автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Регулирование содержания микроэлементов в воде, используемой в сельском хозяйстве

КИЕВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИН1ЕНЕ РНО-СТРОИШЬНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ОТ АН од ОТ А Е ой

РЕГУЛИРОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ВОДИ, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

05.23.04 - Водоснабжение, канализация, строительные системы: охраны водник ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой огенани кандидат технических: наук

Киев' - 1992

Р.абота выполнена в Киевском ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительном институте. 4

Научный руководитель : академик Академии наук Украины,

д.т.н. Л.А.Кульский

■ Официальные оппоненты: доктор техничеоких-наук, , профессор Б.М.Емельянов кандидат технических наук А.Г.Руденко

Ведущая организация - НИКТИ .городского хозяйства МЖКХ Украины. .

Защита состоится/гГа^л.^ : 1992 г. в 134)0 час. на заседании сиециалгаированного совета К 068.05.08 при Киевском ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительном институте По адресу: 252037, г. Киев, ВоэдухофлотсшШ проспект, 81.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КИСИ.

Автореферат разослан "/¿> " —' 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук,

доцент В.Ф.Яакорчевокая

; I

. 1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Вопросам охраны окружающей природы, рационального использования водных ресурсов и обеспеченна потребителей качественной хозяйственно-питьевой водой уделяется большое внимание в планах развития народного хозяйства нашей страны.

А^стуадьнрот|> работы обусловлена необходимостью автоматизации регулирования работы водоподготовительных сооружений. В поо- . леднее время большое внимание уделяется борьбе с потерями воды при нерациональном её использовании. Нераздельной частью решения этих проблем является физико-химическое обоснование контроля качества и регулирование состава вода, потребляемой в сельском хозяйстве.

Источниками водообеспечения среднеазиатских республик являются две крупные горные реки Сырцарья и Аыударья, впадающие в изолированное Аральское море. Минерализация в отих реках непрерывно возрастает вследствие поступления соденоватнх коллвкторно- ' дренажных вод с солесодержадаам до 8 г/дм^.

В условиях недостаточного дренирования содержание солей в поливной воде не должно превышать 1-1,5 г/дм3, при отсутствии таких органических загрязнений как нефть, пестицида и другие; в случае усиленного дренирования допускается солеоодерасание до 3 г/дм3. Для водопоя животных можно использовать о минерализацией от I до 5 г/дм^. Особенно жёсткие требования предъявляются к воде рыбо-хозяйотвенного назначения.

В воде должно выдерживаться соотношение щелочных и щелочноземельных металлов и соответствующее. содержание таких биологически активных элементов как медь, марганец, цинк, кобальт и другие. Проблема регулирования микроэлементов в воде актуальна для всех

сельскохозяйственных местностей СССР,

Пзлыо диссертационной работы является: разработка гранулированных активных маос из трудаорастворимых веществ, поддерживающих заданную концентрацию в воде микроэлементов и составление их характеристики по устанавливающимся равновесным концентрациям;

- использование предложенных активных масс для извлечения из ' воды избыточных количеств биогенных веществ;

- разработка системного контроля и комплексных оценок качества вода по суммарным показателям, определяемым автоматической станцией;

- учет влияния солености воды на результаты измерений;

- инженерные решения при использовании результатов исследований в сельскохозяйственном водоснабжении.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- разработаны составы активных масс для регулирования микроэлементов, способы их гранулирования и инженерные решения применения;

- предложены системный метод контроля и комплексный' критерий качества воды по показателям, определяемым автоматическими станциями, уточнено влияние минерализации воды на результаты их измерений.

Практическая значимость и область применения.

Для насыщения воды макро- иминрокомпонентами разработаны активные массы из труднорастворимых веществ, фильтрование воды через которые автоматически обеспечивает поддержание заданных концентраций.

Выяснена возможность применения полуобожженного доломита для извлечения из воды избыточных количеств таких биологически актив-

- з -

ннх веществ как фосфаты, фторида, марганец.

Рекомендована методика расчетов фильтров для аппаратурного оформления процессов насыщепия воды микроэлементами или извлечения их избыточных количеств.

