Помощь студентам в учебе
Разработка технологии очистки подземных вод на малогабаритной установке на примере с.п.Хрящевка Муниципального района Ставропольский
|
Введение 4
1 АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ОЧИСТКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД 8
1.1 Особенности и состав подземных вод Самарской области 8
1.2 Железо и марганец, как основные загрязнители питьевой воды 11
1.3 Теоретические основы очистки питьевой воды от железа и марганца 14
1.3.1 Безреагентные методы очистки питьевой воды. 15
1.3.2 Реагентные методы очистки питьевой воды. 23
Выводы по главе 1: 37
2. СОВРЕМЕННЫЕ МАЛОГАБАРИТНЫЕ УСТАНОВКИ И
КАТАЛИТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД 38
2.1. Исследование основных характеристик малогабаритных установок для
очистки подземных вод 38
2.2. Анализ современных фильтрующих материалов для очистки
подземных воды от железа и марганца 43
Выводы по главе 2 47
3. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КАТАЛИТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
ПРИ ОЧИСТКЕ ВОД ПОДЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ 49
3.1 Подбор оптимальных каталитических материалов для очистки вод
подземных источников 49
3.2 Описание установки для проведения натурных исследований 50
3.3 Итоги экспериментальных исследований 51
Выводы по главе 3 54
4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НА
МАЛОГАБАРИТНОЙ УСТАНОВКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
КАТАЛИТИЧЕСКОГО ФИЛЬТРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА 55
4.1 Технология очистки подземных вод: методы и материалы 55
4.2 Технологическая схема малогабаритной установки по очистке
подземных вод 56
4.2.1 Система аэрации
4.2.2 Система окисления гипохлоритом натрия 58
4.2.3 Фильтрующий обезжелезивающий фильтр 60
4.2.4 Гидроаккумулятор 62
Выводы по главе 4 63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 65
ПРИЛОЖЕНИЕ А 73
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 81
1 АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ОЧИСТКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД 8
1.1 Особенности и состав подземных вод Самарской области 8
1.2 Железо и марганец, как основные загрязнители питьевой воды 11
1.3 Теоретические основы очистки питьевой воды от железа и марганца 14
1.3.1 Безреагентные методы очистки питьевой воды. 15
1.3.2 Реагентные методы очистки питьевой воды. 23
Выводы по главе 1: 37
2. СОВРЕМЕННЫЕ МАЛОГАБАРИТНЫЕ УСТАНОВКИ И
КАТАЛИТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД 38
2.1. Исследование основных характеристик малогабаритных установок для
очистки подземных вод 38
2.2. Анализ современных фильтрующих материалов для очистки
подземных воды от железа и марганца 43
Выводы по главе 2 47
3. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КАТАЛИТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
ПРИ ОЧИСТКЕ ВОД ПОДЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ 49
3.1 Подбор оптимальных каталитических материалов для очистки вод
подземных источников 49
3.2 Описание установки для проведения натурных исследований 50
3.3 Итоги экспериментальных исследований 51
Выводы по главе 3 54
4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НА
МАЛОГАБАРИТНОЙ УСТАНОВКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
КАТАЛИТИЧЕСКОГО ФИЛЬТРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА 55
4.1 Технология очистки подземных вод: методы и материалы 55
4.2 Технологическая схема малогабаритной установки по очистке
подземных вод 56
4.2.1 Система аэрации
4.2.2 Система окисления гипохлоритом натрия 58
4.2.3 Фильтрующий обезжелезивающий фильтр 60
4.2.4 Гидроаккумулятор 62
Выводы по главе 4 63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 65
ПРИЛОЖЕНИЕ А 73
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 81
Актуальность работы. В настоящее время на территории муниципального района Ставропольский Самарской области наблюдается рост строительства небольших поселков, зон отдыха, загородных коттеджей особняков и фермерских хозяйств, для обеспечения водой которых, используется вода подземных источников (индивидуальных скважин).
По результатам анализов, проведенным для выяснения химического состава подземных вод на территории муниципального района Ставропольский Самарской области видно, что в большей части проб воды присутствует широкий спектр загрязнений. В основном это повышенное содержание марганца и железа, концентрации которых зачастую очень высоки: по железу - 8-15 мг/л (27 - 50 ПДК), по марганцу - 0,9-1,7мг/л(9-17 ПДК).
Обзор современных малогабаритных установок для деманганации и обезжелезивания воды из подземных источников показал, что существующие установки предназначены для удаления марганца и железа при их исходных показателях до до 1,0 мг/л (10 ПДК) и 10 мг/л (33 ПДК) соответственно. В их основе лежит каталитический метод.
