автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Повышение эффективности работы горизонтальных водопроводных отстойников (для условий Иордании)

ХАРК1ВСЫШЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХН1ЧНИЙ УНЮЕРСИТЕТ БУД1ВНИЦТВ А ТА АРХ1ТЕКТУРИ

П1ДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВН0СТ1РОБОТИ ГОРЮОНТАЛЬНИХ ВОДОПРОВ1ДНИХ В1ДСТ1ЙНИК1В (ДЛЯ УМОВ ЙОРДАШЛ)

05.23.04 - Водопостачання, канадизацк

Автореферат

дисертаци на здобутгя наукового ступеня кандидата техшчннх наук

Харюв-2000

Дисертащя е рукописом

Робота виконана в Харивсыай державнш академп мкького господарства

Науковий кер1вник: доктор техшчних наук, професор

Душкш Сташслав Сташславович, Харивська державна академш М1ського господарства, завщувач кафедри "Водопостачання, водовщведення та очищения вод"

Офщшт опоненти:

доктор техшчних наук, професор ГрабовсысиЗ Петро Олександрович, Одеська державна академ1я буд^внидтва та архгеектури, професор кафедри "Водопостачання"

кандидат техшчних наук ЕИкулш Серпй Юхимович, Науково-дослщний 1 проектний шститут "Енергосталь", м.Харюв, завщувач лаборатори

Пров1дна установи:

Кшвський нащональний ушверситет буд!вн1штва та архггектури, кафедра "Водопостачання", м.Кш'в

Захист вщбудеться 1 листопада 2000 р. об 11 годит на засщанш спещашовано!' вченоГ ради Д 64.056.03 при Харйвському державному техшчному ушверсите-п буд1вництва та арх1тектури (61002, м.Харюв, вул.Сумська, 40, тел. 40-29-20).

3 дисертащею можна ознайомитися у б^блкугещ Харювського державного техшчного университету будавницгва та архггектури, 61002, м.Харюв, вул.Сумська, 40.

Автореферат розюланий 28 вересня 2000 р.

Вчений секретар спещашзовано! вченоГ ради

Колотило МЛ.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальность роботи. Анал1з стану водних ресурив Йордана свщчить, що в краГт вщчуваеться гострий деф!цит води взагал! 1 яюс-но*1 питноУ води зокрема. Це обумовлено розвитком населених пуняшв, промислових пщприемств 1 сшьського господарства, для водопоста-чання яких використовуютъся перевалшо шдземш води, якют показ-ники котрих не завжди задовольняють вимоги, що ставляться до води господарсько-шгшого призначення.

Актуальною е проблема застосування для господарсько-питних та ¡нших щлей вод поверхневих джерел, включаючи води р.Йордан I за-регульованих притоыв, на територп яких проживае понад 65% населения краши 1 розмщено бшьше 80% промислових пщприемств.

Анал1з ¡снуючих методов щцвшцення ефективност! роботи гори-зонтальних водопровщних вщспйншав показуе, що конче потр1бною е розробка нових бшып рацюнальних за каттальними та експлуата-цшними затратами метсдов, що штенсиф!кують процеси осадження завис!. До них належить розглядуваний у дашй роботл метод обробки води активованими розчинами реагенпв. Вш дозволяе гадвшдити ефектившсть осадження завис! в горизонталышх вщстШниках, полш-шити як1сть очищения води, знизити виграти реагенпв, зменшити га-барити споруд реагентиого господарства 1 соб1вар-псть прояснено! води. Це мае велике значения для шдвищення технолопчно! ефективност! роботи очисних споруд систем водопостачання як Йордана, так 1 Украши, що шдтверджуеться дослщженнями, виконаними на вода каналу. Слв.Донець-Донбас (м.Краматорськ) 1 модельних водах Харшв-ського водопроводу та р.Йордан.

Робота виконана в межах державно? программ "Досл1Дження адсорбщйних, каташтичних 1 короз1йних явшц на поверхт твердих тщ з метою розвитку наукових основ ресурсозберц-аючих технологш" (п.6.4), теми 53-24/97 I 53-33/2000, номер державно! реестрацп 01981100191.

Мета 1 задач1 дослщжешш:

Метою дисертащйно! роботи с шдвищення ефективносп, забез-печення над1йносп експлуатацп та ¿нтенсифжащя роботи горизонта-

ЛЬНИХ ВОДОПрОВВДНИХ ВЩСПЙНШЦВ.

Для досягнення поставлено! мети необхщно було виршшга наступи! основш задач!:

1. Вивчити стан водних ресурсш Йордана та проанагизувати к-нукто методи шдвищення ефективносп роботи горизонтальних водо-

провщних вщстШншив, обгрунтувати Ух застосування для очищения води питного прюначення щодо щеУ кра'ши.

2.Розробити експерименгальну установку, обгрунтувати методику дослщжень, методи анал1зу й ощнки надшносуп результате експе-рименпв та Ух вщтворюванють.

