Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


Повышение безопасности использования подземных вод за счет гидродинамической обработки

Работа №24667

Тип работы

Магистерская диссертация

Предмет

техносферная безопасность

Объем работы85
Год сдачи2018
Стоимость4900 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
364
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 8
1 Обзор литературы 11
1.1 Источники водоснабжения 11
1.2 Подземные воды как источник водоснабжения 15
1.3 Марганец в природных водах 19
1.4 Основные методы водоподготовки для удаления марганца из
воды 22
1.5 Кавитационная обработка воды 34
1.6 Физико-химические процессы в воде при ее кавитационной
обработке 37
1.7 Обзор методов очистки воды на базе гидродинамических генераторов 39
2 Методики проведения анализов 41
2.1 Определение массовой концентрации марганца в воде методом
беспламенной атомно-абсорбционной спектрометрии 41
2.2 Определение pH обрабатываемой воды 45
2.3 Методика проведения кавитационной обработки воды 47
3 Результаты эксперимента 52
4 Оценка риска 59
4.1 Оценка риска возникновения неканцерогенных эффектов 62
Заключение 67
Список использованных источников 69
Приложение A - Аттестат аккредитации № RA.RU.21AE31 76
Приложение Б - Протокол лабораторных испытаний 77


Проблема обеспечения человечества качественной питьевой водой с каждым годом становится, всё более актуальной. Возрастающие антропогенная и техногенная нагрузки на водные ресурсы и геоморфологические условия расположения мест населения способствовали тому, что человечество обратилось к подземным источникам водоснабжения.
Главным достоинством подземных вод в отличие от поверхностных источников водоснабжения является их большая защищенность от привнесения в них загрязнений антропогенного характера и как следствие меньшая загрязненность. Однако, в большинстве случаев подземные воды вследствие естественных геологических процессов изменения химического состава являются некондиционными для питьевых нужд населения. Вода зачастую имеет повышенное содержание железа, марганца и солей жёсткости.
Марганец относится к тяжелым металлам, который при высоких концентрациях пагубно влияет не только на здоровье, но и на состояние водопроводных коммуникаций. Порог токсичности марганца оценивается в 40 мг/сутки, летальная доза не установлена.
Поэтому использование подземных вод, как для хозяйственно-питьевых, так и производственно-технических нужд населения возможно только после предварительной очистки подземной воды от повышенных концентраций марганца.
На сегодняшний день подготовка воды для питьевого водоснабжения реализуется в основном на водозаборах крупных населенных пунктов, основная масса водозаборных сооружений хозяйственно-питьевого водоснабжения в небольших поселениях не имеет предварительной подготовки воды либо предусматривает очистку воды от железа, но не от марганца.
В качестве перспективного метода очистки подземных вод от повышенного содержания марганца предлагается метод гидродинамической обработки воды, основанный на явлении кавитации.
Объектом исследования диссертационной работы является процесс снижения концентрации марганца в воде, предметом исследования методы интенсификации окисления соединений марганца в водах, отобранных из подземных источников.
Целью диссертационной работы является изучение процессов интенсфикации окисления соединений марганца посредством использования кавитационной установки для достижения кондиционного качества подземных вод.
В соответствии с поставленной целью необходимо было решить следующие задачи:
- проанализировать и описать существующие источники водоснабжения на сегодняшний день;
- проанализировать условия формирование химического состава подземных вод и их состояние;
- оценить современную ситуацию и практику реализации существующих методов очистки подземных вод от повышенных концентраций марганца;
- определить направление повышения безопасности использования подземных вод;
- провести лабораторные испытания для определения концентрации марганца и величины водородного показателя в исходной пробе (в аналитической лаборатории ООО «Экотехнологии»);
- в лабораторных условиях провести эксперимент для исследования зависимости режимов гидродинамической обработки на степень окисления марганца, провести подбор оптимальных параметров кавитационного реактора и режимов обработки;
- провести повторные лабораторные испытания для определения концентрации марганца и величины водородного показателя в экспериментальной пробе;
- проанализировать полученные результаты;
- провести оценку риска возникновения неканцерогенных эффектов при употреблении воды с повышенной концентрацией марганца.
Преимущества и новизна кавитационной обработки воды заключаются в том, что данный метод менее энергозатратен, экологичен, не требует применения реактивов. При сравнении экономических затрат на различные методы, кавитационная обработка воды оказывается самым дешевым способом.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

