид: 31- 0,77750 - 0,03733.Ь + 0,000189. Окл.+ 0,1932.п (9) При включении фактора та и тйТ получена следующая модель:

31—0,002756 + 0,06765.та;-;+ 0,00023.Тот (10)

Наилучшая эмпирическая модель для 32 имеет вид:

Эг—0,02824+0,02141.Окл.+0,01181.Та+0,000085. Тот (11) При включении факторов рН, та и Ц получена следующая модель:

32—2,72956 + 0,3655.рН + 0,00424.Та~ 0,00222. $ (12)

Для математического моделирования процессов окисления Ре2* и Мп2+ в качестве исходных приняты дифференциальные уравнения Г.Джаота И.Холлюта и В.Колле, соответственно,которые имеют вид:

-¿СРе^З/сИЖСРе2"^ С02]/СН+]2 (13)

-аСРе2+3/^-К[Ре2+]С023 (14)

-с1СРе2+3/с&-К1:Рег+3 Ю23/СН+3П (15)

где К- константа скорости реакции окисления, 1/мин. Решая уравнение кинетики процесса окисления железа И. Холлюта (15) получаем интегральное уравнение, которое имеет вид:

СРе^к-СРе^Зн.е-Киу-

17 (18)

При логарифмировании ур.16 приобретает вид:

1п С/Со— КЛОгЭ.Та (17)

При решении задачи на ЭВМ указанным методом, получены наилучшие математические модели для железа и марганца:

С-Со. ехр [ (-0,132+0,00841. Окл .-5,8-4.10~бТот+0,0052 1)Ю2]т:а] (18) где С-требуемая концентрация [Ре2*] через г, мг/л; Со- исходная концентрация СРег+],мг/л; Окл.-окисляемость воды, мг/л; ^температура воды,°С; Г02]-концентрация кислорода,мг/л. При известных значениях факторов, можно найти время пребывания воды на установке: тт1п-(-1пС/С0)/ К [02] (19)

Общее время пребывания воды на установке при аэрировании,отстает вании и фильтровании: ^впг^а+'Сот+Хф (20)

Степень очистки воды Э от железа и марганца с использованием значения полученной модели (18) согласно формуле (8) имеет вид:

Э- (Со- С) /С0*100- С1- ехр (- Ш21 т) ] *100 (21)

Автором установлено,что более существенными факторами, влияющими на степень очистки 3% от железа, марганца и аммония являются:окис-ляемость воды,мг/л; исходная концентрация Со мг/л и их формы,наличие потенциалзадающих активных ионов (СС1~3, СШ4+], СНС03~]); т:от; П; <3, V м/с; Ь, рН; Ь, что соответствует разработанным моделям (рис.5).

, 1. Температура воды ОС;

^ 1 Г." 2. Раствор4кнь$ в воде

кислород 0г, мг/л;

3. Концентрация марганца [Мп2*],мг/л;

4. Охисляемость воды, мг О^/к,

5. рНвовы;

6. Степень очистки воды Э %;

7. Ей,тВ.

Рисунок 5 • Зависимость изменения степени очистки Э % для мврганца н основных показателей воды от продолжительное™ аэрирования т,

, Э-П0Ю1.,га,Тот,02,рН,п,1, а, У.Ь.ЕЬ, Со, ССП, Ши^ДНСОз"]) (22 Указанные факторы служат для контроля КВ т.е.для получения тре буемой степени очистки воды и управления технологическими процессами При увеличении рН воды, хат, п, Ь и понижении Ь, окисляемое ти, ЕЬ, Ц, 3% увеличивается.

Удаление аммония зависит от гаД,02. При циркуляции осуществля ется обдувка ЫНз или он улетучивается.

В пятой главе даны рекомендации о учетом комплексной оценки КПЕ Непала по трем направлениям:

- исоледованы и разработаны установки для очистки ПВ от железа, ма£ ганца и аммония и методика расчета для проектирования;

- рекомендации по улучшению (сохранению) КВ выбранных объектов;.

- комплексные мероприятия по улучшению ИВ речных бассейнов Непала.

Автором работы предложены методы и установки, предназначенные для очиотки ПВ (подземных) от соединений железа, марганца и аммония Разработанные методы полностью базируетоя на принципе окисления Ре2+ и Мп2+ кислородом до Ре3+и Мп4+ о последующим гидролизом.