Фильтры о гранулированными активными массами целесообразно использовать в сельскохозяйственном водоснабжении для регулирования содержания биологически активных микроэлементов в воде, поступающей для водопоя животных, в рыбные пруды, на орошние.Фильтры с полуобожженнымя доломитами могут применяться для извлечения избыточных количеств марганца и фторидов в водоподготовите-льных очистных сооружениях, а также фосфатов в канализационных очистных: сооружениях населенных пунктов (рабочие поселки, села, микрорайоны и отдельно расположенные объекты). .

Предложены системный метод контроля качества воды к комплексные критерии оценки начесгва воды, предназначенные для обработки на ЭВМ данных, получаемых автоматическими станциями контроля качества воды, которые рекомендуется устанавливать на водных источниках в отдельных регионах сельскохозяйственных ксшшексов.Реальный экономический аффект внедрения одной автоматпчэокой станции составляет 40155,3 рублей в год.

ртабшт работы. Результаты диссертационной работы внедрены Самаркандским Областным Производственным Управлением водного хозяйства и институтом гадробиологии АН Украины.

На зашту вшосятоя следующие полоканкя:

- разработки гранулированных активных масс, поддерживающих заданное содержание в воде микроэлементов и характеристики их по устанавливающшя равновесным концентрация;/;

- не пользование гградложешых активных маос для извлечения из воды избыточных количеств биогенных веществ;

- системный метод контроля й комплексные оценки качества вода по суммарным показателям, определяемым автоматической станцией;

- учет влияния солености вода на результаты измерения}

- лабораторные я крупномасштабные исследования по базовому варианту фильтров с активными массами, мйтодика их расчета и рекомендуемые конструктивными размерами фильтров;

- технико-экономическая оценка применения автоматических станций контроля качества воды в сельскохозяйственных регионах.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 статей, из них.2 тезиса докладов. Результата исследований докладывались на областном семинаре-совещании "Совершенствование строительства в условиях Узбекистана в свете решений майского (1982 г,) Пленума ЦК. КПСС по обеспечению продовольственной программы (Самарканд, 1983), на 39 и 40 научных конференциях Киевского Ордена Трудового Красного знамени инженерно-строительного института (1980-1981 гг.), а также на 13, 14 и 15 научных конференциях Самаркандского Государственного Архитектурно-строительного института им. М.Улуг-бека (1982-1984 гг.). Тезисы опубликованы в сборнике докладов .областного семинара-совещания "Совершенствование строительства в условиях Узбекистана в свете решений майского (1982 г.) Пленума ЦК КПСС по обеспечению Продовольственной программы", Самарканд, 1983 г.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из.введения, 6 глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 160 страницах машинописного текста, содержит 30 рисунков и 27 таблиц. Список использованной литературы вклхгчает 160 наименований.

СОдЕШШИЕ РАБОТЫ

В начало диссертации отражен анализ литератури по проблемам значения микроэлементов в сельском хозяйства и методов их корректирования в вода и почве. IIa основа литературных данных доказана необходимость микроэлементов для развития растений и животных. Например, физиологическая роль марганца в растениях связана с его участием в окислительно-восстановительных процессах, происходящих в живоп клетка.

Многими исследователями отмечается, что микропримеои повышают устойчивость растений против неблагоприятных условий, внешней среда - низких и высоких температур, засушливости и т.д., а такие устойчивость против различного рода заболеваний; физиологическая роль цеди такко связана с окислительными процессеми, происходящими в растениях и животных организмах.

•1'изиологнческое действие молибдена обусловлено его участием в биологической фиксации азота и редукции нитратов, а танка ин- . тенсификацией окислительно-восстановительных реакций в растениях.

Поникенное- содержание кобальта в кормах (менее 0,07 мг/кг. сухого вещества) вызывает шаквнив продуктивности яивотных, уменьшается прирост юшого веса, а более острая кобальтовая недостаточность приводит к тяжелому заболеванию скота. •

Физиологическое действие пинка обусловлено его участием в окислительно-восстановительных процессах, протекающих в растительном и животиом организмах.

Для корректировки-содержания микроэлементов в кивых организмах предложи ряд сложных минеральных удобрений с добавлением микроэлементов и методы отдельного внесения их в почву или воду..Из приведенного обзора литературы и его анализа наглядно видао, что

в преобладающем числе случаев используются хорошо растворимые их соли, добавляемые в незначительных количествах к большой массе удобрений. Надо стагон таких способов корректировки заклвчааг-ся прежде всего в том, что равномерное смешение веществ в пропорциях 1:1000 и 1:10000 зз практических условиях представляет значительные трудности. Кроме того, растворимые соли микроэлеманюв взаимодействуют с гуминовымв соединениями почвы, образуя комплексные соединения - труднорастворише халаты* Более целесообразно по нашему мнения корректировка микроолэменгов в почве и рационе ытотапс с помощью технической йода, изпользуемой в сельскохозяйственных комплэк сех.

