Номер части:
Журнал
ISSN: 2411-6467 (Print)
ISSN: 2413-9335 (Online)
Статьи, опубликованные в журнале, представляется читателям на условиях свободной лицензии CC BY-ND

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ ТРАДИЦИОННЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ ПОДГОТОВКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ



Науки и перечень статей вошедших в журнал:
DOI:
Дата публикации статьи в журнале:
Название журнала: Евразийский Союз Ученых, Выпуск: , Том: , Страницы в выпуске: -
Автор:
, ,
Автор:
, ,
Автор:
, ,
Анотация:
Ключевые слова:                              
Данные для цитирования: . ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ ТРАДИЦИОННЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ ПОДГОТОВКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ // Евразийский Союз Ученых. Технические науки. ; ():-.

Требования к качеству воды, предъявляемые потребителями, весьма разнообразны и зависят от ее назначения. Так, например, вода, используемая для питьевых и хозяйственно-бытовых целей, должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу, иметь благоприятные органолептические свойства.

В данной работе под традиционными технологиями подготовки питьевой воды  понимаются наборы методов химического и физического воздействия на воду, добываемую из поверхностных источников, реализованные в виде трех технологических схем сооружений, используемых повсеместно в Российской федерации и за рубежом.

Первая схема представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема с камерами хлопьеобразования и отстойниками:

1-подача исходной воды; 2- барабанные сетки; 3-смеситель; 4-камера хлопьеобразования; 5  -отстойник; 6 –резервуар чистой воды; 7- реагентное хозяйство; 8 – хлораторная.

 Время пребывания воды на  сооружениях  первой схемы составляет от 3,5 до 4,5 часов. В течение этого периода осуществляются три технологических процесса: коагуляция, отстаивание и фильтрование.

Вторая схема представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема с осветлителями со взвешенным осадком:

9 – осветлители со взвешенным осадком

В осветлителях со взвешенным осадком совмещены процессы коагуляции и отстаивания. Время пребывания воды на  сооружениях  второй схемы составляет от 2 до 2,5 часов

Третья схема представлена на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема с контактными осветлителями:

10 – контактные осветлители

 В контактных осветлителях совмещены процессы коагуляции, отстаивания и фильтрования Время пребывания воды на  сооружениях  третьей схемы составляет от 1 до 1,5 часов.

Управление данными технологическими схемами в большинстве случаев осуществляется следующим образом: в соответствии с утвержденными графиками отбираются пробы исходной воды и в лабораторных условиях определяются показатели её качества (мутность, цветность и другие). Затем  с учетом этих показателей определяются или принимаются необходимые дозы реагентов (коагулянта, флокулянта и других), которые добавляются в исходную воду. Контроль качества очищенной воды осуществляется на выходе ее из основной цепочки сооружений при поступлении в резервуары чистой воды. При этом, во многих случаях, графики отбора проб воды на входе и на выходе не согласованы друг с другом. Поэтому такая система контроля является ненадежной, при этом, чем больше времени вода находится в сооружениях, тем менее надежной является ее очистка.

Регулирование процесса коагуляции воды основано  на     определении оптимальной дозы коагулянта по методике пробного коагулирования  [2, п.2.24]. Эта методика  осуществляется преимущественно в лабораторных условиях путем визуального наблюдения за процессами образования хлопьев в стеклянных цилиндрах с исходной водой, в которые добавляются различные дозы коагулянта. При этом фиксируются различные стадии процесса коагуляции (помутнение, образование мелких хлопьев, крупных хлопьев, начало осаждения). Такое определение является продолжительным, трудоемким и неточным, так как не учитываются реальные условия в сооружениях (температура воды, скорости ее движения в объемах сооружений, равномерность распределения раствора коагулянта по объему обрабатываемой воды и другие). Кроме того, при осуществлении этого метода  невозможно  следить за ходом процесса коагуляции и осаждения коагулированной взвеси в режиме реального времени,  следовательно, невозможно обеспечивать гибкое управление процессом коагуляции. Таким образом,  данный метод является  недостаточно надежным. При этом, последующие процессы отстаивания и фильтрования вообще никак не регулируются. Они планируются на стадиях проектирования сооружений и зависят только от  размеров сооружений.