Актуальность проведенных исследований обусловлена потребностью человека в качественной и безопасной по всем показателям питьевой воде, которая соответствует нормативным концентрациям, установленным СанПиН 2.1.4.1074-01.
В ходе работы проведен анализ современных источников водоснабжения и условия формирования химического состава подземных вод и их текущее со-стояние. Рассмотрены современные методы очистки подземных вод от повышенных концентраций марганца и определено приоритетное направление повышения безопасности использования подземных вод.
Для этого было проведено экспериментальное исследование влияния кавитационного воздействия на концентрацию марганца и величину pH при различных режимах обработки. В результате было установлено, что кавитационная обработка воды приводит к росту концентрации молекулярного кислорода и как следствие ускорению процессов окисления нерастворимых форм марганца до растворимых.
Была проведена оценка рисков неканцерогенных эффектов до и после проведения экспериментальных исследований. Анализ неканцерогенного риска питьевой воды за 10 лет выявил превышение предельно-допустимого значения в среднем в 8,23 раза, что свидетельствует о высоком риске для здоровья населения. Применение кавитационной установки способствовало снижению величины риска относительно среднемноголетнего значения в 1,322 раза, что позволяет сделать вывод об эффективном использовании кавитации в очищении воды от вредных примесей.
В целом по полученным результатам можно сделать вывод о том, что гидродинамическая кавитационная обработка воды способствовала снижению концентрации марганца, но значение ПДК достигнуто не было. Можно предположить, что такие результаты получены вследствие не правильно подобранного режима обработки воды, либо для улучшения показателей необходимо применение дополнительных методов очистки воды, в частности использование фильтров различной модификации после кавитационной обработки.