По способам движения потока воды и воздуха предлагаемый пере крестноточный аэратор отличен от прямоточного и противоточного.

Предлагаемые установки состоят из напорно-регулирующей емкости перекрестно-точного аэратора, ототойника и наоооа или без них и филь тра. Аэратор является главным элементом технологической системы.

Предложены два варианта технологических схем очистки ПВ от желе за, марганца и аммония: аэрирование и фильтрование при использовании естественного напора рельефа местности;аэрирование с последующим отс таиванием,фильтрованием при напоре наооса (рицикл) (рио.б).

1.Пр*»юв* камера 2 ЩсленИ аэратор 3. Отстой»«

А. Двуслойны« скорый фкгсьгр

Рисунок 6 -Технологическая схема установки для очистки природных вод от соединений железа, марганца н аммокня,

В первом варианте технологической системы окисление Те24" и завершается в толще фильтрующей загрузки, а во-втором- в отстойнике

Исходными данными для расчета о целью проектирования водоочистной установки являются: Ц, м3/с (л/с); V, м/с или уклон аэратора I; Со удаляемых С^ веществ, мг/л; длина первой пластины 1ц отношение прорезов (щелей) между пластинами и перекрытия щелей 5/Д1.

С учетом изменений входных параметров (С1,С1) и выходных (требуемой концентрации С, Э) предлагается два варианта размещения аэрацион-ного элемента технологической сиотемы:размещать аэраторы параллельно друг другу, стандартизируя размеры конструктивных элементов и менять размеры аэратора (длина или количество щелей, если рельеф местности позволяет; ширина, высота бортов и т.д.).

В первом случае необходимо сделать технологический анализ воды. Если получен ожидаемый результат ЭХ от удаляемых С^ веществ, то рекомендуется установка без отстойника с экономическим эффектом.

Преимущество второго метода заключается в том, что установка может работать в однократно-прямоточном и при необходимости в циркуляционном автоматическом режимах при установлении датчиков кислородо-мера в отстойнике. Время работы насоса определено 5-10 мин/час в соответствии о х& до предельного насыщения воды кислородом (5-10 мин.).

Поскольку предлагаемыми методами соединения железа и марганца из воды успешно удаляются, поэтому установка может быть использована в пищевой,текстильной, химической, бумажной промышленности* и на заводах налитков для глубокой очистки воды от указанных веществ.

Предложенными методами можно удалять взвеси, газы СОг, Н^, СН4, Шз и легкоокислшощиеся органические вещества,СПАВ, устранять запахи, улучшить вкусовое качество воды и снизить бактериальные загрязнения.

Рекомендуется использовать аэратор в аэротенках и местах перед выпуском сточных вод в водные объекты,водотоках и прудах для рыбного хозяйства для насыщения воды кислородом.

В редких случаях с учетом формы железа в виде комплексов и органических веществ в подземных и поверхностных водах рекомендуется добавлять КМПО4 в отстойник по дозе Ге2+ до появления розовой окраски.

В сложных ситуациях рекомендуется добавлять по 10%. от общего объема фильтрующей загрузки пиролюзит МпОг (черный песок) и активированный уголь. МпОа и КМПО4 способствуют окислению трудноокисляющихся соединений, ускоряют процесс окисления являясь катализаторами. Активированный уголь адсорбирует поверхностно-активные вещества (газы, масла, жиры, белки, фенолы, нефтепродукты о бактериями и т.д.) и органические вещества, придающие воде цвет, запах и привкус.

Автором дана технико-экономическая оценка эффективности очистки

ПВ предложенными методами и основным элементом которой является э; комический'аффект или минимум приведенных затрат. В качестве анало: принят метод очистки воды пневматической аэрацией (базовый вариан' При этом, определены эксплуатационные затраты, в том числе, ; мортизационные отчисления, текущий ремонт, затраты на электроэнерп затрат на заработную плату и прочие расходы.

Основные технико-экономические показатели предложенных методе очистки воды следующе (в тыс.руб.по ценам 1984 г.): производите; ность 525,6 тыс. м®/год; капитальные вложения 17,4; годовые экешц тационные затраты 21,6', себестоимость 1 к3 очистки воды 0,041; приз денные затраты 23,7; годовой экономический эффект 101 и 82.