3.Виконати теоретичш та експериментальш дослщження, вивчити вплив окремих фактор1в на ефектившсть прояснения води в горизон-тальних водопровщних вщстшниках, розробити математичну модель для прогнозування якоеп прояснения води р.Йордан при 11 обробщ активованим розчином коагулянту.

4.Розробити техшчш ршення з пщвищення ефективносп робота горизонтальних водопровщних вщстшниюв 1 передати Ух для експлуа-тацп на очисних спорудах м.Краматорська (УкраУна), м.Калшшграда (Роая) 1 м.Ербеда (Йордашя).

Об'ект досл!дження - очисш споруди водопроводу при двосту-пшчаспй очистщ води.

Предмет достдження - горизонтальш водопровщш вщстшники, що е важливим елементом систем водопостачання.

Методи дослгдження. При постановщ експерименпв застосову-вали сучасш ф13ико-х1м1чш методи дослщжень 1 обладнання: ¡нфра-червоний (14) спектр ТЖ-20 в д1апазош хвильових чисел 400-4000 см"! з вщносною похибкою до 1,5%, електронний микроскоп ЭМ-200 ¡з збтьшенням хЗОООО. Дослщт дан! обробляли за допомогою ПЕОМ, результата експеримештв - за рекомендащями М1жнародноУ сш'лки чисто!' та прикладноУ Х1мп (ШПАК). Вщтворювашсть дослщних даних визначали в межах дов!рчого ¡нтервалу.

Наукова новизна одержаних результате:

1. Дослщжено процеси осадження коагульованих домшок у горизонтальних водопровщних вщстшниках при обробщ води активованим розчином коагулянту.

2. Розроблено математичну модель для прогнозування якосп прояснения води р.Иордан з використанням ПЕОМ.

3. Запропоновано теоретичш передумови, що пояснюють меха-шзм ¡нтенсифшащУ процешв очищения води в горизонтальних водопровщних вщстшниках за допомогою активованого розчину коагулянту.

4. Обгрунтовано умови використання активованого розчину коагулянту з метою пщвищення ефективносп роботи горизонтальних водопровщних вщстшншав.

Науков! положения, висновки та рекомендацп, сформульоваш у дисертащйнш робот!, теоретично обгрунтоваш, :хня достов1ршсть пщтверджена результатами експерименттв, проведених з вшсористан-ням сучасних метод1в дослщжень.

Практична значулисть отриманнх результате:

1. На основ1 анал1зу особливостей експлуатацп горизонтальных водопровщних вщстШтоав для гадвшцення ефективносп 1*хньоГ робота запропонований метод обробки прояснюваноТ води активованим розчином коагулянту.

2. Для прогнозування якосп прояснения води р.Йордан з викори-станням активованого розчину коагулянту розроблена математична модель.

3. Визначено умови рацюнального застосування активованих роз-чишв коагулянтов у технолопчних схемах водотдготовки, що вклю-чають горизонтальш вщспйники.

4. Розроблено конструкцио, робочг креслення та експлуатащйно-технолопчну документащю активатора реагенпв, що передана для впровадження у ПУВКХ м.Краматорська, КалМграда I до Департаменту мшького господарства м.Ербеда (Йордашя).

Особистий внесок автора:

1. Виконано анал1з стану водних ресуршв Йорданп 1 можливостей ширшого використання поверхневих джерел для питного водопоста-чання.

2. Отримано результата лабораторних дослщжень щодо пщви-щення ефективносп робота горизонтальних водопровщних ввдепйни-К1В при обробщ води активованим розчином коагулянту.

3. Створено математичну модель прогнозування якосп прояснения води р.Йордан за допомогою ПЕОМ.

4. Розроблено робоч1 креслення та експлуатащйно-технолопчну документацию активатора реагенпв, запропоковано методику 1'х роз-рахунку.

Апробащя роботи. Основш результата роботи 1 головш положения дисертаци доповщалися на XXIX (квггень 1998р.) 1 XXX (тра-вень 2000р.) науково-техшчних конференциях Харювськог державно! академй' мкького господарства (ХДАМГ); на Мжнародному конгрес! "Еколопя, технология, економгка водопостачання та канал^защГ' (тра-вень 1999р., м.Ялта); на МЪкнароднш конференщ1 "Сучасш шформа-цшш та енергозбер!гаюч1 технологи життезабезпечення людини" (С1ЕТ6-99, м.Харыв, ХДАМГ, секщя №2 "Еколопя та техногенна без-

пека, комплексна оцшка якост! вироб1в, матер1ал1в, речовин i послуг"); на МЬкнародшй конференцп "Еколопя, охорона довкшля та енергозбер1гак>Ч1 ресурси" (Terra Тес, Лейпщг, березень 1999р.); на V Украшськш науково-техшчнш конференщУ "Застосування пластмас у öyfliBHHHTBi та и!ському господарствГ' (травень 2000р., ХДАМГ, M.XapKiß).

Публжаци. За результатами дисертацшноТ робота опублжовано 14 праць.

3MICT РОБОТИ

У Bcryni обгрунтовано актуальшсть теми, сформульована мета дисертащйного дослщження, встановлеш наукова новизна та практи-чне значения роботи, а також особистий внесок автора.

