Помощь студентам в учебе
Разработка технологической схемы очистки подземной воды п. Новотарманский
|
ВВЕДЕНИЕ 8
1 АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ОЧИСТКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД 11
1.1 Особенности и состав подземных вод Тюменского района 11
1.2 Железо и марганец, как основные загрязнители питьевой воды 15
1.3 Теоретические основы очистки питьевой воды от железа и марганца 21
1.3.1 Безреагентные методы очистки питьевой воды 22
1.3.2 Реагентные методы очистки питьевой воды 29
Выводы по главе 40
2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 41
2.1 Исследования по снижению содержания растворенной углекислоты 41
2.2 Исследования по удалению железа и марганца из подземной воды 45
Выводы по главе 53
3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ . 54
3.1 Выбор и обоснование технологической схемы станции очистки воды п.
Новотарманский 54
3.2 Определение производительности водоочистной станции 57
3.3 Расчет барботажного дегазатор с гравийной загрузкой 57
3.4 Реагентное хозяйство 62
3.5 Расчет контактной камеры 63
3.6 Расчет напорных фильтров первой ступени 64
3.7 Напорные фильтры второй ступени 68
3.8 Обеззараживание воды 71
3.9 Обработка промывных вод 72
3.10 Песковое хозяйство 73
3.11 Резервуары чистой воды 75
Выводы по главе 76
4. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ 77
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 83
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 84
1 АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ОЧИСТКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД 11
1.1 Особенности и состав подземных вод Тюменского района 11
1.2 Железо и марганец, как основные загрязнители питьевой воды 15
1.3 Теоретические основы очистки питьевой воды от железа и марганца 21
1.3.1 Безреагентные методы очистки питьевой воды 22
1.3.2 Реагентные методы очистки питьевой воды 29
Выводы по главе 40
2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 41
2.1 Исследования по снижению содержания растворенной углекислоты 41
2.2 Исследования по удалению железа и марганца из подземной воды 45
Выводы по главе 53
3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ . 54
3.1 Выбор и обоснование технологической схемы станции очистки воды п.
Новотарманский 54
3.2 Определение производительности водоочистной станции 57
3.3 Расчет барботажного дегазатор с гравийной загрузкой 57
3.4 Реагентное хозяйство 62
3.5 Расчет контактной камеры 63
3.6 Расчет напорных фильтров первой ступени 64
3.7 Напорные фильтры второй ступени 68
3.8 Обеззараживание воды 71
3.9 Обработка промывных вод 72
3.10 Песковое хозяйство 73
3.11 Резервуары чистой воды 75
Выводы по главе 76
4. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ 77
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 83
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 84
На территории Тюменской области имеется большой запас пресных подземных вод. Широкий спектр разнообразия природно-климатических и гидрогеологических условий оказывает влияние на формирование химического состава подземных вод и возможности их использования как источника водоснабжения.
Учитывая сложный химический состав подземной воды для возможности подачи ее на хозяйственно -питьевые нужды в ряде населенных пунктов предусмотрены водоочистные сооружения, технологическая схема которых включает такие этапы, как предварительное окисление, коагуляция, двух или трехступенчатое фильтрование в напорном режиме и обеззараживание.
Как показал опыт эксплуатации данных ВОС, принятые технологические схемы не всегда обоснованы, перенасыщены различными реагентами, не рассчитаны на удаление растворенных газов и не обеспечивают требуемые СанПиН показатели качества воды на выходе.
Необходимость повышения качества подаваемой воды в малых населённых пунктах на данный момент является одной из первостепенных задач, решаемых в Российской Федерации. Проблема развития водоснабжения тесно связана с решением вопроса по улучшению качества жизни и условий труда людей. Обеспечение населения чистой водой имеет большое значение, так как предотвращает возникновение различных заболеваний: кишечных инфекций, гепатита и болезней желудочно - кишечного тракта, усиления мутагенных факторов, а так же распространению эпидемий.
Исследование информационных ресурсов, связанных с данной проблемой, позволили обнаружить, что кризисная ситуация в области питьевого водоснабжения сложилась из-за:
1. недостаточности мероприятий по охране источников питьевого водоснабжения;
2. неудовлетворительного технического состояния систем водоснабжения и водоотведения;
3. неустойчивого финансового состояния организаций коммунального комплекса.
