Введение к работе
Актуальность. В 2000 году в Российской Федерации вступил в силу новый стандарт качества питьевой воды (СанПиН). Его основной отличительной особенностью является ужесточение требований к качеству питьевой воды по показателям, характеризующим содержание органических веществ (перманганатная окисляемость) и продуктов их взаимодействия с химическими реагентами, используемыми в качестве дезинфектантов в процессе очистки (хлор, озон и т.д.). К числу таких веществ относятся хлорорганические соединения, обладающие высокой степенью мутагенности и генотоксичности, и отнесенные, по классификации Всемирной организации здравоохранения, к II классу опасности.
В настоящее время более 90% водопроводов России, использующих поверхностные воды, применяют в качестве дезинфектантов хлор или хлорсодержащие реагенты. В то же время, водопроводные очистные сооружения не в состоянии производить глубокую очистку воды от хлорорганических соединений. Данная проблема имеет чрезвычайную актуальность для Волгограда. В городе имеются крупные водопроводные очистные комплексы и разветвленная сеть водоводов, подающая воду на значительные расстояния от места её очистки. Удаленность диктующих точек водоразбора требует использования повышенных доз хлора, что влечет за собой изменение химического состава водопроводной воды, и превышение предельно допустимых концентраций хлорорганических соединений. В то же время, замена хлора на альтернативные методы обеззараживания не позволяет достигнуть требуемого консервирующего эффекта питьевой воды.
Предлагаемая технология дробного хлорирования позволяет сократить общее потребление хлора и обеспечить соблюдение действующих стандартов качества питьевой воды на всех участках водоразбора.
Диссертационная работа выполнялась на основании обобщения результатов экспериментов, выполненных на модельной установке и апробации полученных данных на объектах водоснабжения г. Волгограда.
Цель работы. Совершенствование технологии хлорирования природных вод, посредством дробного введения реагента в процессе хлорирования, позволяющем снизить количество образующихся токсичных хлорорганических соединений в питьевой воде.
Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи исследований:
анализ современных методов обеззараживания природных вод;
исследование качества природной воды, используемой для хозяйственн питьевых целей г. Волгограда, установление барьерной роли очистных сооружений;
изучение зависимости качественного состава природной воды и дозы вводимо хлора на процесс образования галогенорганических соединений при первичном вторичном хлорировании питьевых вод;
сравнительное определение концентраций хлорорганических соединений п совместном обеззараживании воды озоном, ультрафиолетом и хлором;
разработка и промышленные испытания дробной реагентосберегающ технологии хлорирования хозяйственно-питьевой воды.
получение математических зависимостей для определения остаточнь концентраций хлора в сети, при различных режимах ввода хлорсодержащих реагентов
технико-экономическое обоснование метода дробного хлорирования воды.
Научная новизна работы состоит в том, что:
установлены закономерности и причины сезонных колебаний загрязнен волжской воды в границах г. Волгограда по анализам многолетних наблюдений;
разработана новая реагентосберегающая технология хлорирования природнь вод с использованием метода дробного введения жидкого хлора;
установлены зависимости влияния доз жидкого хлора на процесс образован хлорорганических соединений;
разработана математическая модель, адекватно описывающая кинети процессов дробного хлорирования.
разработан алгоритм практического внедрения метода дробного хлорирован для действующих, реконструируемых и вновь проектируемых систем водоснабжен населенных мест.
Практическая значимость диссертации.
внедрена в промышленных условиях новая технология хлорирования пр подготовке питьевых вод, позволяющая сократить в 1,5 раза количество образующих хлорорганических соединений с высокой степенью эффективности при значительно сокращении количества реагентов;
разработаны рекомендации по проектированию и расчету аппаратурног оформления предложенной технологической схемы.
5 Практическая реализация.
Предложенная технология хлорирования внедрена на водопроводных очистных сооружениях Волгограда производительностью 320 000 м3/сут. Годовой экономический эффект составил 2,64 млн. рубУгод, в ценах 2008 года.
Апробация работы и публикации. По материалам диссертации опубликованы 13 работ. Основные положения докладывались и обсуждались на 5 всероссийских и международных конференциях в г.г. Волгограде, Казани, Пензе.
Методы исследований.
В диссертации проводились теоретические и экспериментальные исследования, включающие работу с моделями и натурными установками, а также использовались стандартные методы математического моделирования и проведения химических анализов.
Достоверность полученных результатов оценена с помощью современных математических методов обработки экспериментов. При постановке экспериментов использованы общепринятые методики, оборудование и приборы. Экспериментальные данные, полученные на моделях, соответствуют результатам, полученным на промышленных установках.
На защиту выносятся:
исследования и анализ качества исходной и очищенной воды, используемой для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Волгограда;
экспериментальное определение концентраций хлорорганических соединений при совместном обеззараживании воды озоном, ультрафиолетом и хлором и сравнительные данные их эффективности;
технология дробного хлорирования воды и математические зависимости для определения концентраций хлора в различных точках водопроводной сети;
результаты промышленных испытаний новой реагентосберегающей технологии хлорирования хозяйственно-питьевых вод.
Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 142 страниц состоит из введения, 5 глав и основных выводов, включает 24 таблицы, 51 рисунок и список литературы из 138 наименований.