В отдельных случаях определение оптимальной дозы коагулянта  осуществляют на основании измерения дзета-потенциала взвешенных в воде частиц. Этот метод является более точным и с теоретической точки зрения наиболее оправданным, так как     «величина дзета-потенциала частицы определяет ее способность к коагуляции и во многих случаях является основным критерием полноты протекания процесса» [1,стр.29]. Однако при осуществлении этого метода также невозможно следить за ходом процесса и управлять им. В частности, при отборе проб исходной воды и определении дозы коагулянта каким – либо из указанных выше методов выяснить, действительно ли оптимальной была доза коагулянта, добавляемая в воду можно только после анализа воды на выходе из сооружений.

Для решения изложенных выше проблем в Вологодском государственном университете  разработаны новые технологии, позволяющие обеспечить гибкое управление системами осветления и обесцвечивания природных вод в режимах реального времени [7, с.47-48]. В частности, для управления процессами коагуляции разработан новый способ регулирования этого процесса [3]. При использовании этого способа  регулирование агрегативной устойчивости частиц взвеси в воде осуществляется на основе экспресс-измерения электрофоретической скорости движения этих частиц взвеси сверху вниз и сравнения ее с величиной электрофоретической скорости, соответствующей нижнему порогу коагуляции. Следует отметить, что именно электрофоретическая скорость является в формулах, по которым вычисляется величина дзета-потенциала, основной составляющей, которая напрямую характеризует электрокинетический заряд частицы. Кроме того, при необходимости, осуществляется  регулирование  процесса  флокуляции  на основании седиментационных экспресс-анализов путем определения гидравлической крупности взвеси в процессе образования хлопьев. Эту гидравлическую крупность сравнивают с оптимальной гидравлической крупностью хлопьев, которая устанавливается технологическим регламентом. На основании такого сравнения также в режиме реального времени  корректируется  доза флокулянта.

Для гибкого управления процессами очистки воды в осветлителях со взвешенным осадком и в скорых фильтрах также разработан новый способ [5]. В соответствии с этим способом  перед поступлением воды в смеситель при производят в режимах реального времени экспресс-измерения цветности, мутности, щелочности и электрофоретической скорости движения частиц взвеси сверху вниз в исходной воде и на выходе из смесителя, затем перед поступлением ее в осветлитель со взвешенным осадком осуществляют управление процессами очистки воды в коридорах осветлителя на основании седиментационного экспресс-контроля в режиме реального времени гидравлической крупности частиц взвеси.  Оптимальная величина гидравлической крупности  обеспечивается путем регулирования скорости отведения воды с осадком из осветлителя. В дальнейшем контролируется накопление осадка и обеспечивается периодическое его удаления на основании седиментационного экспресс-контроля поступающего в осадкоуплотнитель него количества взвеси.

Кроме того, в скорых фильтрах переключение с режима фильтрования на режим промывки и регулирование времени и интенсивности промывки производят на основании сопоставления результатов седиментационных экспресс-анализов количества взвеси, поступающей на фильтры и на выходе из фильтров. Таким образом, во второй схеме сооружений имеется возможность обеспечить гибкое управление в режиме реального времени всеми технологическими процессами очистки воды от входа до выхода. В результате повышается надежность  очистки воды.