Совокупность этих факторов привела в конечном итоге к проблеме, при которой недостаточное и не всегда правильное применение имеющихся ресурсов, приводит к снижению качества подаваемой питьевой воды жителям малых населенных пунктов.
Объективная потребность и необходимость решения имеющейся проблемы определяет актуальность темы диплома, как в научном, так и в практическом смысле.
Цель работы: исследование качества подземной воды, выбор и расчетное обоснование технологической схемы очистки воды, обеспечивающей качество воды п.Новотарманский в соответствии с требованиями СанПиН.
Объектом исследования является станция водоподготовки п. Новотарманский Тюменского района.
Предмет исследования: технология очистки подземных вод, способы улучшения химических показателей питьевой воды.
Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:
1. Определить показатели качества подземной воды, выявить загрязняющие компоненты, превышающие ПДК;
2. Рассмотреть теоретические основы водоподготовки;
3. Провести анализ основных направлений способов очистки подземной воды (обезжелезивание, деманганация и др.);
4. Проанализировать работу существующей станции обезжелезивания п.Новотарманский;
5. Провести лабораторные исследования по выбору способа очистки подземной воды п.Новотарманский до требований СанПиН;
6. Провести расчетное и технико-экономическое обоснование предлагаемой технологической схемы очистки воды.
Основа диссертационной работы является экспериментальная и теоретическая. Научные работы российских и иностранных ученых по водоподготовке питьевой воды послужили основой диссертационного исследования. В работе используются аналитический, практический, статистический методы исследования.
Опытно-экспериментальное исследование проводилось на базе ФГБОУ ВО "Тюменский индустриальный университет". Исходная вода была взята в п. Новотарманский, скважина №3. На данный момент в п.Новотарманский наблюдается увеличение уровня железа, марганца. Имеющаяся станция ВОС не справляется с очисткой, так как была запроектирована на значения, значительно ниже нынешних показателей.
Практическая значимость работы:
- результат экспериментальных исследований позволил определить необходимые и достаточные характеристики для работы дегазатора барботажного типа, оптимальную загрузку для обезжелезивания и деманганации подземных вод Тюменского района;
- итогом проведенных исследований стала разработанная технологически эффективная схема водоочистки. Использование предложенных мероприятий в практической деятельности станций водоподготовки позволит повысить качество подаваемой воды жителям малых населенных пунктов.
На защиту выносится: результаты эксперимента и технология очистки подземных вод Тюменского района для малых населенных пунктов.
Учитывая сложный химический состав подземной воды для возможности подачи ее на хозяйственно -питьевые нужды в ряде населенных пунктов предусмотрены водоочистные сооружения, технологическая схема которых включает такие этапы, как предварительное окисление, коагуляция, двух или трехступенчатое фильтрование в напорном режиме и обеззараживание.
Как показал опыт эксплуатации данных ВОС, принятые технологические схемы не всегда обоснованы, перенасыщены различными реагентами, не рассчитаны на удаление растворенных газов и не обеспечивают требуемые СанПиН показатели качества воды на выходе.
Необходимость повышения качества подаваемой воды в малых населённых пунктах на данный момент является одной из первостепенных задач, решаемых в Российской Федерации. Проблема развития водоснабжения тесно связана с решением вопроса по улучшению качества жизни и условий труда людей. Обеспечение населения чистой водой имеет большое значение, так как предотвращает возникновение различных заболеваний: кишечных инфекций, гепатита и болезней желудочно - кишечного тракта, усиления мутагенных факторов, а так же распространению эпидемий.
Исследование информационных ресурсов, связанных с данной проблемой, позволили обнаружить, что кризисная ситуация в области питьевого водоснабжения сложилась из-за:
1. недостаточности мероприятий по охране источников питьевого водоснабжения;
2. неудовлетворительного технического состояния систем водоснабжения и водоотведения;
3. неустойчивого финансового состояния организаций коммунального комплекса.
Совокупность этих факторов привела в конечном итоге к проблеме, при которой недостаточное и не всегда правильное применение имеющихся ресурсов, приводит к снижению качества подаваемой питьевой воды жителям малых населенных пунктов.
Объективная потребность и необходимость решения имеющейся проблемы определяет актуальность темы диплома, как в научном, так и в практическом смысле.
Цель работы: исследование качества подземной воды, выбор и расчетное обоснование технологической схемы очистки воды, обеспечивающей качество воды п.Новотарманский в соответствии с требованиями СанПиН.
