Підвищення екологічної безпеки систем питного водопостачання

6) для запобігання кристалоутворення мінеральним солям на поверхні мембран з боку концентрату, а також для запобігання розвитку мікрофлори у мембранних елементах розроблено технологію регенерації мембран, заснована на методі прямого осмосу. Для промивки рекомендується використовувати консервовану воду. Тривалість служби мембрани збільшується в 1,5 рази. Встановлено, що ефективність очищення води і процес осадкоутворення залежить від концентрації органічних речовин. Для досягнення максимального ефекту очищення і тривалості роботи мембрани необхідно підтримувати значення перманганатної окисності початкової води нижче за 1,5мгО₂/дм³.

7) теоретично й експериментально обґрунтовано екологічно безпечні комбіновані схеми очищення підземних вод від нітратів і заліза, які включають попередню біологічну обробку води. Встановлено, що застосування змішаного завантаження (мінеральне завантаження + волокнувата насадка) дозволяє підвищити ефективність видалення заліза до 90%. Доведено, що для очищення підземних вод від нітратів необхідно застосовувати двоступеневу систему: денітрифікація - нітрифікація. Для проведення денітрифікації бажано підтримувати співвідношення ХПК/N рівним 3,5. Швидкість видалення нітрату визначається за рівнянням:

.

8) Встановлено, що на якість води у споживача впливає початковий склад води, матеріал труб, температура, віддаленість від джерела і реагенти, які додаються у воду в процесі її очищення і знезараження, надійність трубопроводів та устаткування, швидкість руху води. Доведено, що в процесі транспортування води збільшується зміст іонів металів, каламутність і концентрація тригалометанів, концентрація мікроорганізмів, а також зменшується вміст розчиненого кисню. Швидкість зміни показників описується за рівнянням:

;

9) розроблено і впроваджено схему двоконтурного управління системою водопостачання, яка дозволяє стабілізувати тиск, контролювати якість води, знизити інтенсивність аварій на мережі. Це забезпечується за рахунок використання двох джерел, при цьому мережа, діаметр якої сьогодні перевищує вдвічі економічно вигідний, використовується як проміжний резервуар. Критична точка вибирається, виходячи з якості води у споживача. За необхідності мережа розбивається на зони із встановленням установок для очищення і підкачки води. Запропоновану схему впроваджено у містах Макіївці, Авдіївці, Шахтарську і Новоазовську. Дана схема дозволяє знизити енергетичні витрати на 30%, а екологічний збиток - на 42%;

10) обґрунтовано і розроблено технологічні схеми очищення води з евтрофованих поверхневих джерел і для очищення підземних вод із високим солевмістом, для вод, які містять нітрати, залізо, а також для реґіонів із підвищеним вмістом атмосферних опадів. Запропоновані технології дозволяють забезпечити екологічну безпеку якості води і готувати глибокоочищену. Технології впроваджені у містах Макіївці, Новоазовську, Синявську, Усть-Лабінську й селищах Корсунь, Сєдове. Впровадження алгоритму підбору споруд дозволяє одержати екологічний ефект - 30% (від експлуатаційних витрат) та економічний по м. Макіївці - 1 млн.грн.

Перелік публікацій по темі дисертації

1. Насонкина Н.Г. Повышение экологической безопасности систем питьевого водоснабжения. - Макеевка: ДонНАСА, 2005. - 181с.

2. Найманов А.Я., Никиша С.Б., Насонкина Н.Г., Омельченко Н.П., Маслак В.Н., Зотов Н.И., Найманова А.А. Водоснабжение. - Донецк: Издательство "Норт-Пресс", 2004. - 649с.

Здобувачем узагальнено результати досліджень. Запропоновано нові конструкції трубчастих фільтрів і методика розрахунку.

3. Найманов А.Я., Насонкина Н.Г., Маслак В.Н., Зотов Н.И. Основы надежности инженерных систем коммунального хозяйства. - НАН Украины. Ин-т экономики пром-сти. - Донецк, 2001. -152с.

Здобувачем узагальнено результати досліджень.

4. Меженский А.Н., Насонкина Н.Г., Скобликов В.В., Уваров П.Є. Методическое руководство по обоснованию надежности и технологичности внешних сетей водоснабжения и канализации при комплексном проектировании, управлении проектами и инженерным мониторингом. - Луганськ: Вид-во СНУ ім. В.Даля, 2004. - 140с.

Здобувачем оброблено результати щодо ймовірності відмов мереж на територіях, що підроблюються.

5. Насонкина Н.Г. Потери и неучтенные расходы воды из систем водоснабжения городов // Вістник ДонДАБА.- Макіївка, 1998. - Вип.98-2(10). - С.16-19.

6. Куліков М.І., Насонкіна Н.Г. Втрати води з водопровідних мереж та їх вплив на навколишнє середовище і людину // Інформаційний вісник Академії наук вищої школи України. - Київ, 1999. -№21. - С.9-14.

Здобувачем визначений напрям досліджень, поставлено мету роботи, запропоновано методи досліджень, узагальнено результати досліджень.

7. Насонкіна Н.Г. Стан водопровідних мереж і якості питної води //Вісник ДонДАБА. - Макіївка, 1999. - Вип. 99-3(17). - С.29-30.

8. Насонкина Н.Г. Интенсификация работ систем водоснабжения // Проблеми екології. -Донецьк: ДонДТУ, 1999.- Вип. 2'99. - С.11-15.

9. Насонкіна Н.Г. Аналіз надійності трубопроводів у районах гірських розробок // Вісник ДонДАБА. - Макіївка, 2000. - Вип. 2000-3(23). - С.105-108.

10. Насонкіна Н.Г. Перспективи поліпшення якості питної води у споживачів //Збірник наукових праць: "Обладнання та технології харчових виробництв".- Донецьк: ДонДУЕТ, 2000. - Вип. 4. - Том.2. - С.164-171.

11. Насонкина Н.Г., Чумак А.В. Применение мембранных методов для очистки воды//Проблеми екології. -Донецьк: ДонДТУ, 1999.- Вип. 1'2001. - С.41-45.

Здобувачем визначений напрям досліджень, поставлено мету роботи, запропоновано методи досліджень, узагальнено результати досліджень.

12. Насонкина Н.Г., Карпенко Ю.Г. Изменение показателей качества воды в процессе ее распределения // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА ХОТВ АБУ, 2002. - С.246-249.

Здобувачем визначений напрям досліджень, поставлено мету роботи, запропоновано методи досліджень.

13. Насонкина Н.Г. Приготовление воды высокого питьевого качества//Экология Донбасса. Водные ресурсы: Сб.науч.тр. / НАН Украины. Ин-т экономики пром-сти. - Донецк, 2003г.- С.217-222.

14. Насонкіна Н.Г., Жуков Е.І. Комбіноване очищення природних вод із забруднених джерел//Коммунальное хозяйство городов. - Київ: "Техніка", 2002. - С. 170-174.

Здобувачем визначений напрям досліджень, поставлено мету роботи, запропоновано методи досліджень, узагальнено результати досліджень.

15. Насонкіна Н.Г., Карпенко Ю.Г. Безреагентне очищення водопровідної води//Збірник наукових праць Луганського національного аграрного університету. Серія: Технічні науки. - Луганськ: Видавництво ЛНАУ, 2003. - №28(40). - С.76-81.

Здобувачем визначений напрям досліджень, поставлено мету роботи, запропоновано методи досліджень.

16. Насонкіна Н.Г. Очищення природних вод від органічних сполук//Збірник наукових праць Луганського національного аграрного університету. Серія: Технічні науки. - Луганськ: Видавництво ЛНАУ, 2004. - №32(44). - С.111-115.

17. Насонкина Н.Г., Жуков И.И., Жуков Э.И. Прогнозирование изменения качества воды в Донбассе // Водозабезпечення та водне господарство. - № 1 -2004. - С. 34-37.

Здобувачем визначений напрям досліджень, поставлено мету роботи, узагальнено результати досліджень.

18. Насонкіна Н.Г., Сльоз Л.Г. Гідравлічний змішувач для очищення води//Вісник ДонДАБА: Зб. наукових праць. - Макіївка, 2003. - Вип. 2003-4(41). - С.111-115.

Здобувачем визначений напрям досліджень, запропоновано методи досліджень, узагальнено результати досліджень, складено модель роботи змішувача.

19. Насонкина Н.Г., Акулова Ю.Г. Анализ отказов водопроводных сетей на подрабатываемых территориях//Збірник наукових праць Луганського національного аграрного університету. Серія: Технічні науки. - Луганськ: Видавництво ЛНАУ, 2004. - №41(53). - С.48-52.

Здобувачем визначений напрям досліджень, поставлено мету роботи, запропоновано методи досліджень.

20. Насонкина Н.Г., Каишева Ю.А. Анализ состояния водопроводных сетей в условиях Донбасса//Збірник наукових праць Луганського національного аграрного університету. Серія: Технічні науки. - Луганськ: Видавництво ЛНАУ, 2004. - №41(53). - С.39-47.

Здобувачем визначений напрям досліджень, поставлено мету роботи, запропоновано методи досліджень.

21. Насонкина Н.Г., Маслак В.Н., Зотов Н.И. Автономная система снабжения населения г. Новоазовска питьевой водой // Збірник наукових праць Луганського національного аграрного університету. Серія: Технічні науки. - Луганськ: Видавництво ЛНАУ, 2004. - №41(53). - С.171-178.

Здобувачем визначений напрям досліджень, поставлено мету роботи, запропоновано методи досліджень, узагальнено результати досліджень.

22. Насонкина Н.Г., Жуков Э.И. Проблемы водоснабжения Донбасса//Технологии очистки воды "ТЕХНОВОД-2004". - Новочеркасск: ООО НПО "ТЕМП", 2004. - С.17-19.

Здобувачем визначений напрям досліджень, поставлено мету роботи, запропоновано методи досліджень, узагальнено результати досліджень.

23. Насонкіна Н.Г. Використання біореакторів для очищення води із евтрофованих джерел // Збірник наукових праць Луганського національного аграрного університету. Серія: Технічні науки. - Луганськ: Видавництво ЛНАУ, 2005. - №54(77). - С.46-55.