Перший роздш дисертацп присвячений анал1зу ¡снуючого стану проблеми використання водних pecypciß Йордани для водопостачання населених пункпв та його найважлившо!" складово'1 частини - питно-го водопостачання, що в даний час виршуеться в основному за раху-нок шдземних джерел водопостачання, яюсн! показники яких не зав-жди задовольняють вимоги, що ix висувають до води господарсько-питного призначення.

Аналв схем пщготовки питно! води в У Kpaüri, Pocii та в Иордани, а також дослщження, виконаш П.1.1йскуновим, К.Н.Гнедшим, М.В.Демурою, В.А.Клячко, В.А.Дроздовим та ¡ншими вченими, дозволили обгрунтувати двоступшчасту схему очищения води р.Йордан, найважлившшм елементом яко\' е горизонтальш вщстшники, ефектив-шсть роботи котрих можна пщвищити наступними методами:

- жтенсифшащя процеснв коагуляцп за допомогою обробки води такими реагентами, як флокулянти, окислювач!, замутнювач!, регуля-тори pH води i технолопчш способи (полшшення умов змщування реагенпв з водою та перемшгування у камерах пласт1вцеутворення, рацюнальне введения реагента у воду, збшыпення пдравл1чно\' круп-HocTi коагульованоУ завис]);

- полшшення пдравл1чних умов коагуляцп (зменшення горизонтально! швидкост1 потоку, конструктивш методи виршення), що не завжди можливо з техшчних та економ^чних причин.

Розглянуто ocHOBHi фактори, що порушують нормальний рух води в горизонтальних вщстшниках i призводять до попршення якост1 прояснения води.

Зроблено висновок про необхщшсть розробки нових, бшьш ефек-тивних метод1в, що пщвищують надшшсть експлуатащУ та ¡нтенсифь icaniio npouecie прояснения води у горизонтальних водопровщних вщ-стшниках, зменшують витрату реагенп'в, полшшують яюсть очищения води.

Анал1*з стану цього питания дав змогу визначити напрям дисерта-щйного досшдження, сформулювати мету га задач! робота.

У другому роздш наводяться характерна технолопчш схеми подготовки питн01 води в Йордан]'/, УкраУш та Pocii, розглядаються кон-структивш та ¡HUii особливос™ споруд водопщготовки.

Вивчення якюних показнишв води р.Йордан показуе, що прояс-нювана вода в окрем1 перюди року мктить досить багато зважених речовин - до 150 мг/дм3, кольоровють и досягае 160 град., вона мае пщвищену окислю вашсть, що свщчить про и забруднешсть спчними водами, як1 мютять оргашчш сполуки. Недостатня лужшсть води до-зволяе зробити висновок про необхщшсть i"i тдлуження. Bmict фтору у вод1 нижче саштарних норм.

Показано, що в умовах Йордан» для шдготовки питноУ води дощ-льно використати двостушнчасту техиолопчну схему очищения, най-важлив1шим елементом якоУ е горизонтальш вщстшники, особливост» роботи яких враховувалися при проведение дослщжень.

У кшщ роздшу зроблено висновок про необхщшсть та можли-в1сть штенсифжацп npouecie очистки води в горизонтальних вщстш-никах при Ti o6po6ui активованим розчином коагулянту.

У третьему роздип розроблена методика й наведеш результата досл1ДОкення npoueciB очистки води при н обробщ активованим розчином коагулянту в обсязц що мае м!сце при проясненш води в горизонтальних водопровщних вщстшииках.

Багато уваги в цьому роздии прщцлено методикам для визначен-ня питомо1 адсорбц!1 гумш1в на пдроксид1 алюмпшо i ступеня струк-турно-мехашчноУ гщратацп та мщносп осаду, що утворюеться при коагулюванш дом]шок прояснюваиоУ води.

Для магштоелектричноУ активацн розчину коагулянту використо-вували спещальний пристрш - активатор реагеттв, конструктивна схема якого наведена на рис. 1. Пристрш складаеться з двох послщов-но з'еднаиих апарапв: магштного активатора та електрокоагулятора. Розчин реагенту, проходячи в робочому 3a3opi м1ж магштопроводом 7 i полюсним наконечником 6, зазнае впливу магштного поля, створю-

Рис. 1. Пристрш для магштоелектрич но V активаци розчинш реагента: 1 - корпус електромагштноУ системи; 2 - котушка; 3 - осердя; 4 - дтмагштна плита; 5 - гщрслзолююч1 прокладки; 6 - полюсний наконечник; 7 - корпус магштопроводу; 8 -з'еднувальш муфти; 9 - корпус електрокоа-гулятора; 10 - впускний та випускний патрубки; 11,12 -переливна та прохщна перегородки; 13 - пластини; 14 - штуцер для шдпедення водню; 15 -з'эднувальна клема; 16 -зливний патрубок

ваного електромагштною котушкою 2. Даш розчин надходить в елек-трокоагулятор, де насичусться анодно-розчиненим зал1зом. Корпус електрокоагулятора виготовлений з оргскла завтовшки 30 мм. У корпус! розмщеш переливна 11 га прохщна 12 перемички. У кришщ корпусу е штуцери для вщведення водню 1 з'еднувальш клеми 15 поведения для подач 1 струму на пластини 13.

