автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Повышение качества водопроводной воды и эффективности водоочистных станций в системе водоснабжения г. Кемерова

г.'1;'" ''".т:;

: На правах рукописи

СОКОЛОВ Виктор Дмитриевич

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОДОПРОВОДНОЙ ВОДЫ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОДООЧИСТНЫХ СТАНЦИЙ В СИСТЕМЕ ВОДОСНАБЖЕНИЯ Г.КЕМЕРОВА

05.23.04 - Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск - 1998

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте ВОДГЕО, г.Москва, ОАО «КемВод», г. Кемерово

Научный руководитель - доктор технических наук,

Официальные оппоненты

профессор А.И.Егоров

- доктор технических наук, профессор Г.Р.Бочкарев

- кандидат технических наук, доцент К.Л.Кунц

Ведущая организация

- проектный институт «Сибгипрокоммунводоканал»

Защита состоится « 12 » мая 1998 г. в 15 часов в ауд.ЗСб на заседании диссертационного совета К.064.04.02 в Новосибирском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 630008, Новосибирск 8,

ул. Ленинградская, 113

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

Автореферат разослан «Ж оч 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета кандидат технических на; доцент

Т.Л.Рохлецова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Город Кемерозо является одним из крупнейших промышленных городов России с развитыми отраслями промышленности: угледобывающей, углеперерабатывающей, химической и др. Интенсивное развитие промышленности и последствия хозяйственной деятельности промышленных предприятий нанесли непоправимый ущерб окружающей среде.

Проблемы водоснабжения и обеспечения качественной питьевой водой г.Кемерова за последние десятилетия неизмеримо обострились. Главным источником водоснабжения города является река Томь, вода которой постоянно загрязнена различными химическими соединениями (фенолами, хлорорганическимн веществами, нефтепродуктами и др.). Действующие в городе системы хозяйственно-питьевого водоснабжения и водоочистные станции были построены в течение 1934-79 гг. и реконструировались с учетом технологической схемы, позволяющей осуществлять очистку природных вод с умеренным уровнем загрязнения. Такая схема обеспечивает очистку воды, главным образом, от взвешенных веществ, органических веществ, обуславливающих цветность воды и от микробиологических загрязнений. В отношении химических загрязнений барьерная роль существующих водоочистных сооружений чрезвычайно мала. Устойчивой работе водоочистных сооружений г. Кемерова препятствуют участившиеся за последние годы случаи непредвиденного ухудшения качества воды вследствие различных аварийных ситуаций и сбросов в водоисточник неочищенных промышленных и хоз-бытовых сточных вод, содержащих повышенные концентрации загрязнений. В таких условиях задача по обеспечению города водой питьевого качества на уровне ГОСТ 2874-82, СанПиН №4630-88 и Сан-ПиН ЛЬ2.1.4.559-96 является весьма сложной и актуальной.

Цель и задачи. Цель данной работы - разработать технологию подготовки качественной питьевой воды из сильнозагрязненного источника н повысить эффективность работы системы водоснабжения г.Кемерово. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

-выполнить качественный и количественный анализ воды реки Томи и оценить эффективность работы существующих водоподготовительных сооружений;

-исследовать эффективность методов озонирования и сорбции для подготовки питьевой воды высокого качества из сильнозагрязненного источника;

-установить влияние предварительного озонирования на эффективность обеззараживания воды техническим гипохлоритом натрия:

-разработать способы предотвращения вторичных загрязнений и исследовать новые аппараты для очистки трубопроводов от технологических отложений;

-разработать технологическую схему подготовки качественной питьевой воды, выполнить подбор оборудования для ее реализации и осуществить технико-экономическую оценку предлагаемой технологической схемы. Научная новизна:

-проведены комплексные исследования технологии подготовки питьевой воды с использованием методов озонирования и сорбции на активных углях в натурных условиях. Установлены закономерности и особенности процесса очистки воды р.Томи при обработке ее озоном с последующей сорбционной очисткой.