Для ее насыщения микроэлементалш целесообразно применять трудаораотворгше вещества, для которих равновесные концентрация в вода усгашшшвапгся самопроизвольно, т.е. практически в автоматическом рашше. В втеш случае отпадает и необходимость контроля содержания микроэлементов, что очень ваяно для сельскохозяйственных объектов. Качество природных вод зависит от общей минерализации и соотношения доминирующих ионов, Неблагоприятный состав вода и повышенная минерализация iioiyr дайсгвойагь на раотитэль-• ноогь и живоишх более иди менее отрицательно. Особенно вредно накопление в почве ионов наград при содержании больших количеств гпдрокарбонаткйх и карбонатных ионов, что в ряда случаев требует корректировки содержания в вода таких ионов, как кальций и магний. Это позволит избежать трудоемких процессов известкования почв или обработки их гшеоы. Вода, применяемая для водопоя животных, зверей и птиц на фермах, должна отвечать требованиям, предъявляемым к вода, предназначенной ддя хозяйственно-питьевых целей. Для определения минерализации вода, содержания в ней органических веществ и загрязняющих примесей целесообразно приме-

нять автоматические станции контроля качества вода для отдельных крупных агрокомплексов.

Охарактеризованы предельно допустимые концентрации микроэлементов в воде и трудоемкие физико-химические методи их контроля, а также инструментальные методы определения суммарных показателей качества и комплексные. оценки качества поверхностных вод.

Осуществление подачи микроэлементов в почву с водой, поступающей, на орошение, неразрывно связано с возможным содержанием их в воде. Как известно, существующие предельно допустимые концентрации (ЦЕл) ряда вещаств в водоемах и водотоках, устанавливаемые органами санитарного надзора, невелики, порядка 0,01-0,5 г/да .

Следует одновременно отметить, что для опрэделания подайкных микроэлементов в почве и воде в указанных концентрациях, обычно используются как у нас, так н за рубежом полялоряграфшо и атемно-абсорбшюнные установки. Таким образом, в па стояще о время отсутствуют простые приборы для непрерывного автоматического контроля содержания микроэлементов в поде, тем более их форм и фасово-дю-персного состояния. Поэтому при разработке способов корректировки концентрации микроэлементов предпочтительнее использовать способы, обаспечшшощяе автоматическое поддержание заданного их содержания баз дополнительных намерений,

3 раздала инструментальные методы определения суммарных показателей качества воды и отдельных ингридаентов отмечается, что в нашей стране ежегодно выполняется до 200 млн. определения по анализу вод; заняты.втем около 100 тыс. человек, затраты составляют примерно 400 млн.руб. и год. Возникает ревльная потребность применения ддя этих целей автоматических станций.

Проведено сравнение созданных автоматических станций для

контроля качества вода за рубежом и в нашей стране.

Рассмотрена комплексная оценка качества поверхностных вод, а также формулы и зависимости, сочетающие данные анализа с расчетом степени загрязнения вода и прогнозированием их качества.Особое внимание уделено комплексным.критериям качества, учитывающим показания автоматических станций.

На основании обзора литервтуры при разработке методов контроля и регулирования минерального состава вод, используемых в сельскохозяйственных комплексах,.нами преследовалась цель обеспечения поддержания их оптимального состава по минерализации и содержанию микроэлементов.

Основными задачами исследования являлись: ,. I. Разработка гранулированных активных масс, автоматически поддерживающих заданную концентрацию в воде микроэлементов в пределах 1Щ;

2. Составление характеристик гранулированных активных масс по устанавливающимся в воде равновесным концентрациям микроэлементов;

3. Использование предложенных активных масс для извлечения ■из вода избыточных количеств биогенных элементов;

4. Разработка системного контроля и комплексной оценки качества вода по суммарным показателям, определяемым автоматической станцией;

5. Составление рекомендаций по корректировке данных измерений станций при различной солености воды и оценка ее надежности;

6. Разработка рекомендаций по использованию результатов исследований в сельскохозяйственном, водоснабизнии.