Експерименти виконували паралельно на вод1, оброблешй акти-вованим реагентом, 1 для умов звичайно? коагулящТ.

Оцшку очистки води здшснювали за правилами технолопчного анал1зу, рекомендованими для контролю робота горизонтальних во-ДОПрОВЩНИХ В1'дСТШНИК1В очисних споруд водопроводу.

Якюна характеристика води дослщжених джерел водопостачання наведена в табл. 1.

Таблиця 1

Яюсна характеристика води дослщжених джерел

водопостачання

Температура, °С Каламут-шсть, мг/ л Кольоро-в1сть, град рн Загальна жорстюсть, мг-екв/л Лужшсть, мг-екв/л Доза коагулянту (безводний продукт), мг/л

Модельна вода Харювського водопроводу

5,5-23,3 10,0-710,0 25-55 7,5 - 8,3 4,7 - 7,6 3,5-4,1 указана по тексту

р. Иордан (модельна)

6,5 - 24,4 4,0-15,0 30-160 6,7 - 7,8 5,8 - 6,5 1,1-1,6 40 -120

канал (лв. Донець - Донбас

0,7 - 23,5 5,5-28,8 27-55 7,5 - 8,4 3,5 - 6,2 1,5-2,3 50-110

Ангшз мехашзму К1 нетики коагуляцц коло'щних систем дав змогу встановити, що основним критер1ем повноти проткання процесу коа-гуляцп можна вважати величину електрокшетичного (£) потенщалу. За даними А.М.Когановського, Л.А.Кульського та шших дослщниюв, у процесп очищения води використовуеться тиьки 50-60% адсорбцш-ноТ поверхш гщроксиду алюмшш.

Обробка води розчином коагулянту, пщцаним магштоелектричнш активацп, дозволяе знизити електрокшетичний потенц1ал коло'щних домшок 1 збшьшити адсорбцшну емкость гщроксиду алюмшпо, що утворюеться у процеа очистки води. Завдяки цьому процеси прояснения води у вщстшнику протжають штенсившше, повшше використовуеться адсорбцшна емюсть коагуляцшних структур. На бшьш ¡н-тенсивне проткання процеЫв пласт1вцеутворення вказують досль дження щодо визначення ступеня структурно-мехашчно! гщратацп

коагульованих осад1в модельноТ води р.Йордан. Остання при обробщ активованим розчином коагулянту нижче, н1ж при звичайнш коагуля-цп, що дозволяе збшьшити в\пст твердо! фази пласт1вщ'в, яю утворю-ються, та прискорити IX осадження. Питома маса коагульованих структур при обробщ води активованим розчином коагулянту збшьшуеть-ся (2,08-2,23 г'мг- активований розчин, 1,81-1,85 г/мг- звичайна коа-гулящя), що дае змогу прискорити осадження коагульованих домшюк у вщстшнику та штенсифжувати процес очистки води.

Важливе мюце в роздш вщведено дослщженню основних факто-р!в, що впливають на прояснения води в горизонтальних вщсттниках при и обробщ активованим розчином коагулянту. До них вщносяться так! показники активацн: напруженють магштного поля I вмют у. розчин! коагулянту анодно-розчиненого загнза, оптимальне значения яких залежить вщ каламутносгп та температури прояснюваноГ води.

У четвертому роздш наведено результати дослщження процес1в осадження коагульованих домшок на мод ел 1 горизонтального водо-повщного вщстшника (рис.2) при обробщ води активованим розчином коагулянту.

Рис.2. Схема модели горизонтального вщстШника: 1 - подача вх^дноГ води; 2 -витратоипр; 3 - камера реакци; 4 -заспопйливий бак; 5 - приймальний лоток з ¿¡рчастим дном; 6,7 - розпоцшьш д1рчасп перегородки на початку I в кшш модели 8 - мнцевий вщб^рний жолоб; 9 - вшбф прояснювано! води;

11 - система пдравл1чного скидання осаду; 11 - вщвщ у каналпашю

Встановлено, що застосування для очищения води активованого розчину коагулянту дозволяе збшьшити гщравл1чну крупшсть коагу-льованоУ завиа 1 тим самим штенсифжувати процес прояснения води у вщстшнику. При цьому найбшьший вплив активований розчин коагулянту справляе на гщравл1чну крупность коагульовано'! завись що осщае 31 швидюстю 0,2 мм/с 1 менше, тобто на найдр1бн1шу та важко-видапювану завись.

Дослщш даш свщчать, що при обробщ води активованим розчи-иом коагулянту и прояснения в горизонтальному вщстшнику доцшьне при вмют1 зважених речовин до 200 мг/дм3 (рис.3).