Объектом исследования является станция водоподготовки п. Новотарманский Тюменского района.
Предмет исследования: технология очистки подземных вод, способы улучшения химических показателей питьевой воды.
Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:
1. Определить показатели качества подземной воды, выявить загрязняющие компоненты, превышающие ПДК;
2. Рассмотреть теоретические основы водоподготовки;
3. Провести анализ основных направлений способов очистки подземной воды (обезжелезивание, деманганация и др.);
4. Проанализировать работу существующей станции обезжелезивания п.Новотарманский;
5. Провести лабораторные исследования по выбору способа очистки подземной воды п.Новотарманский до требований СанПиН;
6. Провести расчетное и технико-экономическое обоснование предлагаемой технологической схемы очистки воды.
Основа диссертационной работы является экспериментальная и теоретическая. Научные работы российских и иностранных ученых по водоподготовке питьевой воды послужили основой диссертационного исследования. В работе используются аналитический, практический, статистический методы исследования.
Опытно-экспериментальное исследование проводилось на базе ФГБОУ ВО "Тюменский индустриальный университет". Исходная вода была взята в п. Новотарманский, скважина №3. На данный момент в п.Новотарманский наблюдается увеличение уровня железа, марганца. Имеющаяся станция ВОС не справляется с очисткой, так как была запроектирована на значения, значительно ниже нынешних показателей.
Практическая значимость работы:
- результат экспериментальных исследований позволил определить необходимые и достаточные характеристики для работы дегазатора барботажного типа, оптимальную загрузку для обезжелезивания и деманганации подземных вод Тюменского района;
- итогом проведенных исследований стала разработанная технологически эффективная схема водоочистки. Использование предложенных мероприятий в практической деятельности станций водоподготовки позволит повысить качество подаваемой воды жителям малых населенных пунктов.
На защиту выносится: результаты эксперимента и технология очистки подземных вод Тюменского района для малых населенных пунктов.
1. В Тюменском районе подземные воды отличаются высокими показателями по железу, марганцу, цветности, мутности, растворенным газам, органическим веществам. Чаще всего данные показатели превышают нормативную величину в несколько раз.
2. Существует множество технологических способов решения задачи по снижению уровня растворенной углекислоты в воде, уменьшению содержания в ней железа и марганца. Однако некоторые из них недостаточно эффективны, основаны на сложных технологических схемах или имеют высокую стоимость.
3. Установлено, что при высоких концентрациях в воде растворенной углекислоты удалить ее избыток на станциях обезжелезивания можно методом барботирования в свободном объеме. Оптимальными параметрами барботажа являются: интенсивность подачи воздуха 2-3 л/(с-м2) при продолжительности аэрации 10 мин.
4. Опытно выявлено, что использование комбинации из реагента- окислителя (гипохлорит) и фильтрующего материала «Бризант», в качестве загрузки для последующего фильтрования, позволяют добиться максимального эффекта удаления из воды железа и марганца (до 98%).
5. Выбранная технологическая схема является оптимальной для исходных качественных показателей воды. Разработанная станция водоподготовки позволит обеспечить эффективную очистку подземной воды от железа и марганца, тем самым добиться качества воды, которое будет соответствовать требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества".
2. Существует множество технологических способов решения задачи по снижению уровня растворенной углекислоты в воде, уменьшению содержания в ней железа и марганца. Однако некоторые из них недостаточно эффективны, основаны на сложных технологических схемах или имеют высокую стоимость.
3. Установлено, что при высоких концентрациях в воде растворенной углекислоты удалить ее избыток на станциях обезжелезивания можно методом барботирования в свободном объеме. Оптимальными параметрами барботажа являются: интенсивность подачи воздуха 2-3 л/(с-м2) при продолжительности аэрации 10 мин.
4. Опытно выявлено, что использование комбинации из реагента- окислителя (гипохлорит) и фильтрующего материала «Бризант», в качестве загрузки для последующего фильтрования, позволяют добиться максимального эффекта удаления из воды железа и марганца (до 98%).
5. Выбранная технологическая схема является оптимальной для исходных качественных показателей воды. Разработанная станция водоподготовки позволит обеспечить эффективную очистку подземной воды от железа и марганца, тем самым добиться качества воды, которое будет соответствовать требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества".