Введение к работе
Актуальность темы исследований. Современные методы обработки природных вод для их использования в питьевых и промышленных целях характеризуются большими объемами и разнообразием реагентов, количеством не утилизированных осадков и высокими удельными сбросами загрязнений з окружающую среду. Это создает серьезную проблему эксплуатирующим организациям в связи с ужесточением требований природоохранных органов к сооружениям по очистке воды и резко возрастающими размерами платы за сбросы.
Своевременная обработка больших количеств осадка, образующегося при очистке природных вод в условиях дефицита земельных участков для его естественного накопления или подсушки при соблюдении природоохранных норм, является одной из наиболее актуальных проблем в водном комплексе. Успешное решение ее требует изучения состава и свойств различных осадков, поиска возможности их регулирования с целью нахождения оптимальных параметров для различных технологических схем.
Правильный выбор метода обезвоживания должен основываться на свойствах конкретного осадка с учетом их сезонных изменений и технико-экономического обоснования.
В последние годы на водопроводных очистных сооружениях России, в том числе и в Ростове-на-Дону, широко применяется высокомолекулярный ка-тионный флокулянт ВПК-402. Однако физические, химические, реологические и санитарные характеристики осадков, полученных при его применении, изучены недостаточно. Обезвоживание таких осадков ведется по технологии, принятой для минеральных коагулянтов. При размещении осадков в окружающей среде (шламонакопители, площадки, водоемы) не отработаны технологические и санитарные аспекты.
Настоящая работа посвящена разработке, обоснованию технологии и конструкций процесса уплотнения и обезвоживания осадка полученного при осветлении донской воды с применением флокулянта ВПК-402 на базе физико-химических, реологических и биологических его свойств.
Работа выполнялась в рамках госбюджетной темы «Совершенствование
процессов очистки природных и сточных вод ІрзШРОДfi?fij$Wi*ft УМЫТОМ
*-» гіциуііпіііііічи
БИБЛИОТЕКА і
гических требований» (№ государственной регистрации 01.9.40001739), в рамках Государственной программы «Архитектура и строительство» и «Программы развития водопроводно-канализационного хозяйства города Ростова-на-Дону на 2001-2005 годы»
Цель диссертационной работы: разработка высокоэффективной ресурсосберегающей технологии процесса и конструкции для уплотнения и обезвоживания осадка, образующегося при осветлении природных вод с применением ВПК-402.
Поставленные цели достигались решением следующих задач:
описания процесса уплотнения осадка, образовавшегося при осветлении природных вод с применением флокулянта ВПК-402, в сгустителях на базе изучения его физико-химических, реологических и биологических показателей;
определения экономически выгодной конструктивной схемы уплотнения осадка и методики ее расчета;
установки основных технологических параметров и предложение методики их регулирования в процессе уплотнения осадка;
экспериментально-теоретического определения возможности интенсификации процесса уплотнения осадка с помощью магнитного поля и медленного перемешивания;
определения санитарно-гигиенических показателей этого осадка и изменения их характеристик во времени;
экологической и экономической оценки предлагаемого метода уплотнения осадка.
Научная новизна диссертационной работы:
теоретически и экспериментально обоснован процесс уплотнения водопроводного осадка с применением электромагнитного поля и медленного перемешивания;
разработана математическая интерпретация процесса уплотнения осадка в сгустителях;
получены зависимости, отражающие характер разделения суспензии (сбросных вод) на декантированную воду и осадок в условиях обработки воды высокомолекулярным флокулянтом ВПК-402;
разработана методика расчета сгустителя осадка, обеспечивающего степень его уплотнения, при которой возможно дальнейшее обезвоживание;
получены данные о микробиологическом загрязнении осадка в зависимости от времени его накопления в отстойных сооружениях. Практическая значимость работы:
предложены технология и устройства для уплотнения и обезвоживания осадка, полученного при осветлении природных вод с применением ВПК-402;
установлены основные технологические параметры, являющиеся исходными при определении размеров и регулировании режима работы сгустителя осадка;
разработана конструкция сгустителя с механическим перемешиванием осадка и гидравлическим приводом;
определены физико-химические, реологические и бактериологические свойства осадка, образующегося в водопроводных отстойных сооружениях;
получен патент РФ на конструкцию механического смесителя с гидравлическим приводом, положенного в основу конструкции сгустителя осадка №2149052.
Реализация результатов работы - на основании результатов исследований МУП ПО «Водоканал» и СК «Гипрокоммунводоканал» г.Ростова-на-Дону выданы и приняты к производству рекомендации на способ уплотнения осадка в сгустителях и обезвоживания в центрипрессах на очистных сооружениях Центрального и Александровского водопроводов г.Ростова-на-Дону. Личный вклад автора состоит:
в выдвижении и обосновании проблемы уплотнения и обезвоживания водопроводного осадка с помощью магнитного поля и медленного перемешивания; в проведении соответствующих исследований, анализе полученных результатов, формировании выводов, разработке конструкции, практических рекомендаций и их эколого-экономическом обосновании.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена применением апробированных методик исследований и стандартных методик определения физико-химических свойств осадка и способа его уплотнения, выполнением математической обработки с помощью компьютерной про-
граммы Statistica 5.5 по подтверждению полученных зависимостей на полупроизводственной и производственной установке с расхождением экспериментальных данных, не превышающих ошибку измерения. На защиту выносятся:
аналитический обзор методов уплотнения и обезвоживания осадков, полученных при осветлении природных вод;
результаты лабораторных и опытно-промышленных исследований по определению физико-химических и реологических показателей осадка.и влияния на них магнитного поля и медленного перемешивания;
результаты экспериментальных исследований микробиологического состава осадков при различном времени и режимах их хранения;
теоретические и экспериментальные исследования параметров разделения суспензии на фазы;
методики расчета сгустителя и выбора механизма для сгущения осадка с учетом способа удаления осадка из отстойных сооружений;
технико-экономическая и экологическая оценка эффективности использования разработанных технологических и конструктивных решений.
Апробация работы и публикации. Материалы диссертационной работы докладывались на ежегодных международных научно-практических конференциях, семинарах РГСУ и РГЭЛ с 1996 по 2003 год в г.Ростове-на-Дону. По материалам диссертации опубликовано 23 научные работы и получен патент РФ №2149052.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и 4 приложений. Общий объем диссертации составляет 168 страниц машинописного текста, включая 47 рисунков, 22 таблицы, 4 приложения на 17 страницах. Список использованной литературы включает 171 наименование.
