Повышение безопасности системы водоснабжения из подземных источников на Рыбинской ЛПДС
|
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Современное состояние системы водоснабжения и основные методы
повышения ее безопасности 10
1.1 Хaрaктeриcтикa Рыбинской ЛПДС 10
1.1.1 Элементы системы водоснабжения 11
1.1.2 Качество добываемой воды 13
1.1.3 Описание метода применяемого на станции 16
1.2 Влияние избыточного количества железа на организм человека 17
1.3 Водоподготовка 19
1.3.1 Основные методы 19
1.3.1.1 Механические методы 19
1.3.1.2 Физико-химические методы 19
1.3.1.3 Мембранные методы 21
1.3.1.4 Электрохимические методы 22
1.3.2 Формы существования железа в железосодержащих природных водах 23
1.3.3 Технологические аспекты подготовки воды с учётом ее специфики 24
1.3.3.1 Безреагентное обезжелезивание 25
1.3.3.2 Реагентное обезжелезивания 28
1.3.3.3 Каталитическое и ионообменное обезжелезивание 30
1.3.4 Выбор безреагентной альтернативной обработки железосодержащей воды 33
1.3.4.1 Кавитационная обработка воды 35
1.3.4.2 Патентный обзор 40
1.3.4.3 Аэрационная обработка воды 45
2 Объекты и методы исследования 52
2.1 Экспериментальное исследование и результаты 52
2.1 Предлагаемая схема внедрения водоподготовки 60
3 Расчет риска 63
3.1 Оценка риска возникновения канцерогенных эффектов 65
4 Расчет капитальных вложений на модернизацию схемы водоподготовки 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
ПРИЛОЖЕНИЕ А -Факторы формирования химического состава подземных вод 80
ПРИЛОЖЕНИЕ Б -Классификация примесей и методы их удаления 81
ПРИЛОЖЕНИЕ В - Аттестат акредитации исследовательской лаборатории Рыбинской ЛПДС АО «Транснефть - Западная Сибирь» 83
ПРИЛОЖЕНИЕ Г - Движение водного потока в водном резервуаре
1 Современное состояние системы водоснабжения и основные методы
повышения ее безопасности 10
1.1 Хaрaктeриcтикa Рыбинской ЛПДС 10
1.1.1 Элементы системы водоснабжения 11
1.1.2 Качество добываемой воды 13
1.1.3 Описание метода применяемого на станции 16
1.2 Влияние избыточного количества железа на организм человека 17
1.3 Водоподготовка 19
1.3.1 Основные методы 19
1.3.1.1 Механические методы 19
1.3.1.2 Физико-химические методы 19
1.3.1.3 Мембранные методы 21
1.3.1.4 Электрохимические методы 22
1.3.2 Формы существования железа в железосодержащих природных водах 23
1.3.3 Технологические аспекты подготовки воды с учётом ее специфики 24
1.3.3.1 Безреагентное обезжелезивание 25
1.3.3.2 Реагентное обезжелезивания 28
1.3.3.3 Каталитическое и ионообменное обезжелезивание 30
1.3.4 Выбор безреагентной альтернативной обработки железосодержащей воды 33
1.3.4.1 Кавитационная обработка воды 35
1.3.4.2 Патентный обзор 40
1.3.4.3 Аэрационная обработка воды 45
2 Объекты и методы исследования 52
2.1 Экспериментальное исследование и результаты 52
2.1 Предлагаемая схема внедрения водоподготовки 60
3 Расчет риска 63
3.1 Оценка риска возникновения канцерогенных эффектов 65
4 Расчет капитальных вложений на модернизацию схемы водоподготовки 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
ПРИЛОЖЕНИЕ А -Факторы формирования химического состава подземных вод 80
ПРИЛОЖЕНИЕ Б -Классификация примесей и методы их удаления 81
ПРИЛОЖЕНИЕ В - Аттестат акредитации исследовательской лаборатории Рыбинской ЛПДС АО «Транснефть - Западная Сибирь» 83
ПРИЛОЖЕНИЕ Г - Движение водного потока в водном резервуаре
В настоящее время обостряются проблемы, связанные с загрязнением запасов пресной воды. Согласно Государственного доклада «О состоянии и охране окружающей среды в Красноярском крае за 2015 г» добыча подземной воды в Красноярском крае на 2015 год составляет - 980,1 тыс.м3/сут. Вода используются для хозяйственно-питьевого водоснабжения объектов промышленности и населения. Интенсивность использования в основном зависит от хозяйственной освоенности и степени гидрогеологической изученности территории. Мониторинг качества подземных вод в Красноярском крае осуществляет МУП ЭМР ТЦ «Эвенкиягеомониторинг».
Качество питьевой воды напрямую связано с состоянием здоровья персонала, экологической чистотой продуктов питания и с разрешением проблем медицинского характера.
Современная система водоснабжения - это сложный комплекс инженерных сооружений и устройств, обеспечивающий получение (забор) вод из природных источников, её кондиционирование до требований потребителя, транспортирование и распределение её между пользователями. Конечная цель таких комплексов доставить воду до потребителя. A тут уже существенную роль значит качество этой воды.
Качество воды, устанавливаются исходя из целей использования. Требования предъявляемые для питьевой, намного выше, чем для воды технического назначения.
Существует несколько категорий водопользования [1]:
-поверхностные воды, которые идут на хозяйственно-питьевые и коммунально-бытовые нужды, водоснабжение пищевых производств; нужды рыбного хозяйства; рекреационного водопользования; водопользования других производств;
- подземные воды, которые используются для таких же целей, что и поверхностные воды, за исключением рыбного хозяйства и рекреационного водопользования.
Важно отметить, что одни и те же показатели качества воды в нормативных документах могут существенно отличаться друг от друга. В настоящее время система централизованного водоснабжения, доставляющая воду соответствующего качества, доступна только вблизи городских агломераций. Для предприятий расположенных вдали, оптимальным решением является самостоятельная добыча вод из подземных источников.
Подземные воды несут важнейшую роль в хозяйственно питьевом водоснабжении, при этом отмечается тенденция к увеличению их использования, что обусловлено лучшим качеством, защищенностью от антропогенного загрязнения и меньшей подверженности сезонным колебаниям по сравнению с поверхностными источниками. Эти и другие преимущества предопределили широкое использование подземных вод для водоснабжения [6]. Однако подземные воды в ряде случаев не отвечают требованиям питьевого водоснабжения [11].
Подземные воды, как источник водоснабжения, имеют ряд преимуществ по сравнению с поверхностными водами. Прежде всего, подземные воды более надежно защищены от загрязнения и, как правило, обладают лучшим качеством, меньше подвержены сезонным колебаниям.. На сегодняшний день около 1/3 мирового населения обеспечиваются водой из подземных источников.
К настоящему времени можно считать установленным, что основным видом питания подземных вод зоны активного водообмена является инфильтрация (просачивание) атмосферных осадков. Часть подземных вод образуется путем конденсации и сорбции. Как результат, этот ценный ресурс, уже не обладают высоким качеством, в такой воде содержится огромное многообразие элементов. Употребление такой воды влечет множество проблем. Достигая определенной концентрации в организме, большинство элементов оказывают губительное воздействие.
Объект исследования - процесс безреагентного обезжелезивания на основе эффектов кавитации.
Предмет исследования - оборудование по кондиционированию природной воды.
Цель диссертационной работы состоит в разработке и подборе метода, позволяющего повысить качество добываемых вод до требований, предъявляемых к питьевой по СанПин 1074-01.
В соответствие с поставленной целью были определены задачи:
1.Провести анализ всех этапов системы водоснабжения. Определено направление повышения их безопасности;
2.Оценить качество добываемой воды, подобрать наиболее подходящий метод водоподготовки;
3. Провести эксперимент с целью выбора наиболее преимущественного метода, рассчитать величину снижения риска;
4. Разработать схему внедрения водоподготовки нового оборудования, рассчитать технико - экономическое обоснование для новой схемы.
Для выполнения поставленных задач использовались актуальные и современные методы исследования на основе физико-химических исследованиях веществ: стандартные методики кинетических измерений, статистические методы обработки результатов прикладными программными продуктами
Качество питьевой воды напрямую связано с состоянием здоровья персонала, экологической чистотой продуктов питания и с разрешением проблем медицинского характера.
Современная система водоснабжения - это сложный комплекс инженерных сооружений и устройств, обеспечивающий получение (забор) вод из природных источников, её кондиционирование до требований потребителя, транспортирование и распределение её между пользователями. Конечная цель таких комплексов доставить воду до потребителя. A тут уже существенную роль значит качество этой воды.
Качество воды, устанавливаются исходя из целей использования. Требования предъявляемые для питьевой, намного выше, чем для воды технического назначения.
Существует несколько категорий водопользования [1]:
-поверхностные воды, которые идут на хозяйственно-питьевые и коммунально-бытовые нужды, водоснабжение пищевых производств; нужды рыбного хозяйства; рекреационного водопользования; водопользования других производств;
- подземные воды, которые используются для таких же целей, что и поверхностные воды, за исключением рыбного хозяйства и рекреационного водопользования.
Важно отметить, что одни и те же показатели качества воды в нормативных документах могут существенно отличаться друг от друга. В настоящее время система централизованного водоснабжения, доставляющая воду соответствующего качества, доступна только вблизи городских агломераций. Для предприятий расположенных вдали, оптимальным решением является самостоятельная добыча вод из подземных источников.
Подземные воды несут важнейшую роль в хозяйственно питьевом водоснабжении, при этом отмечается тенденция к увеличению их использования, что обусловлено лучшим качеством, защищенностью от антропогенного загрязнения и меньшей подверженности сезонным колебаниям по сравнению с поверхностными источниками. Эти и другие преимущества предопределили широкое использование подземных вод для водоснабжения [6]. Однако подземные воды в ряде случаев не отвечают требованиям питьевого водоснабжения [11].