-установлено влияние предварительного озонирования на эффективность обеззараживания питьевой волы техническим гипохлоритом натрия ;

-исследован метод гидромеханической очистки для трубопроводов больших диаметров. Разработаны новые устройства для очистки водоводов

оольшого диаметра. ч,7с

-разработана технология подготовки качественной питьевой воды в условиях г.Кемерова.

Практическая ценность.

Разработанная технологическая схема, предусматривающая строи> тельство станции озонирования и блока сорбционных фильтров включена в программу перспективного развития системы водоснабжения г.Кемерова. В , 'настоящее время по результатам проведенной работы на объектах Водоканала г.Кемерова внедрена новая технология обеззараживания питьевой воды с использованием вместо жидкого хлора технического гипохлорита натрия местного производства, а также новые устройства для гидромеханической очистки трубопроводов. Суммарный годовой эффект от внедрения новых разработок составил более 1 млрд. руб. в ценах 1997 г. Ожидаемый годовой эффект от внедрения разработок по строительству станции озонирования и блоку сорбционных фильтров составляет более 10 млрд.руб. Социальный эффект - повышение качества питьевой воды за счет удаления из нее опасных для здоровья людей веществ.

Апробация работы.

Основные результаты исследований, изложенные в работе, докладывались и обсуждались на Республиканском семинаре «Новые технологические решения в практике водоснабжения и водоотведения» (г.Москва, 1993), Всероссийской конференции «Озон-94» (г.Уфа, 1994), Международном симпозиуме «Физические проблемы экологии, природопользования и ресурсосбережения» (г.Ижевск, 1994), Международных конгрессах ЭКВАТЕХ-94 и ЭКВАТЕХ-96 «Вода: экология и технология» (г.Москва, 1994, 1996), Научно-практических конференциях! ЗАО «Водоканал» г.Новокузнецка (г.Новокузнецк, 1995, 1996, 1997) и др.

Публикации. По материалам диссертации имеется 21 публикация (1

монография, 10 статей в отечественных и зарубежных журналах. 7 тезисов докладов на Региональных и Международных форумах. 3 патента и авторских свидетельства на изобретения).

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка используемых источников, насчитывающего 10° библиографических наименований и приложений. Работа изложена на 193 страницах, содержит 38 рисунков и 29 таблиц.

Положения, выносимые на защиту;

- оценка качественного и количественного состава примесей речной и водопроводной воды г.Кемерова;

- экспериментальные исследования эффективности применения методов озонирования и сорбции на активных углях в технологии подготовки питьевой воды из сильнозагрязненного источника водоснабжения;

- сравнительные комплексные исследования технологии водоподго-товки с использованием жидкого хлора и технического гппохлорита натрия для обеззараживания предварительнс^озонированной воды:

- разработка и исследование новых аппаратов по гидромеханической очистке магистральных водоводов от эксплуатационных отложений для обеспечения надежного качества питьевой воды и повышения пропускной способности трубопроводов;

- разработка технологической схемы подготовки питьевой воды на основе водоисточника, подвергающегося повышенной антропогенной нагрузке и определение расчетных параметров оборудования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность проблемы и обоснована необхо-

дпмость данном работы.

В первой главе проведена оценка качества воды реки Томи. Дана гидрологическая характеристика реки. Установлено, что бассейн реки Томи выше г.Кемерова подвергается значительной антропогенной нагрузке в следствие поступления неочищенных хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. По принятой классификации речная вода на участке реки в районе г.Кемерова относится к категории «загрязненных вод». Самоочищающая способность реки практически полностью исчерпана. Разбавление речной водой образующихся сточных вод выше г.Кемерова в зимнюю и летнюю межень ограниченно соответственно до 2,4 и 15 раз даже при условии полного смешения, что указывает на значительную антропогенную нагрузку по токсичным растворенным веществам. Отмечено значительное содержание в исходной воде органических соединений природного и антропогенного происхождения.

