ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 Анализ проблем существующих систем водоподготовки
1.1Особенности качества воды из подземных источников
1.2Особенности качества воды из поверхностных источников
1.3Возможные проблемы водоподготовки городов
1.4Примеры внедрения мембранных технологий в водоподготовке городов
1.5Выводы по главе 1
Глава 2 Технологические решения водоподготовки городов с помощью
мембранных технологий
2.1Основные принципы водоподготовки с использованием мембран
2.2Типы мембранных элементов и классификация мембранных установок
2.3Возможные технологические решения водоподготовки из поверхностного
источника
2.4Возможные технологические решения водоподготовки из подземного
источника
2.5Выводы по главе 2
Глава 3 Разработка технологических схем водоподготовки на примере города Тольятти
3.1Описание современного состояния питьевого водоснабжения
Центрального и Комсомольского районов города Тольятти
3.2Разработка возможного технологического решения водоподготовки из
подземного источника
3.3Описание современного состояния питьевого водоснабжения
Автозаводского района города Тольятти
3.4Разработка возможного технологического решения водоподготовки из
поверхностного источника
3.5Выводы по главе 3
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Как известно, проблема обеспечения населения качественной питьевой воды имеет важное значение не только для исследователей различных областей науки и специалистов по водоподготовке, но и для непосредственных потребителей. В качестве источников водоснабжения в Центральном и Комсомольском районах города Тольятти используются водозаборы подземных вод (скважины), расположенные в центральной части тольяттинского месторождения. Каждый из водозаборов включает в себя группу водозаборных скважин, накопительные резервуары чистой воды (РЧВ) и насосные станции II подъема. Вода забирается с водоносного горизонта скважины погружными насосами и поступают в резервуары чистой воды.Очистка воды не используется ни на одном водозаборе, так как качество добываемой воды из подземных источников соответствует СанПиН [2].Причем не может остаться незамеченным тот факт, что гигиенический норматив содержания железа и марганца в воде водозаборных сооружений и распределительной сети системы хозяйственно-питьевого водоснабжения для Центрального и Комсомольского районов города Тольятти на содержание в питьевой воде железа (Fe, суммарно) намеренно увеличен с 0,3 до 0,7 мг/дм3 и марганца (Мп, суммарно) с 0,1 до 0,5 (мг/дм3). Таким образом,
документально питьевая вода соответствует нормам, однако на некоторых водозаборах максимальные показатели качества воды по содержанию железа и марганца приближаются к предельно-допустимым.
Максимальные значения показателей воды по мутности, содержанию железа и марганца приближаются, а в некоторых случаях достигают предельно допустимых значений на водозаборах «Комсомольский», «Портовый», «Соцгородской», «Прибрежный».
Жителям Автозаводского района города Тольятти вода на хозяйственно-питьевые нужны поступает из поверхностного источника - Куйбышевского водохранилища реки Волга. Для очистки природной воды, используемой для хозяйственно-питьевых целей населения применяются традиционные методы водоподготовки.Качество исходной воды в реке Волга постоянно ухудшается. Это связано с антропогенным воздействием на водоисточник и повышением требований к питьевой воде. Учитывая эти причины, традиционные методы очистки воды не могут обеспечить получение воды необходимого качества, соответствующего требованиям СанПиН [2], а сложные технологические схемы удорожают и усложняют эксплуатацию сооружений.
Такие разные описанные проблемы в городе Тольятти могут быть решены при помощи внедрения мембранных технологий. Это важный аргумент в пользу проведения исследований для определения эффективности использования мембранных технологий в питьевом водоснабжении .
Диссертационная работа выполнена на кафедре Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение в Тольяттинском Государственном Университете в период с 2017-2019 гг.
Целью настоящей работы является разработка технологических схем водоподготовки из поверхностных и подземных источников водоснабжения с использованием мембранных технологий.
Для достижения указанной цели выделены задачи исследований:
1.Изучение конструктивных особенностей мембран и свойств материалов для их изготовления;
2.Анализ существующих мембранных технологий;
3.Разработка технологических схем водоподготовки из поверхностного и подземного источников с использованием мембранных технологий.
Научная новизна заключается:
- в выполнении анализа существующих методов очистки воды, а также состояния и проблем холодного водоснабжения;
-в описании применения методов ультра- инанофильтрации обработки воды и оценка их эффективности;
-в предложенных собственных технологических схемах обработки воды.
Практическая значимость заключается:
В оценке эффективности ультра- и нанофильтрации при обработке поверхностных и подземных источников водоснабжения.
На защиту выносятся:
-результаты анализа особенностей качества воды из поверхностных и подземных водоисточников;
-результаты современного состояния и проблем водоснабжения Центрального, Комсомольского и Автозаводского районов города Тольятти;
-описание применения мембранных технологий в водоподготовке Центрального, Комсомольского и Автозаводского районов города Тольятти.
Апробация работы. Основные положения работы были доложены в следующих публикациях.
По теме диссертации опубликовано 2 статьи.
Структура диссертации:
Диссертация включает в себя: введение, три главы с подразделами, заключение, список используемых источников из 50 наименований. Объем диссертации состоит из 75 страниц машинописного текста, включая 8 таблиц, 24 рисунка.