э.о.----------

5,0---------

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Вм1ст зважених речовин, мг/л

Рис.3. Змша каламутносп проясненоТ води залежно вш вм1сту зважених речовин:

--при температура проясненоТ води 12,9°С; ----при температур! прояснено!'

води 21,6°С; • - звичайний коагулянт; А - активований коагулянт

Полшшення процесу прояснения води при п обробщ активованим розчином коагулянту дозволяе зменшити вмют зважених речовин у проясненш вод!, знизиги и кольоровгсть. Враховуючи, що вода р.Иордан належить до висококольорових, в1дчутне зменшення (в 1,41,5 раза) ц кольоровосп пор^вняно ¡з звичайним устоюванням мае ве-лике практичне значения.

1нтенсифжуючий вплив активованого розчину коагулянту на очищения води дав змогу зробити висновок про можливкть зменшення розрахункових доз коагулянту 1 збшьшення навантаження на вщ-стшник без попршення якост1 прояснения води: при обробщ води активованим коагулянтом його дозу можна знизити в середньому на 25%, а навантаження на вщстшник збшьшити до 50% без попршення якост! прояснения води.

Зважеш домшки, що мютяться у прояснювашй вод1 р.Йордан, являють собою глинист! й гумусов1 речовини, як1 погано коагулюють 1 не осщають у вщстшнику. Зважаючи на те, що вода р.Йордан мае ви-соку кольоровкть 1 процес п очистки важкий, необхщно застосовува-ти достатньо висою дози коагулянту.

Спостереження за роботою вщстшника показали, що коагульова-на завись при обробщ води коагулянтом з верхшх шар1в у середш ви-падае бшьш штенсивно, н1ж при звичайнш коагуляцп, за якоУ у цш

зош ще тривае процес пласпвцеутвореия, пласпвщ др1бшип й про-стежуютъся по всш довжиш ввдстшиика. При обробщ води активова-ним розчином коагулянту пласпвщ крупншп, др1бних майже немае, прояснена зона бшьша, шж при звичайшй коагуляцп: ¿з застосуванням звичайного коагулянту прозорють води на виход1 з вщспйника скла-дае 80 см, а при активованому кoaгyлянтi - 100 см. Концентращя завис! в нюкньому шар1 при активованому коагулянт! бшьш висока, осад бшьш гусгий, нж при звичайнш коагуляцп, за рахунок збшь-шення пдравшчно*1 крупносп та штенсившшого осщання завис! ¡з сере дшх шар!в.

Шар осаду при обробщ води активованим коагулянтом бшыиий, шж за звичайно*1 коагуляцп домппок, дещо р1зш конфйуращя та роз-подш осаду за довжиною ввдстшника. Так, яюцо основна маса коагу-льовано! активним коагулянтом завис! випадае до середини вщсгшни-ка - на 2/3 його довжини, то розподш завис1 при звичайшй коагуляцп р1вном!ртший за довжиною. Це свщчить про штенсифжуючий вплив магштоелектрично! обробки розчином коагулянту на процес прояснения води.

Вивчення особливостей протпсання процеав очищения води при п обробщ активованим розчином коагулянту дало змогу розробиги математичну модель для прогнозування якосп прояснения води р.Йордан. Ё можиа застосувати при розрахунку та проектуванш очис-них споруд, а також при налагодженш та експлуатацп у виробничих умовах пристроУв для магштоелектричиоГ активацп розчииу коагулянту сульфату алюмшпо. В основу математично! модел1 покладено за-лежшстъ залишкового вмкту зважених речовин у проясненш вод1 Р вщ температуря I, напруженосп магштного поля Н, вмкту в розчиш

г 3+ .

коагулянту анодно-розчиненого зашза Ре та вгоадно1 каламугаост1 води Р0:

Р=£(Р0,1,Н,Ре3+). (1)

Складена спещальиа програма для ПЕОМ 1 виконаш необхщш розрахунки. Залежшсть (1) мае вигляд Р = 0,14729- Ю2Р0 + 0,13056Ро2 - 0,3937Р<^ - 0,21029РоН --0,1000373-Ю-'РоБе3* + 0,358-Ю-3 -0,171-Ю'ВД-0,32-Ю-3Р02Н-- 0,10149-10-3Р02Ре3++ 0,2М0-2Р^ + 0,52-Ю-3Р0Ш+ + 0,3234-10'3Ро1Ре3+ + 0,1364-10"2РоН2 - 0,3852-Ю-4Р0НРе3+ + + 0,68329-10'5РоРе3+. (2)

Результата математичних розрахуныв використаш при побудов1 лшш р1вня поверхщ вццуку, яю можиа застосовувати для прогнозу-

вання якосп прояснения води р.Йордан при п обробщ активованим розчином коагулянту (табл.2).

