Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Вода – это ресурс, без которого люди не могут жить. Очистка воды является одним из самых важных процессов, так как человек на 80 процентов состоит из воды и ежедневно использует ее для своих нужд. Вопрос обеззараживания питьевой воды один из наиболее актуальных в жизни современного человека. Осложнение экологической ситуации на планете – это основной фактор, который приводит к ухудшению качества потребляемой нами воды. Также на качество воды сильное влияние оказывают особенности грунтовых вод, климатические условия, сточные воды, которые содержат большое количество химических загрязнений. Качественное обеззараживание воды – это один из важнейших этапов водоподготовки.

Одним из объектов, осуществляющих очистку сточной воды до воды питьевого качества а также передачу питьевой и технической воды потребителям, является Донецкое РПУ КП Компания Вода Донбасса и Верхне-Кальмиусская фильтровальная станция [1].

1. Актуальность темы

Питьевая вода нуждается в обеззараживание из-за наличия в ней большого количества болезнетворных бактерий, способных вызвать необратимые изменения в человеческом организме.

Обеззараживание воды – процесс дезинфекции, в ходе которого происходит уничтожение микроорганизмов и вирусов, которые оказывают значительное влияние на развитие инфекционных заболеваний, как у человека, так и у животных. Данный этап водоподготовки является одним из наиболее важных как для бытовых, так и для промышленных нужд. Именно поэтому разработка использования новых реагентов для обеззараживания воды является актуальной, так как хлорирование имеет большое количество недостатков.

2. Цель и задачи исследования

Целью данной работы является усовершенствование процесса обеззараживания воды на Верхне-Кальмиусской фильтровальной станции Донецкого РПУ КП Компания Вода Донбасса.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

  1. описать технологическую схему очистки и обеззараживания воды на Верхне-Кальмиусскойфильтровальной станции;
  2. произвести обзор существующих методов обеззараживания воды, и, проанализировав все описанные методы, подобрать приемлемый метод для проведения эксперимента;
  3. провести лабораторное исследование выбранного метода;
  4. сравнить полученные результаты с требованиями к качеству питьевой воды;
  5. произвести эколого-экономическую оценку разработанных мероприятий;
  6. сделать выводы о целесообразности внедрения выбранного метода в процесс очистки воды на фильтровальной станции.

Объект исследования: метод обеззараживания воды на очистных сооружениях Верхне-Кальмиусской фильтровальной станции.

Предмет исследования: анализ возможности замены обеззараживающего реагента на Верхне-Кальмиусской фильтровальной станции.

Планируемая научная новизна: применение на очистных сооружениях фильтровальной станции более современного и безопасного для жизни метода обеззараживания воды.

3. Описание технологической схемы производства питьевой воды на ВКФС Донецкого РПУ КП Компания Вода Донбасса

Состав очистных сооружений при любом типе водного источника и способе обработки воды должен обеспечить безопасность ее в эпидемиологическом отношении, безвредность химического состава и благоприятные органолептические свойства [2]. Очистка воды производится по типичной технологической схеме и содержит следующие основные и вспомогательные сооружения:

  1. смесители;
  2. камеры хлопьеобразования;
  3. горизонтальные отстойники;
  4. скорые фильтры с песчаной загрузкой;
  5. камеры реакции;
  6. резервуары чистой воды;
  7. реагентное хозяйство;
  8. накопители осадка промывных вод;
  9. насосная станция 2-го подъема.

Принципиальная технологическая схема производства питьевой воды на ВКФС Донецкого РПУ КП Компания Вода Донбасса представлена на рисунке 1.

Принципиальная технологическая схема производства питьевой воды на ВКФС Донецкого РПУ КП <q>Компания <q>Вода Донбасса</q></q>

Рисунок 1 – Принципиальная технологическая схема производства питьевой воды на ВКФС Донецкого РПУ КП Компания Вода Донбасса

(анимация: 12 кадров, 5 циклов повторения, 245 килобайт)

Вода из поверхностных вод попадает в дырчатые смесители, куда одновременно вводятся реагенты, которые способствуют снижению мутности, цветности, интенсивности запахов и вкусов, удаление органических веществ.

Далее вода поступает в камеры хлопьеобразования и потом в горизонтальные отстойники. Там происходит осветление воды путем осаждения больших хлопьев коагулянта с адсорбированными на них загрязнениями. Образованный осадок по мере накопления удаляют в накопители осадка промывных вод, а осветленная вода направляется на дальнейшую обработку в скорые фильтры [3].

Здесь происходит окончательная очистка воды путем фильтрования через слой кварцевой загрузки. В зависимости от качества воды в поверхностном источнике, а также режима работы фильтров загрузка загрязняется и подлежит промывке чистой водой. После этого промывная вода направляется для очистки в накопители осадка промывных вод.