Для гибкого управления процессами очистки воды в контактных осветлителях разработан новый способ и устройство для его осуществления [4]. В  процессе  движения очищаемой воды снизу вверх  через фильтрующую загрузку происходит образование хлопьев взвеси и задержание их в порах этой загрузки. Очищенная вода поступает в переливной желоб, из него — в верхний карман  осветлителя, а затем — в трубопровод отвода очищенной воды. Управление процессом коагуляции в стесненных условиях фильтрующей загрузки производится путем регулирования    скорости    фильтрования    на основании экспресс-контроля в режиме реального времени величины остаточного коагулянта в воде и в объеме его фильтрующей загрузки. Переключение с режима фильтрования на режим промывки осуществляют на основе экспресс-контроля цветности, мутности и щелочности исходной воды, а также цветности и мутности воды на выходе из контактного осветлителя. Время и интенсивность промывки  регулируют  на основе седиментационного экспресс-анализа взвеси на выходе из контактного осветлителя.

Таким образом, имеется возможность обеспечить гибкое управление процессами очистки воды от входа до выхода в трех традиционных наиболее распространенных схемах водоочистных сооружений. Основными параметрами, которые необходимо контролировать в экспресс – режимах для успешной реализации новых технологий являются: мутность, цветность, электрофоретическая  скорость  движения  частиц  взвеси, гидравлическая крупность частиц взвеси, величина остаточного коагулянта в воде и другие. Все эти характеристики и показатели можно контролировать в автоматическом режиме с помощью устройства для анализа воды [2], которое также разработано в Вологодском государственном университете.

Список литературы:

  1. Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами / Е.Д.Бабенков. – Москва: Наука, 1977. — 346 с.
  2. Патент RU 2415399 Российская Федерация. Устройство для анализа воды/ С.М. Чудновский, А.А. Плеханов, Е.А. Данилова, А.В. Виноградова, А.А. Суконщиков; заявитель и патентообладатель Вологодский гос.тех.ун-т. – Опубл. 27.03.2011.-Бюл. №9.
  3. 3. Патент 2415814 Российская Федерация, Способ регулирования процесса коагуляции воды / С.М. Чудновский, Е.А. Жирихина, Н.Г Жаравина.; заявитель и патентообладатель Вологодский гос.тех.ун-т. – Опубл.10.04.2011. – Бюл.№10
  4. Патент 2471719 Российская Федерация. Способ регулирования процессов очистки воды в контактных осветлителях и устройство для его осуществления /С.М. Чудновский, Н.А.Кузнецова; заявитель и патентообладатель Вологодский гос.тех.ун-т. – Опубл.10.01.2013. – Бюл.№1
  5. Патент 2537609 Российская Федерация. Способ регулирования процессов очистки воды в технологических схемах, содержащих осветлители со взвешенным осадком и скорые фильтры / С.М. Чудновский, М.Э.Макушина, К.А. Семенова; заявители и патентообладатели — авторы .- Опубл. 10.01.2015. Бюл. №1
  6. Пособие по проектированию автоматизации и  диспетчеризации  систем водоснабжения (к СНиП 2.04.02-84). Утв. приказом Союзводоканал НИИпроекта от 5 марта 1985 г. №4.1. – Москва: Центральный институт типового проектирования, 1985. – 33с.
  1. Чудновский, С.М. Перспективы обеспечения гибкого управления системами осветления и обесцвечивания природных вод /С.М. Чудновский, О.И. Лихачева.- Materjals of the X International scientific and practical conference, «Modern European science»,-2014. Volume13, Ecology. Geography and geology/. Chemistry and chemical technology. Sheffield.UK. Science and education LTD- p.45 -48.[schema type=»book» name=»ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ ТРАДИЦИОННЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ ПОДГОТОВКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ» description=»В данной работе рассматривается новые технологии, позволяющие обеспечить гибкое управление системами осветления и обесцвечивания природных вод в режимах реального времени » author=»Чудновский Семен Матвеевич, Лихачева Ольга Ивановна, Одинцов Владимир Васильевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-14″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.05.2015_05(14)» ebook=»yes» ]
Список литературы:


Записи созданы 6780

Похожие записи

Начните вводить, то что вы ищите выше и нажмите кнопку Enter для поиска. Нажмите кнопку ESC для отмены.

Вернуться наверх