1. Самарина, В. С. Гидрогеохимия : учебное пособие / В. С.. Самарина. - Ленинград.: Изд-во Ленинград. ун-та, 1977. - 360 с.
2. Вода, санитария и гигиена [Электронный ресурс] : тематический обзор о воде // Всемирная организация здравоохранения. - Режим доступа: www.who.int/ru.
3. Николадзе, Г. И. Водоснабжение : учеб. для вузов / Г. И. Николадзе, М. А. Сомов ; под общ. ред. С. И. Погудина. - Москва : Стройиздат, 1995. - 688 с.
4. СП 31.13330.2012 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.02-84 (изменениями N 1, 2). - Введ. 01.01.2013. - Москва : ООО Росэкострой, 2013. - 124 с.
5. ГОСТ 25151-82 Водоснабжение. Термины и определения. - Введ. 01.07.1983. - Москва : ИПК Издательство стандартов, 1982. - 7 с.
6. СанПиН 2.1.4.1110-02 Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения. - Взамен СанПиН 2.1.4.027-95 ; введ. 01.06.2002. - Москва : Госкомсанэпиднадзор России, 2002. - 18 с.
7. Орадовская, А. Е. Санитарная охрана водозаборов подземных вод : производственное изд. / А. Е. Орадовская, Н. Н. Лапшин ; под. общ. ред. О. Л. Виноградовой.. -. Москва : Недра, 1987. — 167 с.
8. Шварцев, С. Л. Общая гидрогеология : учебное изд. / С. Л. Шварцев. - Москва.: Недра, 1996. - 425 с.
9. Овчинников, А. М. Общая гидрогеология : учебник / А. М. Овчинников. - Москва.: Госгеолтехизат, 1955. - 383 с.
10. Климентов, П. П. Общая гидрогеология : учеб. пособие для вузов / П. П. Климентов, Г. Я. Богданов ; под. общ. ред. А. И. Панова. - Москва : Недра, 1977. - 357 с.
11. Лобачева, Г. К. Природные геохимические барьеры - факторы предотвращения химического загрязнения подземных вод / Г. К. Лобачева, В. Ф. Желтобрюхов, Н. В. Колодницкая // Вода: Химия и Экология. - 2012. - №11(53). - С. 3-9.
12. Сериков, Л. В. Коллоидные системы подземных вод Западно-сибирского региона / Л. В. Сериков, Л. Н. Шиян, Е. А. Тропина // Известия Томского политехнического университета. - 2006. - №309(6). - С. 27-31.
13. Бочевер, Ф. М. Защита подземных вод от загрязнения : учебное изд. / Ф. М. Бочевер, Н. Н. Лапшин, А. Е. Орадовская. - Москва : Недра, 1979. - 254 с.
14. Крайнов, С. Р. Геохимия подземных вод хозяйственно-питьевого назначения : производственное изд. / С. Р. Крайнов, В. М. Швец ; под. общ. ред. С. Г. Бароянц. - Москва : Недра, 1987. - 237 с.
15. Димакова, Н. А. Проблема загрязнения подземных вод / Н. А. Димакова, Р. В. Шарапов // Современные наукоемкие технологии. - 2013. - №2. - С. 79-82.
16. Информационный бюллетень о состоянии недр на территории
.российской Федерации в 2016 году [Электронный ресурс] : информ. бюллетень. / ФГБУ «Гидроспецгеология». - Режим доступа:
http://www.geomonitoring.ru.
17. Золотова, Е. Ф. Очистка воды от железа, марганца, фтора и сероводорода: производственное изд. / Е. Ф. Золотова, Г. Ю. Асе ; под. общ. ред. П. П. Скворцова. - Москва : Стройиздат, 1975. - 176 с.
18. Кулаков, В. В. Обезжелезивание и деманганация подземных вод : учеб. пособие / В. В. Кулаков, Е. В. Сошников, Г. П. Чайковский. - Хабаровск : Дальневосточный гос. ун-т путей сообщения, 1998. - 82 с.
19. Шенькман, Б. М. Железо и марганец в пресных подземных водах Иркутска / Б. М. Шенькман, П. А. Шолохов, И. Б. Шенькман // Вестник Иркутского государственного технического университета. - 2011. - №8(55). - С. 76¬83. 
20. Морозов, С. В. Марганец в питьевой воде: аналит. обзор / С. В. Морозов, Л. И. Кузубова ; под. общ. ред. Р. Ю. Бек. - Новосибирск : ГПНТБ СО АНН СССР, 1991. - 68 с.
21. 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 горя-чего водоснабжения - Взамен СанПиН 2.1.4.559-96 ; введ. 01.01.2002. - Москва : Минздрав России, 2002. - 62 с.
22. Машковцева, Е. Н. Метод подготовки и мониторинга качества питьевой воды при каталитическом методе обезжелезивания для станций водоподготовки / Е. Н. Машковцева, А. В. Романчиков, И. А. Карлович, Стариков А. Н. Стариков // Известия Российского государственного педагогического уни-верситета им. А.И. Герцена. - 2012. - №2(153). - С. 121-124.
23. Кульский, Л. А. Технология очистки природных вод : учеб. пособие для вузов / Л. А. Кульский, П. П. Строкач ; под. общ. ред. Т. С. Антоненко. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - Киев : Вища шк. Головное изд-во, 1986. - 352 с.