Особо остро проблема очистки подземных вод от марганца и железа стоит для локальных водопотребителей снабжаемых питьевой водой из частных скважин.
Деманганация и обезжелезивание подземных вод в условиях индивидуального водоснабжения решается с помощью разработки, исследования и внедрения, эффективной технологии водоподготовки с использованием малогабаритных установок.
Основными направлениями становятся: использование и разработка технологических способов для улучшения производительности процесса удаления марганца и железа; подбор наиболее подходящего сочетания реагентов; анализ каталитических материалов.
Объект исследования: Водоснабжение частного дома с.п.Хрящевка Муниципального района Ставропольский Самарской области из подземных источников. Малогабаритные установки очистки подземных вод.
Предмет исследования: Технология очистки подземных вод на малогабаритной установке на примере с.п.Хрящевка Муниципального района Ставропольский Самарской области.
Цель работы. Разработка, исследование технологии очистки подземных вод для малогабаритной установки с использованием современных каталитических фильтрующих материалов.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
1. Анализ и изучение основных загрязнителей подземных вод и методов их удаления;
2. Исследование и анализ существующих малогабаритных установок для очистки подземных вод;
3. Анализ и сравнительная оценка существующих каталитических материалов;
4. Разработка технологии очистки подземных вод от марганца и железа с использованием каталитических фильтрующих материалов на малогабаритной установке в с.п. Хрящевка;
Методы исследования: При проведении работ, применялись аналитический, практический, статистический методы исследования, также анализировалась нормативно-техническая литера по заданной тематике.
Научная новизна проекта заключается в том, что основываясь на проведённых лабораторных испытаниях воды из скважины частного дома, изучения технологических характеристик современного оборудования и свойств каталитических материалов предложена индивидуальная технология очистки воды от марганца и железа до норм СанПиН.
Практическая ценность работы:
- изучение свойств и технологических характеристик современных каталитических загрузок и малогабаритных установок по очистке подземных вод, выявление наиболее эффективных методов и технологий деманганации и обезжелезивания подземных вод. Ставропольского района Самарской области.
- результаты экспериментальных исследований позволили выявить оптимальную каталитическую загрузку для деманганации и обезжелезивания подземных вод Ставропольского района Самарской области.
- в результате проведенных исследовании разработана технологически эффективная схема водоочистки адаптированная к местным условиям и требования водопотребителей.
Личный вклад автора состоит в обосновании необходимости исследования качества обрабатываемой воды и методов ее очистки для подбора оптимальной схемы водоочистки, разработки оптимальной комплектации установки малой производительности для обезжелезивания и деманганации подземных вод Ставропольского района Самарской области.
На защиту выносятся: технология очистки подземных вод Ставропольского района Самарской области на малогабаритной установке с применением каталитической загрузки.
Апробация работы: основные положения работы изложены в сборниках трудов:
XV Международной научно-практической конференции. Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов россии. (г.Пенза, ТГУ, МНИЦ ПГАУ, 2017).
XIX Международная научно-практическая конференция «Города России: проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии».
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, библиографии из 79 наименований и 2 приложения. Общий объем работы 90 - стр., включая 8 иллюстраций и 5 таблиц.
По результатам анализов, проведенным для выяснения химического состава подземных вод на территории муниципального района Ставропольский Самарской области видно, что в большей части проб воды присутствует широкий спектр загрязнений. В основном это повышенное содержание марганца и железа, концентрации которых зачастую очень высоки: по железу - 8-15 мг/л (27 - 50 ПДК), по марганцу - 0,9-1,7мг/л(9-17 ПДК).
Обзор современных малогабаритных установок для деманганации и обезжелезивания воды из подземных источников показал, что существующие установки предназначены для удаления марганца и железа при их исходных показателях до до 1,0 мг/л (10 ПДК) и 10 мг/л (33 ПДК) соответственно. В их основе лежит каталитический метод.
Особо остро проблема очистки подземных вод от марганца и железа стоит для локальных водопотребителей снабжаемых питьевой водой из частных скважин.
Деманганация и обезжелезивание подземных вод в условиях индивидуального водоснабжения решается с помощью разработки, исследования и внедрения, эффективной технологии водоподготовки с использованием малогабаритных установок.
Основными направлениями становятся: использование и разработка технологических способов для улучшения производительности процесса удаления марганца и железа; подбор наиболее подходящего сочетания реагентов; анализ каталитических материалов.
Объект исследования: Водоснабжение частного дома с.п.Хрящевка Муниципального района Ставропольский Самарской области из подземных источников. Малогабаритные установки очистки подземных вод.
Предмет исследования: Технология очистки подземных вод на малогабаритной установке на примере с.п.Хрящевка Муниципального района Ставропольский Самарской области.