Анализ работы существующих водоподготовительных сооружений г.Кемерова показал, что технологическая схема водоочистных сооружений не позволяет эффективно проводить очистку речной воды, загрязненной органическими веществами природного и антропогенного происхождения. В связи с этим для обеспечения населения города качественной питьевой водой в соответствие с существующими нормами необходима не только оптимизация процессов осветления, но и введение дополнительных методов ее обработки.

Во второй главе проведены экспериментальные исследования по озонированию воды р.Томи. Исследования показали, что при обработке воды озоном не только значительно снижается содержание органических веществ но и повышается эффект последующего хлорирования воды. В ходе испытаний отрабатывалась схема преозонирования с коагулированием и без него. Установлено, что при обработке речной воды озоном уровень токсичности ее

снижается, в значительной мере предотвращается образование хлороргани-ческих соединений, доза коагулянта снижается на 20-25%. Эффективность очистки речной воды по традиционной схеме возрастает на 30-40% по общим показателям ( мутность, цветность, перманганатная окнеляемость и

др.).

Установлено, что предварительное озонирование речной воды дозой 13 мгОЗ/дыЗ позволяет снизить содержание галогенорганическнх соединений: хлороформа на 43,0%, четырехХлористого углерода на 27,0%; 1,2 - дихлорэтана на 41,2%; трихлорэтилена на'61,7%. Эффективность очистки воды по фенолам составляет 64,0 - 89,0%. Кроме того, предварительное озонирование речной воды снижает расход активного хлора на ее обеззараживание на 30-40%, стабилизирует величину остаточного хлора.

Отмечено, что только одно озонирование воды не позволяет добиться необходимого снижения концентраций органических и других загрязняющих веществ в питьевой воде.

Проведены экспериментальные исследования по сорбционной очистке воды р.Томи. Изучено адсорбционное равновесие, кинетика и динамика сорбции в режиме контактного фильтрованияна модельных растворах и речной осветленной воде.

-На основании изотерм адсорбции фенола различными марками углей и выходных кривых расчйтаны - предельная, сорбцирйная емкость, удельная адсорбция, высота работающего слоя, коэффициент защитного действия, скорость движения фронта адсорбции и др.

Наибольшая величина предельной адсорбции фенола 182,8 мг/г характерна для АУ марки СКТ-6А, наименьшая - 115,3 мг/г для АГ-3. Остальные исследуемые угли занимают промежуточное положение. Установлено, что АУ марки АГ-3 значительно уступает всем исследованным сорбентам по величинам- йодного числа, удельной адсорбции фенола и. суммарному значе-

шио органических веществ, определенных по ХПК. Удельная динамическая адсорбция возрастает в ряду СКТ-6А > F-400 > TL-830 > F-300 > АГ-3. Наибольшая глубина очистки по органическим загрязнениям ( хлорорганиче-скнм соединениям, перманганатной окисляемости, УФ-показателю и др.) получена на А У марок TL - 830 и СКТ - 6А. Эффект очистки на АУ по сумме органических веществ, поглощающих в УФ-области спектра при X = 254 нм. составляет для TL - Б^-О - 95%, СКТ - 6А - 78,6% и АГ-3 - 57,0%. Эффективность удаления хлорорганических соединений наиболее высокая на АУ марок TL-830 и СКТ-6А.

В опытно-промышленных условиях осуществлена сравнительная оценка параметров адсорбции и технических характеристик ряда отечественных (АГ-3. СКТ-6А. АГМ, КАД-йодный) и зарубежных (F-300, F-400, TL-830 фирмы «Чемвирон Карбон») активных углей. Отмечена более высокая прочность на истирание ( на 5-10%) зарубежных марок углей по сравнению с отечественными.

Проведенная работа показала, что активный уголь позволяет значительно снизить концентрации аминов, фенолов и других органических загрязнений. По результатам исследований были определены наиболее эффективные марки активных углей для условий г.Кемерова - Российский GKT-6A и бельгийские F-400 и TL-830. В то же время установлено, что одна сорб-ционная очистка не обеспечивает получение воды требуемрго качества и ее санитарно-гигиенической надежности.