Подземные воды, как источник водоснабжения, имеют ряд преимуществ по сравнению с поверхностными водами. Прежде всего, подземные воды более надежно защищены от загрязнения и, как правило, обладают лучшим качеством, меньше подвержены сезонным колебаниям.. На сегодняшний день около 1/3 мирового населения обеспечиваются водой из подземных источников.
К настоящему времени можно считать установленным, что основным видом питания подземных вод зоны активного водообмена является инфильтрация (просачивание) атмосферных осадков. Часть подземных вод образуется путем конденсации и сорбции. Как результат, этот ценный ресурс, уже не обладают высоким качеством, в такой воде содержится огромное многообразие элементов. Употребление такой воды влечет множество проблем. Достигая определенной концентрации в организме, большинство элементов оказывают губительное воздействие.
Объект исследования - процесс безреагентного обезжелезивания на основе эффектов кавитации.
Предмет исследования - оборудование по кондиционированию природной воды.
Цель диссертационной работы состоит в разработке и подборе метода, позволяющего повысить качество добываемых вод до требований, предъявляемых к питьевой по СанПин 1074-01.
В соответствие с поставленной целью были определены задачи:
1.Провести анализ всех этапов системы водоснабжения. Определено направление повышения их безопасности;
2.Оценить качество добываемой воды, подобрать наиболее подходящий метод водоподготовки;
3. Провести эксперимент с целью выбора наиболее преимущественного метода, рассчитать величину снижения риска;
4. Разработать схему внедрения водоподготовки нового оборудования, рассчитать технико - экономическое обоснование для новой схемы.
Для выполнения поставленных задач использовались актуальные и современные методы исследования на основе физико-химических исследованиях веществ: стандартные методики кинетических измерений, статистические методы обработки результатов прикладными программными продуктами
Актуальность исследований, направленных на решение вопроса компоновки технологической схемы и подбора оборудования для природной воды от железа, обусловлена необходимостью снижения величины уровня железа до требования СанПиН 1074-01 и оптимизацией эксплуатационных затрат на водоподготовку.
1. В работе проведен анализ состояния подземных вод на территории Красноярского края, выявлено, что качественный состав воды отличен на разных местах ее добычи, но в целом наблюдается значительное повторение превышения предельной концентрации железа, при том, что кратность превышения по железу наибольшая в сравнении с другими загрязнителями. Освещено влияние долговременного употребления воды с высоким содержанием железа на организм человека.
2. Описан метод, применяемый на станции, проведен его стоимостной анализ, выявлен наиболее проблемный этап.
3. Предложены наиболее эффективные методы водоподготовки, способные заменить самый проблемный этап, на более эффективный.
4. Два наиболее оптимальных метода апробированы в лабораторных условиях и проанализирована их эффективность (в результате которого растворенная форма двухвалентного железа переходит в трехвалентную нерастворимую, и легко поддается простейшему фильтрованию). Изложены результаты проведенного качественного анализа эффективности описанных методов очистки, на основе которого доказана целесообразность применения, более преимущественного метода.
5. Разработана технологическая схема с внедрением кавитационного устройства, фильтра и накопительной емкости, в систему водоподготовки.
6. Рассчитано технико - экономическое обоснование и себестоимость водоподготовки 1 м3 на заменяемом этапе, рассчитан срок окупаемости внедрения.
Использование данного метода очистки позволяет безопасно, и в то же время экономически целесообразно, использовать подземную воду в качестве питьевой. Предлагаемый способ водоподготовки прост для реализации, и его несложно внедрить.
1. В работе проведен анализ состояния подземных вод на территории Красноярского края, выявлено, что качественный состав воды отличен на разных местах ее добычи, но в целом наблюдается значительное повторение превышения предельной концентрации железа, при том, что кратность превышения по железу наибольшая в сравнении с другими загрязнителями. Освещено влияние долговременного употребления воды с высоким содержанием железа на организм человека.
2. Описан метод, применяемый на станции, проведен его стоимостной анализ, выявлен наиболее проблемный этап.
3. Предложены наиболее эффективные методы водоподготовки, способные заменить самый проблемный этап, на более эффективный.
4. Два наиболее оптимальных метода апробированы в лабораторных условиях и проанализирована их эффективность (в результате которого растворенная форма двухвалентного железа переходит в трехвалентную нерастворимую, и легко поддается простейшему фильтрованию). Изложены результаты проведенного качественного анализа эффективности описанных методов очистки, на основе которого доказана целесообразность применения, более преимущественного метода.
5. Разработана технологическая схема с внедрением кавитационного устройства, фильтра и накопительной емкости, в систему водоподготовки.
6. Рассчитано технико - экономическое обоснование и себестоимость водоподготовки 1 м3 на заменяемом этапе, рассчитан срок окупаемости внедрения.
Использование данного метода очистки позволяет безопасно, и в то же время экономически целесообразно, использовать подземную воду в качестве питьевой. Предлагаемый способ водоподготовки прост для реализации, и его несложно внедрить.