Вода р.Сети откосится Са(НСОэ)2 классу, нарушено карбонатне равновесие т.е.в сторону образования СаСОз, в конечном итоге наблю; лось отложение в орошаемом поле до 15-25 мм/год. В связи с этим < труднено использование воды для ирригации, выработки электричества.

Для решения водохозяйственных проблем рекомендуется устанав! вать гидроциклон самотечным режимом сразу после забора воды, с пос; дующим отстаиванием в прудах для выработки электричества и арошеет а для водоснабжения-дополнительно фильтрованием и обеззараживание Экологическая ситуация малых рек долины Катманду катастрофиче кая, нарушена водная экосистема за счет поступления сточных и дощ вых вод (см.выше) с городской "территории.В долине загрязнены не то;, ко водные бассейны но и воздушный. В связи с этим для оздоровлен? этих объектов, окружающей среды,автор работы рекомендует осуществит следующие мероприятия: строить септики возле дома вдоль реки; галс ектировать коллектор вдоль реки по течения на загрязненных участкг для приемов сточных вод: строить в первое время биопруды затем поэте но-очистные сооружения для их очистки; строить водохранилище для р гулирования стока и КБ с целью комплексного использования.

Для улучшения (сохранения) КПВ речных бассейнов рекомендуете включить в комплексные водоохранные мероприятия:общее принятые прав вые, научно-технические,социально-политические,организационные аопе ты; современную технологию очистки природных и сточных вод.

На основе комплексного изучения водных ресурсов Непала автор р боты рекомендует посадку лесов,кустарников,трав в эроаионно-активны районах,'где выпадает более 2000 мм среднегодовых атмосферных оса ков. Для задержания первой грязной порции дождевых вод рекомендуете строить биопруды, а также ступенчатые каменные сооружения для защит оврагов, тропинок, терасс в горной местности.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. ПВ (поверхностные) Непала являются ультра-пресными (М< 0,1 /л) из-за хорошей промытооти горных пород, их твердости (гранит, рзмор, базальт, гнейс), подземные воды горных районов-пресными (М < 0,5 г/л), так как инфильтрующаяся вода на коротком пути склонов гор е успевает растворять, выщелачивать и выветривать горные породы, а одземные воды долин и района Тераи, то они характеризуются относи-ельно повышенной минерализацией (до 1,5 г/л).

2. По комплексным оценкам КПВ и разработанным системам классифи-ации, установлено, что ПВ Непалз относятся к гидрокзрбонат-кальцие-ому классу. Преобладающем анионом является гидрокарбонат,а катионом-кальцш. По минерализации, ПВ являются пресными,а рН-олабощелочными.'

3. Установлено,что изменение рН,ЕЬ,ЭДС,02, окисляемость зависят т ионов Рвг+,Ре3+,Ш2+,Ш4+,НС0з~,СГ, находящихся в реальных и мо-елъных водных МКС. Указанные ионы являются потенциалзадающими. При арьировании температуры 0-35 °С МБР, МКС ЕЬщах зафиксировано при О °С, а значения его распределены параболически, а рН-линейно.

4. Разработанные эмпирические модели откликов рН, ЕЙ и ЭДС.вшпо-якщке существенные факторы могут служить для контроля, прогнааирова-ия КПВ и для управления технологическими процессами очистки воды.

5. В различных МВР, МКС в статических условиях равновесие уста-овялось в течение 7-8 суток до полного окисление Ре2+ и Мп2+ кисло-одом. При этом наблюдалось образование осадков. Оценка равновесия, стойчивости водных МКС производилась о помощью интегральных покаэа-елей воды рН и ЕЬ, которые являются мерой кислотно-щелочных и окис-;ительно-восстановительньи состояний систем. Построены рН-ЕЬ диаграм-ы с использованием экспериментальных данных (рН-5,6-8,5; ЕЬ-350-80 мВ) для Ре и № на которых отмечены области выпадения осадков 'е(0Н)з,РеС0з,РеЗ и МпОг,МпоОэ,МП3О4, №п (ОН) 2, т. е.создаются благопри-;тные условия для решения инженерно-технических проблем по вадспод-отовке. Выбор ФХ методов очистки подземных вод осуществлен на осно-е рН-ЕИ состояния, базируясь на принципе окисления переменновалент-нх металлов (Ре2+,Мп2+ и др.),легкоокисляющихся веществ кислородом.