Цель работы. Разработка, исследование технологии очистки подземных вод для малогабаритной установки с использованием современных каталитических фильтрующих материалов.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
1. Анализ и изучение основных загрязнителей подземных вод и методов их удаления;
2. Исследование и анализ существующих малогабаритных установок для очистки подземных вод;
3. Анализ и сравнительная оценка существующих каталитических материалов;
4. Разработка технологии очистки подземных вод от марганца и железа с использованием каталитических фильтрующих материалов на малогабаритной установке в с.п. Хрящевка;
Методы исследования: При проведении работ, применялись аналитический, практический, статистический методы исследования, также анализировалась нормативно-техническая литера по заданной тематике.
Научная новизна проекта заключается в том, что основываясь на проведённых лабораторных испытаниях воды из скважины частного дома, изучения технологических характеристик современного оборудования и свойств каталитических материалов предложена индивидуальная технология очистки воды от марганца и железа до норм СанПиН.
Практическая ценность работы:
- изучение свойств и технологических характеристик современных каталитических загрузок и малогабаритных установок по очистке подземных вод, выявление наиболее эффективных методов и технологий деманганации и обезжелезивания подземных вод. Ставропольского района Самарской области.
- результаты экспериментальных исследований позволили выявить оптимальную каталитическую загрузку для деманганации и обезжелезивания подземных вод Ставропольского района Самарской области.
- в результате проведенных исследовании разработана технологически эффективная схема водоочистки адаптированная к местным условиям и требования водопотребителей.
Личный вклад автора состоит в обосновании необходимости исследования качества обрабатываемой воды и методов ее очистки для подбора оптимальной схемы водоочистки, разработки оптимальной комплектации установки малой производительности для обезжелезивания и деманганации подземных вод Ставропольского района Самарской области.
На защиту выносятся: технология очистки подземных вод Ставропольского района Самарской области на малогабаритной установке с применением каталитической загрузки.
Апробация работы: основные положения работы изложены в сборниках трудов:
XV Международной научно-практической конференции. Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов россии. (г.Пенза, ТГУ, МНИЦ ПГАУ, 2017).
XIX Международная научно-практическая конференция «Города России: проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии».
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, библиографии из 79 наименований и 2 приложения. Общий объем работы 90 - стр., включая 8 иллюстраций и 5 таблиц.
1. Из представленных технологий деманганации и обезжелезивания наиболее оптимальным является комбинированный метод очистки вод подземных источников от марганца и железа с применением реагентов, что позволяет добиться глубокой очистки фильтрата с наилучшими показателями
2. Существует большое количеств малогабаритных установок основанных на различных технологиях способных решить задачи по очистке подземных вод от марганца и железа. Однако некоторые их них недостаточно эффективны или дорогостоящи, другие основаны на сложных технологических схемах или содержат токсичные материалы.
3. Установлено, что ряд отечественных каталитических материалов к которым относятся МЖФ, Сорбент АС, Сорбент МС, производят обезжелезивание и деманганацию воды до норм ПДК, однако не достигают коэффициентов глубокой очистки по всем требуемым показателям.
4. Опытно выявлено, что комбинация каталитических материалов Сорбент АС + МС (50% на 50 %), обладает высокими фильтрующими свойствами, производительность которых составила: по железу - 99,65%, по марганцу - 95,71%.
5. Полученная технологическая схема и оборудование являются оптимальными для исходных показателей качества воды и индивидуальных нужд водопотребителя. Малогабаритная установка с использованием каталитических фильтрующих загрузок позволит обеспечить эффективную очистку подземных воды от марганца и железа с минимальным финансовыми расходами.
2. Существует большое количеств малогабаритных установок основанных на различных технологиях способных решить задачи по очистке подземных вод от марганца и железа. Однако некоторые их них недостаточно эффективны или дорогостоящи, другие основаны на сложных технологических схемах или содержат токсичные материалы.
3. Установлено, что ряд отечественных каталитических материалов к которым относятся МЖФ, Сорбент АС, Сорбент МС, производят обезжелезивание и деманганацию воды до норм ПДК, однако не достигают коэффициентов глубокой очистки по всем требуемым показателям.
4. Опытно выявлено, что комбинация каталитических материалов Сорбент АС + МС (50% на 50 %), обладает высокими фильтрующими свойствами, производительность которых составила: по железу - 99,65%, по марганцу - 95,71%.
5. Полученная технологическая схема и оборудование являются оптимальными для исходных показателей качества воды и индивидуальных нужд водопотребителя. Малогабаритная установка с использованием каталитических фильтрующих загрузок позволит обеспечить эффективную очистку подземных воды от марганца и железа с минимальным финансовыми расходами.