Таблиця 2

Пор1вняльш даш про змигу залишкового вмкту зважених речо-вин при обробщ води розчином коагулянту_

Показники активаци Залшпковий вмкт зважених речовин у прояснешй вод1, мг/дм3

н, кА/м мг/дм3 середне арифметичне 13 3-5 дослдав вщносна похибка середнього результату, %

за дослщни-ми даними за формулою (2) за досшдними даними за формулою (2)

- - 6,3 - 3,5 -

80 950 4,9 4,7 4,1 2,6

95 1050 5,1 4,8 3,7 4,3

П'ятий раздьт присвячений розрахунку та проектуванню активатора реагентав, що передбачас посгадовну д«о на розчин коагулянту магштного поля та його електрокоагуляцпо. Для активатора розроб-лею методики розрахунку електричних та магншшх параметр!в \ гщ-равл1чних, електромагншшх та електричних випробувань. Наведено номограми для вибору електричного струму, що подаеться на елект-рокоагулятор 1 на намагшчуючу котушку активатора'зал ежно вщ про-дуктивносп останнього, потр1бного вм1сту анодно-розчиненого з&иза в розчиш коагулянту та напруженоеп магштного поля в робочому зазор! активатора. Щ номограми можна використати для розрахунку й проектування активатор1в реагенпв. Вони дають можливкть контро-лювати яюсть виготовлення активатора 1 його вщповщюсть параметрам техшчно1 документаци.

У шестому роздип наводяться техшчш рипення щодо тдвшцен-ня ефективносп роботи горизонталышх водопровщних вщсттйншав та впровадження IX у практику проектування на очисних спорудах пи-тного водопостачання. Розглядаються гехнолопчш схеми пщключен-ня активатора реагенпв у комплексах очисних споруд, що передбача-ють одно- та двостушнчасту обробку води.

Для електроживлення активатора розроблено спеЩалышй блок, в якому розмщена магштна станщя автоматичного програмного керу-вання режимом живлення активатора.

До ВУВКГ м.Краматорська, Кагшпнграда. Департаменту мшького господарства м.Ербеда передана конструкторсько-технолопчна та ек-сплуатащйна документация, що включае робоч! креслення активатора реагенпв, технолопчш та електричш схеми шдключення, номограми

для вибору сили струму залежно вщ параметр1в роботи активатора та шип документа, необхвдш для досхпдно-промислового впровадження. У Висновках Шшстерства громадських робгг ЙордашГ зазначаеться, що результата досхиджень дисертанта передбачаеться використати для очистки води м.Мафрак 1 Ажлон.

Здшснена економ1чна ощнка розроблешгх техшчних рппень. Р14-ний економ1чний ефект вщ впровадження активованого розчину коагулянту на очисних спорудах м.Ербеда становить 11461 американсь-ких долар!в, що шдтверджуе доцшьшсть застосування активованого розчину коагулянту сульфату алюмгнпо для штенсифпеаци процесу очищения води в горгоонталышх вщстшниках.

ЗАГАЛЫП ВИСНОВКИ

1. Проанал1зовано водш ресурси Йордани. обгрунтовано необхщ-шсть бшьш широкого використання для господарсько-питних та шших цшей поверхневих джерел, включаючи води р.Йордан та зарегульованих притоюв.

2. Розглянуто кнуюч1 метода штенсифжагщ процеав коагуляцп при очистщ води. Визначено шляхи полшшення ф1зико-х1м1чних умов осадження коагульованих домшгок у горизонтальних водопровщ-них вщспйниках.

3. Наведено теоретачш передумови штенсифисацй процеыв очистки води у горизонтальних вщспйниках за допомогою активованого розчину коагулянту сульфату алюмшно. Зроблено висновок, що дослщжеш явшца пояснюютъся наступними факторами: згшжен-ням електрокшетичного потенщалу колощних домшгок, збшьшен-ням адсорбцшно! емкосп гщроксиду алюмпшо, що утворюеться при очищенш води, зростанням питомоГ ваги коагулящйних структур, що в кшцевому пщсумку дозволяе шдвшцити ефектившсть роботи горизонтальних вщстшшшв.

4. Установлено, що ефектившсть прояснения води в горизонтальних вщстшниках при використанш активованого розчину коагулянту залежить вщ яысних показ ншив вихщно! води \ параметр!в акти-вацп. Щ розчини найбшьше впливають на осадження коагульова-но1 завис1 з гщравл1чною крупшстю 0,2 мм/с 1 менше, тобто на найдр1бшшу { важковидалювану завись. Використання активованого коагулянту е дощльним при вм1сп зважених речовин у вихь дшй вод1 до 200-250 мг/дм3.

5. Показано, що при використанш активованого розчину коагулянту його дози можна знизити на 25-30%, а навантаження на вщстшник збшьшити до 50% без попршення якосп прояснено! води.

6. На основ1 теорегичних та експериментальних даних за допомогою ПЕОМ розроблена математична модель для прогнозування прояснения води р.Йордан при и обробщ активованим розчином коагулянту. Побудоваш л1шГ поверхш вщгуку, ят можна використати для певши параметрш роботи горизонтальних вщстппапив.

7. Запропонована методика розрахунку активатор1в реагента, розроблена конструкторсысо-технолопчна та експлуатащйна докумен-тащя, яка передана для впровадження на очисних спорудах м.Краматорська (Украша), Кал1шграда (Ройя) 1 в Департамент мь ського господарства м.Ербеда (Йордашя). Визначений' р1чний по-тенщальний економ!чний ефект вщ застосування поданих техшч-них рпиень на очисних спорудах водопроводу м.Ербеда, що скла-дае 11461 долар США.