Исследована эффективность комбинированной обработке речной воды озоном и сорбцией на активном угле. Экспериментальная работа по очистке речной воды проводились на пилотной трехступенчатой установке, состоящей из блоков озонирования, осветления воды на скором кварцевом фильтре и сорбиионной доочистки на активном угле АГ-3. Очистка речной воды осуществлялась по схеме: преозонирование + коагулирование + фильтрова-

кие через кварцевый песок + вторичное озонирование + адсорбция па ЛУ. Доза озона на стадии преозонирования составляла 1-5 мгОЗ /дмЗ при времени контакта 1=10 мин., доза коагулянта 5-8 мгА12(504)3/'дмЗ. Доза озона на стадии вторичного озонирования 1-6.мгОз/дмЗ при I = 10 мин.

Установлено, что оптимальная доза озона на стадии преозонирования равна 2,0-2,5 мгОЗ/дмЗ. Результатами исследований показана высокая эффективность комбинированной очистки воды, позволяющей очистить загрязненную воду реки Томи до нормативных требований, в том числе в период наибольших сезонных колебаний качества речной воды. Наиболее заметно влияние озонирования на снижение концентрации органических соединений. Так, после стадии преозонирования цветность уменьшалась на 40-50%, перманганатная окисляемостъ на 20-30%. Последующая очистка на песчаных фильтрах и вторичное озонирование позволяют снизить цветность на 80-90%, а перманганатную окисляемость на 45-50% относительно исходных значений.

Опытно-промышленными испытаниями установлено особо важное, значение заключительной сорбционной очистки озонированной воды для обеспечения ее высокого качества.

Исследованиями и испытаниями показана высокая эффективность комбинированного метода обработки речной воды коагулянтом с предварительным озонированием, физико-механической очисткой с последующей сорбцией на АУ. Комбинированная очистка речной воды осуществлена на одном из блоков существующей технологической цепочки водоочистных сооружений г.Кемерова с включением сорбционного фильтра, загруженного АУ АГ-3, в качестве третьей ступени. Результаты испытаний в полной мере - согласуются с эффектом очистки речной воды на пилотной экспериментальной установке.

Осуществлена проверка эффективности работы производственной тех-

нологической цепочки водоочистных сооружений (трехступенчатой) в характерные периодг,I года: лето, осень, ледостав, весенний паводок. Предварительное озонирование речной воды и доочистка фильтрата второй ступени в сорбционном фильтре с загрузкой АУ в гранулированном виде обеспечивало получение качественной питьевой воды в течение годового цикла эксплуатации НФС-2. Качество воды в результате очистки характеризуется следующими основными показателями: цветность - 2 град., мутность - 0,05 мг/'дмЗ, перманганатная окисляемость - 0,5 мг02/ дмЗ, фенол 0,5 мкг/дмЗ, хлороформ 0,03 мг/дмЗ, УФ - показатель при л = 254 нм - 0,003 см .

Отмечено, что в процессе комбинированной обработки первоначальные концентрации токсичных компонентов загрязнений, бактерии и вирусы снижаются до предельно допустимых, при малых остаточных значениях обобщенных показателей суммарного количества органических веществ в воде.

В третьей главе проведена сравнительная оценка эффективности обеззараживания предварительно обработанной озоном и сорбцией воды с применением жидкого хлора и технического гипохлорита натрия. Технический ги-похлорит натрия - продукт насыщения едкого натра абгазным хлором, содержащий 120-160 г/дмЗ активного хлора и 40-90 г/дмЗ щелочи. Гигиеническими исследованиями установлено, что ЫаСЮ обладает высокой бактерицидной, туберкулоцидной и вирусолицидной активностью. Кроме того, в отличии от хлора, он малотоксичен и безопасен в эксплуатационных условиях.

Установлено, что во всех случаях применения озонирования и сорбци-онной ступени очистки должен быть изменен режим хлорирования воды. Величина дозы дизенфиктанта при предварительном хлорировании должна быть снижена до 0,5 - 1,5 г/мЗ по активной части или первичное хлорирование может быть полностью исключено из схемы очистки. Для окончатель-

пого ооеззараживания предусмотрено хлорирование воды после угольных фильтров перед резервуарами чистой воды.