6. Установлено что, окисляемость воды понижается, а рН и ЕЬ подаются в МКС в статических и динамических условиях до полного окис-:ения железа и марганца и при увеличении СРе2+],значения ЕЬ возраста-га, но с увеличением [Мп2+Э, ЕЬ понижаются.

7. Самым распространенным и экономичным методом удаления железа нрганца и аммония является аэрирование с последующим отстаиванием

или без него и фильтрованием. Среди них перспективным является вак умно-эжекционньш. Однако, этот метод конструктивно сложный и дорог стоящий. Предложенные автором установки нового типа для очистки Е (подземных) от указанных примесей, а также взвесей, растворенных воде газов (СОо, НгЗ, СН4, №3), бактерий, СПАВ и т.д. по сравнена с существующими имеют ряд преимуществ: эффективность 98.48%,эконош ность (энергосберегающая технология), конструктивная простота, шир кий диапазон их применения.

8. Основным элементом установки является аэратор типа лоти на дне которого устроены прорези, отношение раскрытия щели 5 и пер крытия между плаотинами Д1 (5/Д1-0,6-0,8) строго фиксируются для к бежания подтекания потока воды и максимального поступления кислород воздуха из окружающего пространства. При быстротоке между перекрыта ми пластин формируется вакуумная зона,которая в свою очередь завис* от скорости потока воды.Перекрёстноточный аэратор представляет собс абсорбер в котором поток воды захватывает кислород воздуха, в резул тате чего протекают основные процессы в системе,такие как мзссопе? нос.массопередача, растворение кислорода в воде, абсорбция, хемосог ция, десорбция, диффузия, окисление и гидролиз удаляемых веществ.

9. Насыщение потока воды кислородом воздуха зависит от продолл тельности аэрирования га (5-10 мин), расхода очищаемой воды кс центрации удаляемых окисляющихся веществ 01,длины аэратора 1»,времен пребывания потока воды в аэраторе т0бщ, температуры воды I и друг* ФХ, ГД и ТД факторов, а также конструктивных элементов аэратора.

10. Разработанные математические модели, описывающие процесс очистки воды (включаюшде существенные ФХ,ГД и ТД факторы) и КТО Ре5 и Мп?'+ могут служить для расчёта конструктивных элементов устаяов» при проектировании, управления технологическими процессами при об; ботке воды, для контроля и прогнозирования КВ.

11. Установлено влияние ФХ, ГД и ТД факторов на степень очиси ПВ 3% от указанных примесей. При повышении Сре, Оа. рН среды, ха Хот п, Ь и при понижении <3, I и окисляемости воды, концентрации СС Э увеличивается, что подгверждят экспериментальные данные и моде:

12. По оценкам технико-экономических показателей водоочистной } тановки двух модификаций, метод аэрирования, отстаивания и фильтроз ния с годовым экономическим эффектом 82 тыс.руб.(по ценам 1984 г. по своим широким диапазонам использования является более перепек?! ным чем метод аэрирования и фильтрования с эффектом 101 тыс.руб.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Парияр Ч.Б., Коновалов О.М. Физико-химический анализ природах вод Непала //Тез.док.47-й науч.-техн.конф./Под ред.Д.Ф. Гончарен-ю. -Харьков: 1992. - о.99-103.

2. Парияр Ч.Б., Назарова Р.И., Коновалов О.М. Мешающие действия 'идрокарбонаг иона (НСОз~) р.Сети для водопользования//Тез.48-й науч. ■техн.конф./ Под ред. Д.Ф. Гончаренко.-Харьков: 1993. - с.206.

3. Парияр Ч.Б. Климатические условия формирования природных вод 1епала //Тез.док.48-й науч.-техн.конф./Под ред.Д.Ф. Гончаренко.-Харь-гов: 1993. - о.201.

4. Шеренков И.А., Парияр Ч.Б. Метод очистки природных вод от соединений железа,марганца и аммония,взвеси и т.д.//Тез.док.49-й науч.-?ехн.конф./ Под ред. Д.Ф. Гончаренко. -Харьков: 1994. - с.114.

5. Парияр Ч.Б., Назарова Р.И., Сарокина И.А. Влияние концентра-щи растворенных веществ на величину окислительно-восстановительного ютенциала в многокомпонентной системе //Тез.док.49-й науч.техн.конф. 'Под ред. Д.Ф. Гончаренко. -Харьков: 1994. - с.120.