1.Проведен анализ особенностей качества питьевой воды в поверхностных и подземных источниках. Качественный состав воды в подземных источниках чаще всего отличается от поверхностных высоким содержанием минеральных солей, высокой жесткостью. В поверхностных же источниках часто превышены показатели по мутности, цветности, содержанию взвешенных частиц, органических соединений. В период цветения водоемов требуется очистка от водорослей. Основной причиной того, что классические схемы водоподготовки не справляются с очисткой воды, является постоянно изменяющееся и ухудшающееся качество воды в водоисточниках.
2.Произведена оценка современного состояния качества питьевой воды на водозаборах ив Автозаводском районе города Тольятти перед подачей в разводящую сеть. Выявлены болевые точки в каждом районе, разработаны предложения по их минимизированию.
3.Выбраны возможные технологические решения реконструкции традиционных схем водоподготовки путем внедрения этапа доочистки с применением мембранных технологий. Для поверхностного источника оптимальным является метод ультрафильтрации, ее роль заключается в глубоком удалении взвешенных частиц и в стерилизации воды. Для подземного источника оптимальным методом доочистки является нанофильтрация. Этот метод эффективен для удаления цветности, удаления жесткости, металлов, общего снижения содержания растворенных веществ.
Основные положения диссертации опубликованы в 2 статьях автора:
1.Немчинова, Е.Е. Мембранная очистка воды как альтернатива традиционным методам водоподготовки // Материалы XX международной научно-практической конференции «Города России: проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии» / МНИЦ Пензенский ГАУ. - Пенза: РИО ПГАУ, 2018. - С.76-83).
2.Немчинова, Е.Е. Современное состояние питьевого водоснабжения Центрального и Комсомольского районов г.о. Тольятти // Материалы ХХ1 международной научно-практической конференции «Г орода России: проблемы строительства, инженерного обеспечения,
благоустройства и экологии» / МНИЦ Пензенский ГАУ. - Пенза: РИО ПГАУ, 2019. - С.105-111).
1.ГОСТ 2761-84. «Источники централизованного хозяйственнопитьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора (с Изменением N 1). [Электронный ресурс]. - Режим доступа : https://internet-law.ru/gosts/gost/4394/ (дата обращения: 20.02.2019).
2.СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения». [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://docs.cntd.ru/document/901798042 (дата обращения: 20.02.2019).
3.ГН 2.1.5.689-98 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Минздрав России, Москва, 1998.
4.Розенберг, Г.С., Выхристюк, Л.А. Куйбышевское водохранилище (научно-информационный справочник) / Отв. ред. Г.С. Розенберг, Л.А. Выхристюк. - Тольятти : ИЭВБ РАН, 2008. - 123 с.
5.Постановление Правительства Российской Федерации от 22 декабря
2010 г. N 1092 г. Москва "О федеральной целевой программе "Чистая вода" на 2011 - 2017 годы" [Электронный ресурс]. - Режим доступа :
https://rg.ru/2011/01/24/chistaya-voda-site-dok.html (дата обращения:
12.03.2019).
6.Причины образования отложений и последствия зарастания
трубопроводов [Электронный ресурс]. - Режим доступа :
http://www.woodheat.ru/doklad/pipe.html (дата обращения: 12.03.2019).
7.Мосводоканал. Водоснабжение [Электронный ресурс]. - Режим
доступа : http://www.mosvodokanal.ru/watersupply/ (дата обращения:
16.03.2019).
8.Degremont/ Технический справочник по обработке воды СПб. [Электронный ресурс]. - Режим доступа : https://www.twirpx.com/file/62660/ (дата обращения: 18.03.2019).
9.Baker, R.W. Membrane technology and applications. 2nd edition / R.W. Baker // Wiley, 2004. - 538 p.
10.Беликов, С.Е. Водоподготовка: Справочник. /Под ред. д.т.н., действительного члена Академии промышленной экологии С.Е. Беликова. - М. : Аква-Терм, 2007. - 240 с.
11.Брок, Т. Мембранная фильтрация. Пер. с англ. - М. : Мир, 1987. — 464 с.
12.Дытнерский, Ю.И. Баромембранные процессы. Теория и расчет: Монография серии «Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии» / Ю.И.Дытнерский. - М. : Химия, 1986., — 272 с.
13.Мулдер, М. Введение в мембранную технологию / М. Мудлер. - М. : Мир, 1999. - 350 с.
14.Меркурьева, А.О.Обоснование использования мембранных
технологий для очистки природной воды. : магистерская диссертация [Электронный ресурс]. - Режим доступа :
https://dspace.tltsu.ru/xmlui/handle/123456789/7939 (дата обращения:
10.04.2019).
15.Стариков, С.Е.Регенерация санитарно-гигиенической воды на основе баромембранных методов для условий длительных космических экспедиций. : диссертация ... кандидата технических наук : 05.26.02 Москва 2009. [Электронный ресурс]. - Режим доступа : https://dlib.rsl.ru/01004274876 (дата обращения: 10.04.2019)...