При обработке предварительно озонированной речной воды жидким хлором и МаСЮ большинство нормируемых ГОСТом показателей очищенной воды практически одинаковы, однако следует отметить снижение концентраций металлов при использовании гипохлорита натрия. Присутствие в ЫаСЮ значительного количества свободной щелочи обеспечивает в период весеннего паводка при низкой щелочности воды эффективное коагулирование без подщелачивания.

В результате сравнительных исследований коррозионной стойкости материала трубопроводов в воде, обработанной жидким хлором и гипохло-рйтом натрия, установлено, что в зависимости от гидродинамических условий в трубопроводах, величины рН Среды и содержания активного хлора в воде, обработанной жидким хлором, скорость коррозии в реальных условиях эксплуатации системы водоснабжения в 4-20 раз выше, чем при использовании технического гипохлорита натрия.

Коррозионные испытания стальных образцов из материала труб в течение годового цикла-в условиях сезонного изменения качества речной воды показали, что при подготовке воды, предварительно обработанной озоном, с применением жидкого хлора очищенная вода оказывается коррози-онно активной и скорость коррозии стальных трубопроводов изменяется в пределах 0,13-0,18 мм/год, т.е. в 2,6-3,6 раза выше допустимого уровня (0.05 мм/год), в то время, как при использовании ЫаСЮ скорость коррозии составляет 0,006-0,02 мм/год, что в 2,5-8,6 раз ниже рекомендуемого уровня и позволяет продлить срок эксплуатации трубопроводов сверх нормативного (см.табл.).

Таблица

Опытные данные о скорости коррозии стальных образцов в зависимости от рН и содержания активного хлора в водопроводной воде.

Содержание Скорость Балл

рН активного V 1 К1Г1 - КОр > коррозии стойкости

хлора, ■ тУ шА мм/год (ГОСТ

мг/дм"' 5272-68)

Обработка воды хлором

6,5 0,3 440 28 0,131 6

6.5 0,4 450 32 0,15 6

6.5 0.5 460 40 0,184 6

7,0 0.5 455 37 0,17 6

7,5 0.5 451 31 0,145 6

8,0 0.5 440 28 0,128 6

8.5 0.5 440 2в 0,128 6

Обработка гипохлоритом натрия

6,5 ' 0.3 435 2,5 0,0058 3.

6,5 0,4 440 8 0,0187 4

6,5 0,5 455 20 0,046 4

7,0 0.5 450 15 0,035 4

7,5 ■ 0.5 440 8 0,0187 4

8,0 0.5 435 2,5 0,0058 3

8,5 0.5 432 1,2 0,0028

В четвертой главе рассмотрен вопрос борьбы с вторичными загрязнениями в трубопроводах, возникающими вследствие коррозии трубопроводов и химических отложений на их внутренней поверхности. Проведен

анализ методов очистки трубопроводов от эксплуатационных отложении, позволивший определить наиболее эффективный - гидромеханический метод. На основе рассмотренных закономерностей движения гидромеханического снаряда в трубопроводе была определена методика проведения исследований. Получена зависимость скорости движения модели (и„) от расхода водь; (СИ при установившемся режиме движения снаряда в трубопроводе

Ц„ = ((1-р)/Г„ ) (')•

где р = ц - расход воды пропускаемый через снаряд,

(л, - площадь поперечного сечения непроницаемой части снаряда.

Представлены лабораторные исследованиямодели ГМС-150. которые показали перспективность метода гидромеханической очистки трубопровода от эксплуатационных отложений. Элементы модели ГМС-150 работают в пульсирующем режиме, что позволяет обеспечить ударно-скалывающее воздействие на твердые отложения на внутренней поверхности стенки трубопровода. Конструкция модели снаряда обеспечивает пропуск воды, необходимый для размыва и удаления снятых отложений. В соответствие с разработанной методикой расход воды определялся по формуле

Чл, = 0.785 с12 (и, --о.,,) , (2)

■о„ - средняя скорость движения воды, м/с.