Натурные исследования по удалению марганца и микроэлементов, а так--

- э -

»в контроль качества вода автоматической станцией проводились в 1979-1880 гг, о днепровской водой, которая характеризуется высокой цветностью и малой мутноотыо, она мягкая, но со щелочным резервом, достаточным для проведения коагуляции примесей. Наличие в верховьях р.Днепр Киевского водохранилища со слабым течением воды и хорошо прогреваемыми мелководьями обуславливает "цветение" вода в весенний и летний периоды.

Среднемесячные показатели качества очищенной воды в основном находились в пределах норм, ГОСТ 2874-84, однако в феврале-марте наблюдалось превышение требования отандарта по цветности, мутности воды и содержанию в ней марганца. Обуславливались данные отклонения наличием в прадпааодковой воде органо-минеральных соединений марганца, которые т удаляются из воды сооружениями водопровода при существующей на Днепровской водопроводной станции технологии.

Активные массы для корректирования содержания биологически активных микроэлементов в воде приготовлялись в виде гранул с размером зерен 1-3 мм. В качества поддонки попользовались дробленые полуобожжанный долошт (магноглаооа), нлдноптилолит, перлит.' В качестве связующего в раде случаев применялся портландцемент марки 600,

Гранулы биологически активных микроэлементов на основе маг-иомаосы приготовлялись настаиванием ее зерен в I И раствором марганца, меди, кобальта и др., а чает фильтрованием черае неподвижный или поевдооякияэкшй слой дробленного материала тех же растворов солей, Удалоняе из днепровокой воды марганца производилось в модельных фэдьтрах, загруженных крошкой полуобожканого доломита, В зависимости от по годных условий и качества воды, поступающей аз водоприемного колодца, концентрация марганца в ис-

ходной вода изменялась в конце марта - начале апреля в пределах 0,5-0,7 мг/да3. Это позволило варьировать в довольно широких пределах содержание в ней марганца й выбирать необходимый режим работы модельных фильтров,

Для удаления из вода избыточных количеств фосфатов и фторидов использовались колонки: фосфаты извлекались из биологически очищенных сточных вод Бортничеокой- станции аэрации, фторади из модельных растворов. Определение марганца, фосфатов и фторидов в исходной и фильтрованной воде проводилось с помощью ФЭК-57 по стандартной методике.

В исследованиях применялась автоматическая станция "Наяда" контроля качества вода (Чехословакия), которая йредотавляет собой комплект многофункциональных приборов для измерения физико-химических параметров йода через ваданйые промежутки Времена.

Она позволяет ивдэдафкцирова'Гь на показывающих приборах на цифровом табло (дясзпдэе), а тшжв регистрировать на электрической пишущей машинке "Консул" я на ленточном перфораторе следующие параметры: активность ионов водорода ( рН )} окислительно-восстановительный потенциал ( Г1 1} удельную электропроводность ( ); концентрацию растворенного в воде кислорода ( ,0, ) $ температуру вода: [ I )', коэффициент поглащёния уф-Лучей {длина волны 254 ям); температуру окружающего воздуха.

Планирование эксперимента выполнено применительно к работе модельных фильтров. В качестве математической модели принято линейное уравнение:

$ А* + + й»*д &зхз Уравнение регрессии в кодированном виде адекватно эксперименту имеет вид:

§ - + 0.274 ЗС, + 0,0/3с, 0,07.53С,

- и -

Уравнение регрессии в натуральной вида;

Р « 0,184 + 0,685 С + 010025+ 0,94^ •

Далее работа содержи разработки по изучению корректирования содержания макро- я микроэлементов а воде активным массами. Исследованием лредуоматривапоя подбор компонентов активных масс, которые при контакте с водой обеспечивали бы поддержание в ной заданных концентраций раотворенных макро- и микропрнмэсей. К мак-ропртеояы природных son следует отнести гидронарбонат кальция и иагнкж к биоактивным приыаояы - иош марганца, цинка, меди, кобальта, бора, молибдена и др.