24. Фрог, Б. Н. Водоподготовка : учеб. пособие для вузов / Б. Н. Фрог,
А. П. Левченко. - Москва : Издательство МГУ, 1996. - 680 с.
25. Кулаков, В. В. Использование внутрипластовой очистки подземных вод от железа и марганца (на примере водоснабжения г. Хабаровск) / В. В. Ку-лаков // Вестник ДВО РАН. - 2013. - №2. - С. 84-89.
26. Шаяхметов, Р. 3. Внутрипластовая деманганация воды на подземном водозаборе г. Нефтекамска РБ / Р. 3. Шаяхметов, С. Г. Шаяхметова, А. Н. Сошников //Нефтегазовое дело. - 2012. - №10(3). - С. 183-187.
27. Кочетов, Л. М. Удаление из воды соединений железа и марганца / Л. М. Кочетов, Б. С. Сажин, В. Б. Сажин, И. А. Попов, Г. И. Хазанов, М. А. Кипнис, О. Ю. Дорушенкова // Успехи в химии и химической технологии. - 2010. - №3. - С. 117-122.
28. Медведева, В. М. Окислительные методы в водоподготовке / В. М. Медведева, Е. Н. Пирогов, В. А. Семеновых // Наука и техника транспорта. - 2014. - №4. - С. 102-107.
29. Рябчиков, Б. Е. Современные методы обезжелезивания и деманганации природной воды / Б. Е. Рябчиков // Энергосбережение и водоподготовка. -2005. - №6(38). - С. 5-10.
30. Кузубов, Л. И. Химические методы подготовки воды (хлорирование, озонирование, фторирование): аналит. обзор / Л. И. Кузубов, В. Н. Кобрина ; под. общ. ред. Г. Н. Аношин. - Новосибирск : СО РАН, ГННТБ, НИОХ, 1996. - 132 с.
31. Драгинский, В. Л. Озонирование в процессах очистки воды : науч. изд. / В. Л. Драгинский, Л. П. Алексеева, В. Г. Самойлович. - Москва : ДеЛи принт, 2007. - 400 с.
32. Шиян, Л. Н. Химия воды. Водоподготовка : учебное пособие. / Л. Н. Шиян. - Томск.: Изд-во ТПУ, 2004. - 72 с.
33. Журба, М. Г. Биохимическое обезжелезивание и деманганация подземных вод / М. Г. Журба, Ж. М. Говорова, А. Н. Квартенко, О. Б. Говоров // Водоснабжение и санитарная техника. - 2006. - №9. - С. 17—23.
34. Домнин, К. В. Деманганация декарбонизированных подземных вод Тунгусского месторождения с использованием каталитических загрузок / К.В.Домнин, Е. Е. Архипова, Е. К. Метелица, А. А. Беляк // Водоснабжение и санитарная техника. - 2012. - №9. - С. 22-27.
35. Машковцева, Е. Н. Метод подготовки и мониторинга качества питьевой воды при каталитическом методе обезжелезивания для станций водоподготовки / Е. Н. Машковцева, А. В. Романчиков, И. А. Карлович, А. Н. Ста-риков // Известия Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена. - 2012. - №2(153). - С. 121-124.
36. Мамченко, А. В. Очистка подземных вод от соединений марганца с использованием природного сорбента-катализатора / А. В. Мамченко, О. А. Савченко, Н. Н. Чернова, И. В. Якупова // Физическая химия процессов обработки воды. - 2012. - №4. - С. 285-294.
37. Очистка подземной воды от железа и марганца окислительно-сорбционным методом : материалы всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием., 26 - 30 июл. 2014 г. / под ред. Л. Т. Дашибалова. - Улан-Удэ, 2014. - С. 136-137.
38. Пирсол, Л. Н. Кавитация. Пер. с англ. Ю.Ф. Журавлева / И. Пирсол; под. ред. Л. А. Эпштейна. - Москва : Мир, 1975. - 95 с.
39. Рождественский, В. В. Кавитация : учебное пособие. / В. В. Рождественский. - Ленинград.: Изд-во Судостроение, 1977. - 240 с.
40. Анисимов, В. В. Классификация способов создания кавитации / В. В. Анисимов, П. П. Ермаков // HayKOBi пращ, випуск. - 2012. - №41. - С. 30-34.
41. Ивченко, В. М. Кавитационная технология : монография / В. М. Ивченко, В. А. Кулагин, А. Ф. Немчин. - Красноярск : Изд-во КГУ, 1990. - 200 с.
42. Ивченко, В. М. Кинетика кавитационного воздействия на элементы гидротехнических сооружений и гидроэнергетического оборудования / В. М. Ивченко, В. А. Кулагин, Ю. И. Шокин, Ф.-Ч. Ли // Известия ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева. - 1987. - №200. - С. 43-48.
43. Кулагин, В. А. О ядерной теории возникновения кавитации и кавитационной прочности воды / В. А. Кулагин // Гидродинамика больших скоростей. - 1985. - С. 3 - 23.
44. Кулагин, В. А. Гидродинамические воздействия на жидкости, золи, смеси и твердые границы потоков / В. А. Кулагин // Вестник КГТУ. - 1997. - №8. - С. 26-43.