Величина параметра Д-р для данной модели определена равной 0,297.

Исследуемая модель снаряда способна проходить участки с изменением направления трубопровода. Результаты испытании модели ГМС-150 использованы при разработке новых конструкции очистных снарядов типа ГМС для трубопроводов больших диаметров и протяженности.

На следующем этапе проведены работы по разработке и испытанию снарядов по гидромеханической очистке трубопроводов больших диаметров - 700 и 1200 мм. По результатам разработок, защищенных авторскими сви-

дстельетнами СССР, пол руководством автора были созданы головные образцы аппаратов ГМС-700 и ГМС-1200 (рис.1).

Испытания снаряда ГМС-700 на трубопроводе ¿"/=700 мм подтвердили работоспособность всей гидромеханической системы, отдельных ее узлов и элементов. Нормальный режим работы снаряда пульсирующий, а режущие элементы его производят ударно-скалывающее действие на твердые отложения на внутренней поверхности стенки стального трубопровода .

Установлено, что расход воды через снаряд ГМС-700, определяемый по формуле (2) обеспечивает эффективное удаление снятых отложений. Параметр Д.., для ГМС-700 равен 0,199.

Установлено, что снаряд ГМС-700 под давлением воды движется на горизонтальном участке трубопровода <£=700 мм со средней скоростью 0,7 м/с или 2,7 км/ч. При прохождении снаряда ГМС-700 в трубопроводе, расположенном на глубине до 2-3 м от поверхности земли, отчетливо прослушивается шум, создаваемый в рабочем режиме подвижными элементами снаряда. Это позволяет достаточно точ'но определить участок прохождения снаряда в трубопроводе без специальных устройств и приборов наземного обнаружения. После проведения опытно-производственных испытаний снаряд ГМС-700 был принят ведомственной комиссией и рекомендован для использования на действующих стальных водоводах ¿/=700 мм в системе водоснабжения предприятий Кемеровской области.

На основе результатов испытаний снаряда ГМС-700 была разработана конструкция снаряда ГМС-1200 для очистки магистрального водовода ¿/=1200 мм. Снаряд ГМС-1200 также как и снаряд ГМС-700 работает в пульсирующем режиме, срезая ножами отложения и удаляя их по ходу движения снаряда в трубопроводе. Определена величина параметра /7 для ГМС-1200, равная 0,372.

Рис 1 Принципиальная схема снаряда ГМС-700:

- I - направляющая головка; 2 - ножевые головки; 3 - пульсаторы; 4 - эластичные шарниры; 5 - приводной механизм; 6 - стальной канат.

У„ЧО, м/с

Рис 2 График зависимости скорости движения модели снаряда от расхода воды:

I - ГМС-150: 2 - ГМС-700; 3 - ГМС-1200.

Установлена линейная зависимость Ул,=/(0 ) для снарядов ГМС-150. ГМС-700 и ГМС-1200 при установившемся режиме движения в трубопроводе (рис.2).

Во время испытаний в трубопроводе <1=1200 мм снаряд ГМС-1200 развил скорость поступательного движения, в среднем равную 0,462 м/с или 1,6 км/ч. Снаряд ГМС-1200 без остановки проходил участки трубопровода с углом поворота до 45°. Снаряд ГМС-1200 принят ведомственной комиссией и рекомендован для использования на магистральном водоводе с!=1200 мм в системе водоснабжения города.

В пятой главе рассмотрена технология очистки воды на водоподготови-тельных сооружениях г.Кемерова с применением озонирования и сорбции (рис.3)., разработанная на основании проведенных исследований.

В результате проведенных исследований для внедрения в г.Кемерове рекомендована следующая усовершенствованная технологическая схема подготовки питьевой воды в условии антропогенной нагрузки на водоисточник: преозонирование + обеззараживание гипохлоритом натрия (периодическое) + коагулирование (с использованием разработанного нами комбинированного реагента "Кемфлок") + отстаивание + фильтрование + постозонирование + сорбция на активированном угле + обеззараживание гипохлоритом натрия. Усовершенствованную технологию глубокой очистки воды с применением озонирования и сорбции на АУ рекомендуется осуществить на НФС-2 г.Кемерова, как более современной из существующих водоочистных станций и достаточно крупной по производительности.