6. Шеренков И.А.,Парияр Ч.Б. Влияние основных факторов на очист-су природных вод от соединений железа, марганца и аммония //Тез.док. 51-й науч.-техн.конф./Под ред.Д.Ф. Гончаренко.-Харьков:1996.-с.88-89.

7. Решение о выдаче патента РФ на заявку No 94025567/26/023774. Остановка для очистки природных вод от соединений железа, марганца и аммония / Шеренков И.А., Парияр Ч.Б., Меженцев Ю.С./, 1996.

8. Парияр Ч.Б. Оздоровление малых рек, протекающих через городские территории и густонаселенные пункты Непала // Коммунальное созяйство городов: Респ.межвед.научн.-техн.сб. -К.: TexHiKa. - Вып.9, L997. - о.165-167.

9. Парияр Ч.Б. Водохозяйственные проблемы Непала и пути их реше-шя // Коммунальное хозяйство городов: Респ.межвед.научн.- техн.сб. ■К.: Техника. - Вып.9, 1997. - с.169-171.

10. Парияр Ч.Б. Математическое моделирование кинетики процесса жисления Fez+ и Mnz+ //Коммунальное хозяйство городов: Респ.межвед. 1аучн.-техн.сб. -К.: Техн1ка. - Вып.10, 1997. - с.19-21.

АНОТАЦШ

Пар1яр Чет Бахадур. 0ц1нка якос?! природних вод Непалу та дос-пдження методу очистки води в!д сполук зал1за, марганця та амонш. Хисертащя являеться рукописен вченого ступени кандидата технХчних гаук за фахом 05.23.04 "Водопостачання,какал i защя", Харк1вський дер-кавний техн!чний ун1верситет буд1вництва та арх1тектури, XapKiB 1997.

Дана KiJibKiCHo-HKicHa оценка природних вод Непалу на ooHoai коь плеконого .вивчення та аналгау фааичних, xiwi4HHx, бактер1олог1чни!-б1олог1чних та гз.дрометеороло^чних параметр1в, анал1ву природних те антропогекких фактор1в, впливаючих на якхсгь природних вод, а. тако* на ix основi розроблен! системи класиф!кацП природних вод га xiMi4 ним складом та ва ступеней забрудкення.

На основ! системного подходу pi3Hi багатокомпонентн1 моделью водяк1 розчини виготовлен1 для вивчення кшетики процессу окисления Ре2+,Мп2+ та innmx' головних процес1в в системах. 5 використанням ре гресивного анализу математично! статистики проанал1зован1 результата эксперимента на EDM тз були побудован1 емпир1чн! модел1 для рН, Eh

Для вилученнн токоичних метаив залаза, марганця, бхогенних ком

понентхв NH4.+, эавислих речовин, розчинених raaiB COs, H^S, NH3, СН4

бактер!й та imnnx з води, були розробдеш нов! водоочисн1 споруди

Розроблена математичн1 модел1 для контролю технслог1чних процес1в. Кдючов1 слова: прнродн1 води Непалу, як!сть води, метод очистки водк

в1д залlsa,марганця та амон1ю, математичн! модел1.

SUMMARY

Pariyar Ghet Bahadur. An assesment of quality of natural water in Nepal and research water treatment method from components of irGn manganese and ammonia. Dissertation is the manuscript for receiving the scientific degree for candidate of technical sciences (Ph.D.) on speciality 05.23.04 "Water supply, sewerage",Kharkov State Technical University of Construction and Architecture, Kharkov, 1997.

An assesment of quality and quantity of natural water in Nepal is given on the basis of complex study and analysis of physical, chemical, bacteriological,biological and hydro-meteorological parameters, natural and antropogenous factors, affecting the quality of water, also on their basis classifications of natural water by chemical composition and level of water pollution (water quality) are developed.

On the basis of system approach different multi-parameters water models are devloped to study kinetics of oxidation of Fez+, Mnz+ and other main processes in the systems. By using regression analysis of mathematical statics, experimental results are analysed with computer support and impsrical models for pH and Eh are carried out.

To remove toxic metals iron, manganese and biogenous components NH4+, suspended solids, dissolved gases (СОг.НгЗ.МНз.СЗД, bacteria snd others ircm «atsr.nsw water treatment plants are devloped. Mathematical models are establised to control the technological processes. Key words: natural ' water of Nepal, water qua!1ty, water treatment

7 method from iron,manganese and ammonia,mathematical models.