45. Кулагин, В. А. О феноменологической модели механолиза воды / В. А. Кулагин // Вестник КГТУ. - 1996. - №2. - С. 61-68.
46. Демиденко, Н. Д. Тепломассообмен и суперкавитация : монография. / Н. Д. Демиденко, В. А. Кулагин, Ю. И. Шокин, Ф.-Ч. Ли. - Новосибирск: Наука, 2015. - 436 с.
47. Криволуцкий, А. С. Влияние масштабных факторов при различных режимах кавитационной обработки воды / А. С. Криволуцкий, В. А. Кулагин // Вестник ассоциации выпускников КГТУ. - 2010. - №19. -С. 70-75.
48. Алимов, М. А. Модель воздействия кавитационного пузырька на стенку канала в приближении точечного взрыва в несжимаемой жидкости / М. А. Алимов, Д. А. Воробьев, В. И. Хвесюк // Наука и образование. - 2012. - №7. - С. 309-324.
49. Кулагин, В. А. Особенности влияния эффектов кавитации на физико-химические свойства воды и стоков / В. А. Кулагин, Е.С. Сапожникова, О.П. Стебелева, Л.В. Кашкина, Чжи-Ин Чжэн, Цянь Ли, Фэн-Чэнь Ли //// Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. - 2014. - №7. - C. 605¬614.
50. Дубровская, О. Г. Кондиционирование сточных вод энергетических систем и комплексов / О. Г. Дубровская, В. В. Евстигнеев, В. А. Кулагин // Journal of Siberian Federal University. Engineering &Technologies. - 2011. - №4. -С. 629-640.
51. Черных, О. И. Альтернативные методы обезжелезивания подземных вод / О. И. Черных, И. В. Попова // Молодёжь и наука: Сборник материалов VIII Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, посвященной 155-летию со дня рождения К. Э. Циолковского [Электронный ресурс]. — Красноярск: Сибирский федеральный ун-т, 2012. — Режим доступа: http://conf.sfu-kras.ru/sites/mn2012/section35.html, свободный.
52. Курбатов А. Ю. Интенсификация процесса очистки воды от железа с применением волновых гидродинамических устройств : дис. ... канд. тех. наук : 02.00.04 / Курбатов Андрей Юрьевич. - Москва, 2014. - 105 с.
53. ПНД Ф 14.1:2.253-09 0032-11 Измерение массовой концентрации элементов (Al, Ag, As, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Li, Mn, Mo, Ni, Pb, Se, Sr, Ti, V, Zn) в пробах природных и сточных вод атомно-адсорбционным методом с электротермической атомизацией с использованием атомно-абсорбционного спектрометра модификаций МГА - 915МД (М 01-46-2013) : [методические рекомендации]. - Москва : ФГУ ФЦАО, 2009. - 36 с.
54. ПНД Ф 14.1:2:3:4.121 -97 Методика выполнения измерений pH в водах потенциометрическим методом [Электронный ресурс] : методические рекомендации от 21.03.1997 // Электронный фонд правовой и нормативно - технической документации. - Режим доступа: http://www.docs.ru.
55. Кулагин, В. А. Гидродинамический кавитационный смеситель для биохимических исследований / В. А. Кулагин, Т. А. Кулагина, О. А. Трошкин // Гидродинамика больших скоростей. - 1992. - С. 144-147.
56. Кулагин, В. А. Лабораторный суперкавитационный стенд / В. А. Кулагин // Гидродинамика больших скоростей. - 1992. - С. 140-143.
57. Анализ риска здоровью в стратегии государственного социально-экономического развития : учеб. пособие для студентов спец. «Менеджмент организаций» / : монография / Г.Г. Онищенко, Н.В. Зайцева, И.В. Май [и др.]; под общ. ред. Г.Г. Онищенко, Н.В. Зайцевой. - Москва.; Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехи. ун-та, 2014. - 738 с.
58. Винокурова, И. Г. Оценка риска здоровью населения г. Омска от воздействия химических веществ, загрязняющих объекты среды обитания / И. Г. Винокурова, А. С. Федоров // Роспотребнадзор в Омской области. - 2015. - №6(63). - С. 31-34.
59. МР 2.1.4.0032-11. 2.1.4. Питьевая вода и водоснабжение населенных мест. Интегральная оценка питьевой воды централизованных систем водоснабжения по показателям химической безвредности [Электронный ресурс] : методические рекомендации от 31.07.2011 // Справочная правовая система «КонсультантПлюс». - Режим доступа: http://www.consultant.ru.
60. Р 2.1.10.1920-04. Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду [Электронный ресурс] : руководство по оценке риска от 05.03.2004 // Справочная правовая система «КонсультантПлюс». - Режим доступа: http://www.consultant.ru.


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.