Определены оптимальные расчетные параметры станции озонирования и рекомендовано оборудование.

Определены расчетные параметры для контактных ка4мер.

В качестве диспергаторов озона выбраны мелкопузырчатые аэраторы.

Определены оптимальные параметры для расчета угольных фильтров.

40

9 "

г-

-10

Рис. 3 Рекомендуемая принципиальная технологическая схема очистки воды в г.Кемерово:

1 - блок подготовки воздуха и синтеза озона; 2 - подача речной воды; 3 - контактный бассейн первичного озонирования; 4 - сооружения существующей водоочистной станции; 5 - смеситель; 6 - отстойник; 7 - песчаный фильтр; 8 - контактный бассейн вторичного озонирования; 9 - угольный фильтр; 10 - подача воды в резервуар чистой воды; 11 - подкачивающие насосы; 12 - озон на первичное озонирование; 13 - озон на вторичное озонирование; 14 - введение коагулянта; 15 - введение ПАА; 16 - вторичное хлорирование воды; 17 - аппарат каталитического разложения озона; 18 - выброс газа в атмосферу.

В качестве загрузки сорбиионных фильтров рекомендованы ак-швпые угли из отечественных - марки СКТ-6А, из зарубежных - угли фирмы «Чемвирон Карбон» марок Т1_-830 или Р-400.

В процессе работы сорбционных угольных фильтров на НФС-2 потребуется периодическая Их реактивация примерно через 1-1,5 года. С целью снижения затрат на реактивацию активного угля, на основании анализа существующих методов, для внедрения в г.Кемерово принят способ термической реактивации, обеспечивающий восстановление сорбционной емкости ' на 80-100%.

Технико-экономическое сравненне разработанного варианта реконструкции сооружений с вариантом строительства водоподготовительных сооружений по проекту фирмы "Дегремои" (Франция), предложенного и принятого для реализации в г.Кемерово правительством РФ, проведено по капитальным затратам.

В результате технико-экономического сравнения вариантов показано, что затраты на строительство сооружений по проекту фирмы "Дегремон" превышают затраты по предлагаемому варианту в 1.8 раза. Экономический эффект от внедрения разработанной технологии составит более 90 млрд.руб. в ценах 1995 г.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1.На основании данных качественного и количественного анализа воды реки Томи установлено, что в речной воде в количестве, значительно превышающем ПДК постоянно присутствуют соединения группы летучих фенолов^лефтепродукты, хлорорганические вещества и др. Анализ показал, что используемые методы не позволяют очистить воду реки Томи до современных норм качества питьевой воды. » _ • . 2.Проведеными исследованиями установлено, что при обработке реч-

ной воды озоном значительно снижается токсичность воды и содержание органических соединений, при этом доза коагулянта уменьшается на 2025%, а доза активного хлора на 30-40%.

3.Осуществлена сравнительная оценка параметров адсорбции и технологических характеристик широко применяемых в водоподготовке отечественных и зарубежных активных углей. Удельная динамическая адсорбция возрастает в ряду СКТ-6Л>Р-400>ТЬ-830>Р-300>АГ-3. Показано, что сорб-ционная очистка самостоятельно не обеспечивает необходимого качества питьевой воды.

4.Исследованиями и опытно-производственными испытаниями показана высокая эффективность комбинированного метода обработки воды реки Томи коагулянтом с предварительным озонированием, физико-химической очисткой и последующей сорбцией на активном угле.

5.Проведены комплексные исследования по обеззараживанию предварительно обработанной озоном воды техническим гипохлоритом натрия. Показано его преимущество перед жидким хлором как с точки зрения безопасности, так и технологичности и экономичности. При использовании ги-по.хлорита натрия взамен жидкого хлора улучшается качество питьевой воды, в 4-20 раз снижается скорость коррозии трубопроводов и оборудования.