Для регулирования содержания в воде гидрокарбонатов кальция и магния могут быть рекомендованы по питаратурнш данкки оуопан-зии цела, мраморная крошка, а также ыагномасса / полуобояешшй доломит/, ооогав которой определяется формулой«

М^О . СаСОд,

Как известно, обеспэчиваэтоя раотворвнив иарЗоната кальция, а в случае магноыассы и оксида магния в результата взаимодействия их о содержащейся в воде углекислотой, находящейся зз равновесии о углекислотой воздуха. Показано» что кинавика растворения компонентов таких активных масо в воде определяется зав не гадостями, действительными для гетерогенных процессов. При температурах выше 20°С. процесс протекает в диффузионной области, а количество переходящих в раствор гидрокарбонатов кальция и -магния определяется концентрацией угяекиопосы л ноде{ фильтрование воды через мраморную кроаку или гранулированную магномасоу обеспечивает раош орение их в автоматическом режиме. При размере гранул 1/3 мм константа окорооти образования гвдрокарбонатов равна 0,2-0,5 мин"*.

Необходимее время контакта дуя доогйлэния ооотойния, близкого к равновесному, составляй! 5-Ю Мин.

Магномассу падучая» обвитой доломита при низких температурах. Основным условием при исследовании разложения доломита являлось сохранение структурного каркаоа остаточного количества доломита и кальцита с максимальным его заполнением оксидом магния, Это достигалось обжигом доломита при б50°0 в течение 6 часов» Замачивание доломитовой крошки в рэотворэ хлорида натрия способствует еншвнип температуры обжига ка 20-30°С ,

Корректирование содержания в годе ионов биологически ваших микроэлементов - марганца, Меди, кобальта, «инка и других осложнено очень низкими нормами Щ£К для них. Поучение активах маоо, работающих в автоматическом рэкиме, возмешш лишь о использованием труднораотворимых соединений, имэщях малые значения произведения растворимоетей ионов в вода.

Термодинамическое равновесие в системе твердая фаза-расгвор, при подборе соответствующих соединений гарантирует содержание в вода микроэлементов, не превышающих 1ЩК. Наиболее перспективными в данной случае гидроксида, карбонаты А силикаты как соединения, "присутствие которых допустимо в природаыхводах. Б связи о разноречивостью справочных величин о их растворимости проведены специальные исоледовения по определении концентраций о нашенее растворимыми соединениями - оксадам марганца^ шди и цинка, Уотаяовло-но (рис. I а), чво равновесные кокшиграции для ионов марганца и мода близки к допуотшым нормам для водоемов рыбохозяИственного назначения.! два кекса цгшка они не два порядка выше. В целях получения шшкооодержащей активной масон о меньшей растворимостью, нами исследовано равновесие в системе силикат щшка - вода, давшее положительные разульгагы.

tr IS iav/гул epcy3*t

i. в отя>ы-нг св«уЯ»>

*.б

lt 16

к?* i

<Г а

(ts i,f itt fj öS DM

t-OiC,t

г*

с.

£

Си

tfn

Mf

c*

Miit/>OKOMitentn7n

Рио.1 Равновесные концентрации марганца, шди я цинка яри кон-5акте вода о юс оксидами и силикатам цшш.

Рис.2 Равновесные концентрации макро- и микроэлементов *

В результате исслэдований установлено, что поучение гранулированных активных масс оксидов и силикатов возможно на основе применения минерального связувдэго - цемента или путем осаздвиия их минеральных подложках перлита или клдноптилолита (природный циолит)»

Паи более перспекптио использовать в качество основа подг-обожаеиный доломит. В этом случае гидрокоида указанных могаллов получаются при настаивании эершютого материала а растворах соот-веготвуицях солей фильтрованием их через неподвижный или псевдо-ояияошшй слой крошки мапгомассн. Нагреванием полученных гранулированных вкттяих масс гадроксвда мог/т быть превращена в оксида. IIa рио. 2 приведены равновесные концентрации макро- и микроэлементов в вода при растворении гранулированных актив них маоо оксидов на подлоаке из полуобожкешюго доломита! ::оня такая находятся в пределах норм ЦЦК. Учитывая близкие значения коэффициентов диффузии ионов в водных растворах, а такяэ экспериментальные дйн-

4

ща по кштгика насыщения вода микроэлементами яри достижении равновэоного сосиояния, коногаигы окорооги растворения оксидов (гвдроксндов) марганца, меда, кобальта и силиката цинка моху» применяться одинаковыми, равными да atoro гетерогенного процесса 0,5 мин-1 при размере 1-3 мм, Изучение насыщения воды микроэлементами при ра05варакии оксидов металлов показало, что процесс протекав! в диффузионной оЛлаоги. Исследования, проведенные в натурних условиях на днепровской вода показали, что процесс корректирования содержания микровлзмонгов активными массами оаыорехула-руицийоя. При наСолшсм избытке биологически активных ионов по сравнению о равновесной концентрацией они выделяютоя на поверхности гранул.