Последний этап – обеззараживание воды хлорированием для обеспечения безопасности воды по микробиологическим показателям.

Очищенная и обеззараженная вода поступает для сохранения в резервуары чистой воды, откуда насосной станцией 2-го подъема подается потребителям.

4. Обзор существующих методов обеззараживания воды

Наиболее известными и приемлемыми методами обеззараживания воды являются: хлорирование, озонирование и УФ обеззараживание воды.

  1. Хлорирование. Процесс хлорирования представляет собой введение в очищаемую воду определенного количества хлора, хлорной извести или гипохлорита натрия. В результате обеззараживающего действия хлора, которое заключается в окислении и инактивации ферментов, входящих в состав протоплазмы клеток бактерий, происходит их гибель. Однако метод хлорирования имеет свои недостатки [4]. Хлор сам является опаснейшим элементом. Вступая в реакцию с находящимися в воде органическими веществами, он образует опасные канцерогенные и мутагенные соединения, такие как хлороформ и диоксид;
  2. Озонирование. Озон обладает высокой бактерицидностью и обеспечивает надежное обеззараживание воды (после ее осветления). Он обладает рядом преимуществ по сравнению с хлором – получается непосредственно на станции очистки воды, не ухудшает вкусовых качеств имеет ряд недостатков. Так, при контакте озона с находящимися в воде органическими соединениями в обеззараженной воде могут образовываться ассимилированные окислительные компоненты, являющиеся идеальной средой для размножения различных вирусов и бактерий. Кроме того, озонирование воды является сложной и дорогостоящей технологией, требующей специального оборудования. Для получения озона требуются специальные озонаторы, питаемые током высокой частоты и высокого напряжения. Воздух в озонаторы должен подаваться предварительно осушенным. Для проведения процесса обеззараживания требуются специальные контактные резервуары, в которых озон должен тщательно перемешиваться с водой (длительность процесса обеззараживания составляет 20-30 минут);
  3. Ультрафиолетовое обеззараживание. Уничтожение бактерий, находящихся в воде, может быть достигнуто путем обработки воды ультрафиолетовыми лучами. Бактерицидным действием обладают в основном ультрафиолетовые лучи с длиной волны в промежутке 2200-2800 А. Различные виды бактерий имеют различную степень сопротивляемости действию бактерицидных лучей, что учитывается коэффициентом сопротивляемости бактерий, определяемым в результате исследований. Процесс обеззараживания воды бактерицидными лучами осуществляется на специальных установках, в которых вода относительно тонким слоем обтекает источники бактерицидного излучения – ртутно-кварцевые или аргонно-ртутные лампы. Вода, подвергаемая облучению, должна обладать наибольшей проницаемостью для бактерицидных лучей, т. е. она должна быть более прозрачной. К недостаткам метода следует отнести отсутствие простых и надежных способов контроля за эффектом обеззараживания и невозможность использования метода для обеззараживания вод, отличающихся повышенной мутностью и цветностью [5].

5. Выбор и обоснование наиболее эффективного метода обеззараживания воды

Обзор возможных методов обеззараживания воды продемонстрировал все их преимущества и недостатки. Однако мы не учли, что в нашем Донецком регионе огромное место занимает остаточный хлор после обеззараживания и таким образом озонирование и ультрафиолетовое обеззараживание нецелесообразно использовать на ВКФС. Однако продолжительное время на Донбассе происходят военные действия. Вследствие того, что фильтровальные станции в данном регионе находятся под обстрелами, транспортировка жидкого хлора является достаточно опасной и проблематичной. Транспорт, который доставляет в цистернах хлор на промплощадки, находится под постоянной угрозой повреждения. В чрезвычайной ситуации может наблюдаться повреждение цистерн, которое приведет к тому, что в атмосферу выделится большое количество токсичного хлора и это станет настоящей экологической катастрофой. В связи с этим необходимо усовершенствовать способ обеззараживания воды на фильтровальной станции.

Современным, разрешенным и наиболее пригодным для обеззараживания воды реагентом является дихлоризоцианурат натрия, который классифицирован как дезинфектант высокого уровня.

Средство Жавель-Клейд производства фирмы Societe Nouvelle Clade (Франция) содержит дихлоризоцианурат натрия (80-82 %) и лишено всех недостатков жидкого хлора. Сохраняя все преимущества процесса хлорирования, обеззараживание воды с помощью этого средства позволяет избежать трудностей, связанных с использованием высокотоксичного, взрывоопасного и высококоррозионного жидкого хлора [6].