6.В целях борьбы с вторичными загрязнениями проведены исследования по гидромеханической очистке трубопроводов от эксплуатационных отложений. Проведен анализ закономерностей установившегося движения снаряда на горизонтальном участке стального трубопровода. Определена методика расчета гидромеханического снаряда (ГМС). Предложена зависимость скорости движения снаряда от общего расхода воды.

7.Разработаны новые конструкции снарядов для гидромеханической очистки трубопроводов, на которые получены авторские свидетельства. Проведены исследования и испытания разработанных снарядов ГМС-150,

ГМС-700 и ГМС-1200, предназначенных для очистка трубопроводом соответственно Ду=150 мм. 700мм и 1200 мм. Определены основные параметры и режимы работы разработных ГМС.

8.На основании анализа результатов комплексных экспериментальных исследований и производственных испытаний прогрессивных методов обработку воды, оборудования и процессов разработана технология подготовки питьевой воды для г.Кемерово, включающая: преозонирование, первичное обеззараживание гипохлоритом натрия (периодически), коагулирование, отстаивание, фильтрование, постозонирование, сорбцию на активном угле, обеззараживание гипохлоритом натрия. Определены оптимальные расчетные параметры озонаторного оборудования очистных сооружении. Разработана технологическая схема реактивации активного угля.

9.Проведено технико-экономическое сравнение варианта реконструкции НФС-2 г.Ке.мерова по разработанной технологии с вариантом строительства водоподготовительных сооружений по проекту фирмы "Дегремон" (Франция), предложенного и принятого для'реализации в г.Кемерово правительством РФ. Показано, что капитальные затраты на строительство сооружений по проекту фирмы •'Дегремон" превышают затраты по предлагаемому варианту в 1,8 раз. Экономический эффект от внедрения разработанной технологии составит более 90 млрд.руб. в ценах 1995 г.

По теме диссертации опубликованы следующие основные работы:

1.Егоров А.И., Соколов В.Д., Родина И.С. Разработка и внедрение метода гидромеханической очистки от эксплуатационных отложении магистральных водоводов большой протяженности с целью восстановления их пропускной способности./Сб. научных трудов. -М: ВНИИ ВОДГЕО, 1982, с.3-6.

2.А.с.№ 931241, В 08 В 9/04. Устройство для очистки внутренней поверхности труб./ Соколов В.Д. и др. Опубл. в БИ, 1982, №20.

3.А.с.№ 1041177, В 08 В 9/04. Устройство для очистки внутренней поверхности трубопроводов./ Соколов В. Д. и др. Опубл. в БИ, 19

4.Усольцев В.А., Соколов В .Д., Краснова Т.А. Сравнительная оценка коррозионной активности при хлорировании.//Водоснабжение и санитарная техника,-1994.-jYe4.-c. 18

5.Усольцев В.А., Соколов В.Д., Краснова Т.А. Опытно-производственные испытания технологии водоподготовки с использованием гипохлорита натрия.//Водоснабжение и санитарная техника.-1994.-№ 11,-с.б.

6.Усольцев В.А., Соколов В.Д. и др. Применение озона на Кемеровском водопроводе./Тезисы докладов к Всесоюзной конференции «Озон-94».-Уфа; 1994, с.95.

7.Соколов В.Д., Драгинский В.Л. и др. Технология озонирования и сорбции на активных углях для городов Кузбасса./ЛЗодоснабжение и санитарная техника, 1995, №2, с. 16-20.

8.Усольцев В.А., Соколов В.Д. и др. Подготовка воды питьевого качества в городе Кемерове.-М.: КемВод, НИИКВОВ. 1996, 117 с.

9.Патент РФ № 2094387. С02Б 1/52. Способ очистки маломутной природной воды./Соколов В.Д. и др., опубл. 1997 г.

Ю.Усольцев В.А., Соколог. В.Д. и др. Экологические и гигиенические аспекты подготовки питьевой воды с использованием гипохлорита натрия.//Химия в интересах устойчивого развития, 1997, №5, с.439-441.