СПИСОК ОПУБЛШОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦП

1. Аль Аззам Мухаммед. Математическая модель для прогнозирования качества осветления воды р.Иордан при обработке её активированным раствором коагулянта И Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. Вьш.21. - К.: Технша, 2000. - С.95-99.

2. Аль Аззам Мухаммед. Исследование активированного раствора сульфата алюминия для обработки воды р.Иордан // Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. Вып. 19. - К.: Техшка, 1999. -С.152-153.

3. Аль Аззам Мухаммед. Методы повышения эффективности работы горизонтальных водопроводных отстойников // Науковий вюник бущвницгва. Вип.7. - Харюв: ХДТУБА, 1999. - С.51-53.

4. Аль Аззам Мухаммед. Исследование структурно-механической гидратации коагулированных осадков при обработке воды р. Иордан активированным раствором коагулята // Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. Вып.15. - К.: Техшка, 1998. - С.106-108.

5. Аль Аззам Мухаммед. Повышение эффективности работы горизонтальных отстойников при обработке воды активированным раствором коагулянта // Вестник ХГПУ: Сб. научных трудов. Вып.65. -Харьков: ХГПУ, 1999. - С.24-29.

6. Аль Аззам Мухаммед. Обоснование -технологической схемы очистки воды из р.Иордан // Коммунальное хозяйство городов: Науч,-техн. сб. Вып.23. - К.: Технжа, 2000. - С.102-104.

7. Аль Аззам Мухаммед. Разработка технических решений по повышению эффективности работы горизонтальных отстойников // Вестник ХГТГУ: Сб. научных трудов. Вып.79. - Харьков: ХГПУ, 2000. - С.12-15.

8. Аль Аззам Мухаммед. Расчет и проектирование активатора реагентов // Вестник ХГПУ: Сб. научных трудов. Вып.77. - Харьков: ХГПУ, 1999. - С.9-10.

9. Аль Аззам Мухаммед. Анализ методов улучшения физико-химических условий процесса коагуляции при очистке природных вод / XXIX научно-техническая конференция ХГАГХ. - Харьков, 1998. -С.25-26.

10. Аль Аззам Мухаммед. Состояние водных ресурсов Иордании / XXIX научно-техническая конференция ХГАГХ. - Харьков, 2000. -С.33-34.

11. Душкин С.С., Аль Аззам Мухаммед, Благодарная Г.И. Теоретические предпосылки магаигноэлекгрической активации коагулянта сульфата алюминия // Коммунальное хозяйство городов: Науч,-техн. сб. Вып.20. - К.: Техшка, 1999. - С.92-94.

12. Душкин С.С., Аль Аззам Мухаммед, Сорокина Е.Б. Исследование основных факторов, влияющих на осветление воды при обработке её активированным раствором коагулянта / Сб. докладов международного конгресса "Экология, технология, экономика водоснабжения и канализации". - Ялта, 1999. - С.54-55.

13. Душкин С.С., Благодарная Г.И., Аль Аззам Мухаммед, Сорокина Е.Б. Повышение эффективности очистки воды на станциях водо-подготовки // Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. Вьш.22. - К.: Техшка, 1999. -С.117-119.

14. Душкин С.С., Аль Аззам Мухаммед. Разработка технических решений по повышению эффективности работы горизонтальных отстойников при осветлении воды р.Иордан / XXX научно-техническая конференция ХГАГХ. - Харьков, 2000. - С.27-28.

15. Позитивне ршення ввд 29.09.1999р. на видачу патенту по заявщ №99042184 на винахщ "Спос5б подготовки розчину алюмовмкного коагулянту для освшхення природних 1 спчних вод" / Душкш С.С., Сорокша К.Б., Благодарна ГЛ.,, Аль Аззам Мухаммед. Заявл. 19.04.1999р.

АНОТАЦ1Я

Аль Аззам Мухаммед. Пвдвшцення ефекхивносп роботи гори-зонталышх водопровщних вщсттйниюв (для умов 1орданп). - Руко-пис.

Дисертащя на здобуття наукового ступеня кандидата техшчних наук за спещальшстю 05.23.04 - водопостачання, канал1защя. - Хар-швський державний техшчний ушверситет буд1вництва та архггекту-ри, Харгав, 2000.

Дисертацпо присвячено актуальней проблем! шдвшцення ефек-тивносп, забезпечення над!йносп експлуатащГ та ¡нтенсифжацп роботи горизонтальних водопровщних вщспйнишв. У дисертацн проаналь зовано водш ресурси Йордани та юнукга методи шдвшцення ефекти-вносп роботи горизонтальних водопровщних вщстшншав. Запропо-новано теоретичш передумови, дослщжено процеси осадження коагу-льованих дом1шок у ввдспйниках при обробщ води активованим роз-чином коагулянту. За допомогою ПЕОМ розроблено математичну модель для прогнозування прояснения води р.Йордан, побудовано лшп поверхгп вщгуку. Розроблена конструкторська-технолопчна та експ-луатацшна документащя, що передана для впровадження на очисних спорудах водопроводу м.Ербеда (Йордашя).