Использование такого процесса в технологии подготовки тахтн чоской вода доя оельсаохоэяйотвешых целей цредатавляа«ся проо гш ■ и вадашшы.

Работ« также лоо&шцена иосладовшйяы по извлечению из вода избыточных количеств марганца, фторидов и фосфатов, а таккз обоснованию расчета фильтров о гранулированными ак!иэяыми мессами. Иаучевке удаления марганца на фильтрах о дробленным полуобожюп-ным доломитом яроводилиоь на днепровской водоцроаодаой отакцик г.Киева во второй половина марта месяца 1881 г.

На основания полученных данных можно оделять заключаша о сидьнш влиянии не црацвоо удаления марганца вода величины орв£У. Реакция выделение оксидов марганца щюгекаат уоиешо дшаь при выше 9, что обусловлено контакта) вода о ыагнамассой. Рассматривая егу гетерогенную реакции как поавдамномалвнудярруа, рдссад-ганы конасаиты шшросги процесса даманганарования вода по формула;

о

гда О а С соответственно начальная и конечная концентрация шртнцд в вода.

Кал видно на рио. 3 коцеитрация мартаниа в днепровской вода в предраковый период проходит через максимум, В начальные периода появления марганца - до 26 марта только при малых скоростях фильтрования природной вода можно было достигнуть положительных результатов.

Рис. 3 Изменение концентрации марганца в днепровской воде и константа скорости процесса его выделения на магиомаосе.

Б дальнейшем скорость фильтрования представлялось возмс©шм довести до 10 м/ч. Объясняется данное явление спонтанным образованием в вода микроколичвств соединений марганца, благоприятствующих каталитическому скиошнют ионов, оставшихся в растворенном оостоянии. Это способствует увеличению среднего значения константы скорости реакция минимального (0,5 мин"*) до максимального (1,6 мшГ*) значения.

Полученные результаты позволяя? рекомендовать технологию да-манганации вода на фильтрах комбинированного действия со смешанным слоем пвока и дробланного полуоболакэнного доломита. Такой фильтруяцяй слой одновременно о совдглэняем и даманганированием

вода будет осуществлять и ее стабилизацию, связывая агрессивную углэкиолоту образующуюся при коагулята иряыеоэй вода оул^а^ом допмщшя«

При фильтровании вода посла биологической очистки, содарка-щой фоофэта и аммиак, на повархкосла гранул аодурбокш иного доломита образуемая очень трудно раогворвмый ыегний аммоний фоофаг. Как рледогвиа концентрация фоофагоя в фильтрам падает нияв принятой кормы дал питьевых вод - 2 мг/л дажа арн скорости фильтрования 10 ы/ч. Полученные результата наглядно иллюстрируются на рис, 4, где приведена данные по удалению фосфатов из очищандах сточных вод Борсккческой сдашда аарашш г.Киава, Конаганта око-рооги бгого геЕерогенкого процеооа по экспериментальным данным составляем 0,3-1,0 мин.

- "Г

ПС* жапе-ща

рН>9

----- о— — е 4 <г в 10 Ч.......... Н

Рис, 4 Изменение концентрации фосфаюв в сточной вода Боргни-ческсй о га иди л аэрации при фильтровании чареа олой ыагно-массы,

Быдаляеыоа из вод» соединение париодкчеоки удаляагоа о поверхности аврал фильтрующего олоя мата>-«аоои. родо-?02ятзкай дро-щекой, вошожш регенерация и обработка роогворс^ едкого йагра. Процесс удаления фосфатов из вод» цроикее? в ав?оцатвчао»ш режиме, необходимо лишь олздигь, чгобн рН фильтрам не падал т-

л® 9,0, послэ чего проводится повторная промывна или регенерация загрузки. Фильтрат аэрируется для удаления остатков амшака и затем стабилизируется углекислотой дымовых газов рЦ равного 8, что допустимо при сбросе стоков в природные водоемы.

Предложенный фильтру мций метод удаления фосфатов на гранулированной масса полуобожжвнного доломита значительно проще метода удаления фосфатов известкованием вода, а таю© при помощи железного купороса.