Действующим веществом и хлорсодержащим носителем средства Жавель-Клейд является натриевая соль дихлоризоциануровой кислоты. В отсутствии воды эта соль не разлагается благодаря связанному состоянию атомов хлора, поэтому является безопасной для людей и окружающей среды, не требует использования специальных мер безопасности. При взаимодействии с водой, соль выделяет гипохлоритную (хлорноватистую) кислоту HClO, которая действует как окислитель, выделяя кислород, хлорирует амино- и иминогруппы белков, оказывает мощное антимикробное действие. OCl-ионы, присутствующие в хлорном растворе, непосредственно взаимодействуют с клетками микроорганизмов, вызывая в них необратимые процессы, которые приводят к нарушению обмена веществ в клетках микроорганизмов и их гибели. Наиболее чувствительны к действию хлорноватистой кислоты бациллы брюшного тифа, дизентерии и холерные вибрионы.

Жавель-Клейд можно использовать для обеззараживания питьевой, сточной и шахтной воды; дезинфекции систем и отдельных объектов водоснабжения и водоотведения; общезаводской дезинфекции на предприятиях.

Мы предлагаем использовать это средство в качестве обеззараживающего реагента на Верхне-Кальмиусскойфильтровальной станции в два этапа:

  1. на первом этапе средство или его маточный раствор будет вводиться в очистное сооружение перед смесителем или перед насосами первого подъема для подготовки воды к следующей очистке, улучшению дальнейших процессов очистки, а также улучшению санитарного состояния сооружений;
  2. на втором этапе средство или его маточный раствор будет вводиться после фильтров в линию подачи очищенной воды в резервуары чистой воды для обеспечения необходимой концентрации остаточного хлора в воде перед ее поступлением в распределительные сети и для гарантии надежного состояния системы водоснабжения [7].

На данный момент на базе Центральной контрольно-исследовательской проектно-изыскательской водной лаборатории КП Компания Вода Донбасса нами проводится экспериментальное подтверждение возможности использования Жавель-Клейда как обеззараживающего реагента с разными концентрациями в исследуемой воде.

Вывод

Теоретические и экспериментальные обоснования позволяют сделать вывод, что для обеззараживания воды на Верхне-Кальмиусскойфильтровальной станции целесообразно использование дезинфицирующего средства Жавель-Клейд, так как оно обладает всеми обеззараживающими свойствами, является более безопасным в применении реагентом, а также его хранение и транспортировка являются менее проблематичными и опасными для жизни.

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: май 2019 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Перечень ссылок

  1. Коммунальное предприятие Компания Вода Донбасса [Электронный ресурс] / Донецк – Режим доступа : 2011 г.-О компании http://www.voda.dn.ua/o-kompanii
  2. Разрешение на специальное водопользование и проект нормативов предельно допустимых сбросов загрязняющих веществ с оборотными водами КП Компания Вода Донбасса / Утвержден С. В. Третьяковым.–Донецк, 2011.–87 с.
  3. Технологическая инструкция по водоподготовке на Верхне-Кальмиусскойфильтровальной станции / Утвержден В. В. Чугай.–Донецк, 2012.–120 с.
  4. Фрог, Б.Н. Водоподготовка / Б.Н. Фрог, Л.П. Левченко. – М.: изд. МГУ, 1996.- 680 с.
  5. Контурская Е. В., Анализ возможности замены обеззараживающего реагента на Верхне-Кальмиусскойфильтровальной станции / Е. В. Контурская, Ю. Н. Ганнова // Материалы Межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов по направлению «Ипользование современных управленческих технологий в целях повышения эффективности деятельности предприятий». – Донецк: ДонНТУ, 2017.–99 с.
  6. Контурская Е. В., Анализ возможности замены способа дезинфекции трубопроводов на Верхне-Кальмиусскойфильтровальной станции / Е. В. Контурская, Ю. Н. Ганнова // Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов: сборник материалов ХII Международной конференции аспирантов и студентов / ДОННТУ, ДонНУ.–Донецк: ГОУ ВПО ДОННТУ, 2018.–364 с.
  7. Контурская Е. В., Анализ возможности использования дезинфицирующего средства «Жавель-Клейд» в качестве обеззараживающего реагента на Верхне-Кальмиусскойфильтровальной станции / Е. В. Контурская, Ю. Н. Ганнова //«Комплексное использование природных ресурсов», республиканская научная конференция молодых ученых, сборник научных трудов (22 ноября 2018 г., Донецк) / ред. М.Н. Шафоростова, В.Н. Артамонов, И.А. Павлюченко – Донецк, ДонНТУ, 2018 – 56 ст.