Ключовг слова: активований розчин, прояснения, знебарвлення, горизонтальш водопровщш вщстшники, очищения води.

АННОТАЦИЯ

Аль Аззам Мухаммед. Повышение эффективности работы горизонтальных водопроводных отстойников (для условий Иордании). Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.04 - водоснабжение, канализация. -Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, Харьков, 2000.

Диссертация посвящена актуальной проблеме повышения эффективности, обеспечения надежности эксплуатации и интенсификации работы горизонтальных водопроводных отстойников. В диссертации проанализированы водные ресурсы Иордании, обоснована необходимость более широкого использования для хозяйственно-питьевых и других целей поверхностных источников, включая воды р.Иордан и зарегулированных притоков. Выполнен анализ существующих методов повышения эффективности работы горизонтальных водопровод-

ных отстойников и определены пути улучшения физико-химических условий осаждения коагулированных примесей в этих сооружениях. Рассмотрены теоретические предпосыЗпш интенсификации процессов очистки воды в горизонтальных отстойниках с помощью активированных растворов коагулянта сульфата алюминия. Сделан вывод, что наблюдаемые явления можно, объяснить следующими основными факторами: снижением электрокинетического потенциала коллоидных примесей, увеличением адсорбционной емкости гидроксида алюминия, образующегося в процессе очистки воды, повышением удельного веса коагуляционных структур, что в конечном итоге позволяет повысить эффективность работы горизонтальных отстойников. Проведенные исследования по интенсификации процессов очистки воды в горизонтальных отстойниках с помощью активированного раствора коагулянта показали, что эффективность осветления воды в этих отстойниках при использовании активированного раствора коагулянта зависит как от качественных показателей исходной воды, так и от параметров активации. Наиболее сильное влияние активированные растворы коагулянта оказывают на осаждаемость коагулируемой взвеси с гидравлической крупностью 0,2 мм/с и менее, т.е. на наиболее мелкую и трудноудалимую взвесь. Использование активированного раствора коагулянта целесообразно при содержании взвешенных веществ в исходной воде до 200-250 not/дм3. Установлено, что при использовании активированных растворов коагулянта его дозы могут быть снижены на 25-30%, а нагрузка на отстойник увеличена до 50% без ухудшения качества осветленной воды. С помощью ПЭВМ разработана математическая модель для прогнозирования осветления воды р.Иордан, построены линии поверхности отклика, которые могут быть использованы при расчете и проектировании очистных сооружений, а также при наладке и эксплуатации в производственных условиях устройств для получения активированных растворов сульфата алюминия. Для активации растворов реагентов, используемых в процессе очистки воды, разработано специальное устройство, предусматривающее последовательную активацию раствора магнитным полем и электрокоагуляцию. Определены расчетные параметры активатора реагентов. В соответствии с нормативными документами и требованиями ГОСТ и ЕСКД разработаны рабочие чертежи, эксплуатационная и другая документация, необходимая для выпуска опытной партии активатора реагентов. При этом учтены требования техники безопасности при эксплуатации активатора реагентов в производственных условиях. Построены номо-

граммы значений силы тока, подаваемого на активатор, в зависимости от расчетного содержания в растворе коагулянта сульфата алюминия анодно-растворенного железа, концентрации раствора и производительности активатора реагента, которые могут быть использованы при выборе оптимальных режимов. Разработанная конструкторско-технологическая и эксплуатационная документация передана для внедрения на очистных сооружениях гг.Краматорска (Украина), Калининграда (Россия), Эрбеда (Иордания). Определен годовой потенциальный экономический эффект от внедрения технических решений на очистных сооружениях водопровода г.Эрбеда (Иордания), который составляет 11461 $ США.

Ключевые слова: активированный раствор, осветление, обесцвечивание, горизонтальные водопроводные отстойники, очистка воды.

SUMMARY

Al' Azzam Muhammad. The increasing of performance efficiency of horizontal water sumps (for the conditions of Jordan). - Manuscript.

The thesis for a candidate degree of technical sciences on a speciality 05.23.04 - Water Supply, Sewerage, Kharkov State Technical University of Construction and Architecture, Kharkov, 2000.

The thesis is devoted to the pressing problem to increase efficiency provision of reliability of operation and intensification horizontal water sumps work. The water resources of Jordan and existing methods of increasing the performance efficiency work of horizontal water sumps have been analysed in the thesis. The theoretical premises have been presented, the processes of the sedimentation of coagulated admixtures in sumps under water treatment of the activated solution coagulum have been elucidated. With the help of Personal Electronic Calculating Machine (PECM) the mathematical model for forecasting clarification of r. Jordan has been developed, the lines of surface echo has been constructed. The developed design-technology and operational documentation have been submitted for implementation at purification structures of the urban water-pipe.

Key word: an activated solution, clarification, decolouration, horizontal water sumps, water purification.