При извлечении из вода дробленным полуобохиешшм доломитом избыточных количеств фторидов на поверхности гранул образуется груднорастворимый окелфторвд магния. Результаты опытов по дэфто-рировашш модальных фильтров приведены на рис. 5. Регенерировалась активная фильтрующая масса I % раствором едкого натра. Константа скорости гетерогенного процесса дофторидирования воды 0,10,2 мин-*; обменная емкость фильтрупцвй загрузки около 400 г/м3.

£

•5"

Дсхсд 'Ь/й />Ос7

0} ■ 1

-н — 1 >

и

ю

ле> тт /оо

Рис. 5 Выходная кривая дефгоридирования вода (а) и сорбция фторид ионов ыагно-массой (б).

Известно, что мздлэняне я еторыэ фильтры с зернистой загрузкой рассчитываются как сооружения, предназначенные для сепарации из вода взвешенных веществ. Для предлагаемых фильтров, корректи-

рувдих содержание в вода макро- и микроэлементов, нами предложена методика расчета, основанная на согласования юс гидродинамических характеристик с константой скорости растворения гршгулиро-ванннх активных масс, или выделения на них извлекаемых компонентов. Последние процессы гетерогенные, они протекают на границе раздала твердая фаза (грмула) - раствор (вода). Кинетика таких процессов формально описывается уравнениями реакций первого по-пядка:

где - степень извлечения (насыщения) компонента из вода.

Таким образа.!, насыщение вода макро- и микрекошонвнтаыи или извлечение их избыточных количеств зависит только от времени ее контакта с гранулами и константы.процесса - учитывающей диффузию компонентов-1- граница раздала и скорость реакции аа поворх-ностк твердой фаан. Время контакта вода с гранулами в фильтрах раоочитиьавтоя но обычной форму® ~6- 60 Н/гУ, где И - высота слоя, - скорость фильтрования м/ч.

Эти аавиоюиости используются да расчета фильтров с гранулированными актшшазд ма осами, На рис. С приведены данные кинетики извлечения из вода марганца, фосфатов и фторидов при фильтровании ее через крошку полуобожаиного доломита, а также кинетику насы-щэния вода микрозлэмэнтами при фильтровании аа чэрез гранулирован-ныэ активные ыаооы. Степень извлечения из вода биокомпононтов -ила степень насыщения ими вода раосчитены на ооисвашш экспарнменталь-но установленных а начеши констант скоростей процесса.

Необходимое время пребывания вода в фильтра (время контакта) определяется по величине ЦЦК и возможной начальной концентрации Автоматические станции контроля воды обеопочивают в основной

41 *

Я)

10

М

•

у И 1

1 А

ч/

- 19 -

т ¿(ми*) К-о > _ ¿а

-//- р~ К- 9 / ЛЧ/¥

К- 0г1л1/и ро'

/"С- 0,3 ньн*1 -«—Ж»" К-0,1мин''

Рис. 6 Степень насыщения воду компонентами или степень их извлечения.

определение суммарных показатели! ( р У , ¿ГА , электропроводность, органические вещества, растворенный кислород, температура). Системный (непрерывный) анализ вода мояат свидетельствовать о появлении в лей загрязнений, т.к. отмеченные показатели должны плавно изменяться во времени. Имеющиеся на рис. V резкие колебания в стоках рИ Киевской ТЭЦ-5 свидетельствуют о сбросе кислых или щелочных, резкое изменение электропроводности, отражает сброс в них засоленных столов, а увеличение концентрации органических веществ позволяет подразумевать загрязнение воды нефтью. .

Последнее подтверждено кривим! светопоглощегшя водных экстрактов различных нефгей, в областях спектра, используемых в фотометрическом анализаторе автоматической- станции.

В исследованиях с днепровской водой влияние минерализации на показания станции при искусственном добавлении в анализировавшуюся днепровскую вору нпснщошшх растворов хлорида натрия наблюдается при концентрации солоЯ болью Г г/л; это необходимо учитывать при ее работе.

Предложенные комплексные критерии оценки качества вода для последующей обработки данных на ЗШ, в ко горох учитываются показатели, определяемые автоматической станцией.

Рис. V Результат определений качества вода автоматической станции на примере , электропроводности и органического вещества . Л

X) \3j>

<2»а

Критерий А-

fini'

• 100 -Cil

оценивает качество вода по ыине-

(насыщ. Ott'

ралышм и органическим примесям в отношении и насыщенна ее хшсло-родом.

Критерий д s - Г. . -го при значениях л рЯ со знаком или V' учитывает загрязнонш вода кислыми или щелочными стоками.

Критерий С -

AÛt насщ.

витальные свойства органических веществ в воде. aé

характеризует окислите льно-восстано-

Критерий Q)-

отражаег тепловоз загрязнение природно-

го источника.

. В отличив от данных системного метода контроля качества воды, комплексные критерии оценки непосредственно и резко указываюг дату поступления в воду загрязнений и последуйте их вымывание. Приведены тохник о-эксшсшчаскке сравнения вариантов применения автоматической станции контроля качества вода. Годовой экономический эффект составляет 40155,6 руб. в год.

ОСНОВНЫЕ вывода

I. Разработаны составы активных масс на основе голуобожжан-

ного доломита (оксидов, гидрокоидов) в силикатов металлов, обеспечивающие поддержание оптимальных концентраций гидрокарбонатов и микроэлементов в вода, используемой для сельскохозяйственных комплексов.

2. Предложены метода получения гранулированных масс на подложках подуобожжвнного доломита, перлита и о применением минеральных вяжущих.

3. Составлены характеристики гранулированных масс iio устанавливавшимся в водэ равновесным концентрациям микроэлементов: медь, цинк, марганец, кобальт и др. на уровне ВДК для рыбных водоемов.

4. Установлена целесообразность использования предложенных активных масс дои извлечения из воды избыточных количеств биогенных элементов по сравнению о их равновесными концентрациями -марганец, фосфата, фторида.

5. Показана перспективность применения упрощенных фильтров для корректировки состава вод гранулированными активными массами.

G. Разработана методика системного контроля качества вода по суммарным показателям, определяемым автоматической станцией.

7. Предосшэш комплексные критерии качества вода на основании показаний, регистрируемых автоматической станцией.

8. Составлены рекомендации по корректировке данных измерений станции при различной солености вода и осуществлена оценка ее' надежности. . . *

9. Даш технологические репвния по корректировке Содержания микроэлементов в воде гранулированными активными массами.

10. Осуществлено внедрение результатов исследований институте гидробиологии All УССР и на- оросительной система Самаркандского областного производственного управления водного хозяйства,экономический эсМокт от внедрения одной станции составляет 40195,6

рублей в год.

Основные материалы дисоерташш изложены в следующих публикациях:

1. Гороновский И.Г,, Еуыанов 0., Шобловская Г.К. Регулирование содержания в воде гидрокарбонатов кальция и магния. В кн.: Вопроон теории и технологии обработки вода.: Сб.научннх трудов Ташкентского политехи, ин-га, Ташкент, 1982, с.50-58'.

2, Арьев H.A., Марчук A.C., Боголюбов И.В., Гороновский И.Т., Жумапов 0., Нагирный С.Н., Романенко В.Д., Евтушенко Н.Ю. Контроль качества природных вод автоматической станцией "Наяда". Химия и технология вода. Киев, 1983, г.5, J5 2, с.170-161.

3. Гороновокий ПЛ., Ваборило А.Б,, Шобловская Г.К., Жумаиов 0. Регулировала содержит микроэлементов в вода активными массами. Химия и технология вода, Киев, 1985, т.7, )s 3, с,65-67.

4, Туманов 0., '¿аборило А.Б. Удаление из вода избыточных количеств марганца. Тезисы докладов областного семинара-совещания "Оовераэкстаование строительства в условиях Узбекистана в свете решений майского (1982 г.) Плазма Uli КПСС во обеспеченна продовольственной. программы". Самарканд, 1982, с.82-83.

б. Еуианов 0., Городовокаэ И.Т. Расгворениа активной массы, приготовленной'на обожженном доломите. Тезиса докладов облаотного семинара-совещания "Совершенствование строительства в условиях Узбекистана в свата решений майского (1962 г.) Пленума ЦК КПСС по обеспечении продовольственной программы", Самарканд, 1932, 0.В5-86.

6. Марчук А.О., Боголюбов Н.В., Куаднов 0., Гороновский И.Т. Комплексная оценка качеогаа вода по показаниям автоматической станция. Химия и технолога« вода, IS06, т.8, й 6, с,81-82.