24. Насонкіна Н.Г. Дослідження процесів осадкоутворення на мембранах//Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. - Одеса: ОДАБА, 2005. - Вип. № 19. - С.138-144.

25. Насонкіна Н.Г. Оцінка стану джерел питного водопостачання //Вісник ДонДАБА: Зб. наукових праць. - Макіївка, 2005. - Вип. 2005-6(54) - С.143-149.

Здобувачем визначений напрям досліджень, поставлено мету роботи, запропоновано методи досліджень, узагальнено результати досліджень.

26. Насонкіна Н.Г., Каішєва Ю.О., Маслак В.М. Оцінка технічного стану водогінної мережі //Вісник ДонДАБА: Зб. наукових праць. - Макіївка, 2005. - Вип. 2005-2(50) - С.92-95.

Здобувачем визначений напрям досліджень, поставлено мету роботи, запропоновано методи досліджень, узагальнено результати досліджень.

27. Насонкіна Н.Г. Прогнозування та підтримка якості води у системах подачі і розподілу води // Збірник наукових праць Луганського національного аграрного університету. Серія: Технічні науки. - Луганськ: Видавництво ЛНАУ, 2005. - №55(78). - С.118-123.

28. Патент N 33909A UA, 6 Е 03 В 7/04 / Куліков М.І., Насонкіна Н.Г. Система водопостачання. - Надрук. 15.02.2001.

Здобувачем визначений напрям досліджень, поставлено мету роботи, узагальнено результати досліджень.

29. Деклараційний патент UA 55924А 7 B 01 D 29/00, C 02 F 1/46. / Куліков М.І., Насонкіна Н.Г., Карпенко Ю.Г.Напірний фільтр.

Здобувачем визначений напрям досліджень, поставлено мету роботи, узагальнено результати досліджень.

30. Деклараційний патент UA 55923 А 7 Е 03 В 7/04. / Куліков М.І., Насонкіна Н.Г., Чернишев В.М. Спосіб водопостачання регіонів з підвищеною кількістю атмосферних опадів.

Здобувачем визначений напрям досліджень, поставлено мету роботи, узагальнено результати досліджень.

31. Деклараційний патент №69533 А 7 C02F1/46. / Насонкіна Н.Г., Чумак А.В., Лютов І.В. Пристрій для консервації води іонами розчиненого срібла.

Здобувачем визначений напрям досліджень, поставлено мету роботи, узагальнено результати досліджень.

32. Деклараційний патент UA 67933 А 7 С 02 F 3/06. / Насонкіна Н.Г., Жуков Е.І. Пристрій для попередньої обробки забруднених поверхневих вод.

Здобувачем визначений напрям досліджень, поставлено мету роботи, узагальнено результати досліджень.

Анотація

Насонкіна Н.Г. Підвищення екологічної безпеки систем питного водопостачання. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 21.06.01 - екологічна безпека - Донецький національний університет, Донецьк, 2006.

Дисертація присвячена рішенню важливої народногосподарської задачі - підвищенню екологічної безпеки систем питного водопостачання. На підставі аналізу чинників, що негативно впливають на системи питного водопостачання, науково обґрунтована і розроблена логіко-математична модель комплексної оцінки екологічної безпеки. Результати оцінки дозволяють визначити комплекс основних заходів щодо підвищення екологічної безпеки системи питного водопостачання. У роботі теоретично обґрунтовані і розроблені нові і вдосконалені існуючі технологічні схеми і конструкції установок для систем питного водопостачання. Запропоновано блок попереднього очищення для поверхневих і підземних евтрофованих джерел і розроблена методика його розрахунку. Обґрунтовано доповнення блоку попереднього біологічного очищення каталітичним модулем, що дозволяє знизити концентрацію органічних речовин й загальний зміст тригалометанів в очищеній воді. Проаналізована можливість вторинного забруднення води в процесі її транспортування та очищення. На підставі виконаного аналізу запропонована методика вибору очисних споруд із урахуванням можливості вторинного забруднення води при транспортуванні.

Ключові слова: екологічна безпека, система питного водопостачання, модель, комплексна оцінка, біореактор, волоконна насадка, каталізатор, тригалометани.

Аннотация

Насонкина Н.Г. Повышение экологической безопасности систем питьевого водоснабжения. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 21.06.01 - экологическая безопасность - Донецкий национальный университет, Донецк, 2006.

Диссертация посвящена решению важной народнохозяйственной задачи - повышению экологической безопасности систем питьевого водоснабжения. На основании анализа факторов, оказывающих негативное влияние на системы питьевого водоснабжения, научно обоснована и разработана логико-математическая модель комплексной оценки экологической безопасности. Предложена также методика экологической оценки состояния источников водоснабжения, которая включает последовательное определение следующих параметров: оценки лимитирующих показателей, их взаимосвязь, вероятность появления и продолжительность неблагоприятных событий, оценку сбалансированности продукционно-деструкционных процессов, параметрическую надежность источника. Результаты комплексной оценки позволяют определить основные мероприятия, направленные на повышение экологической безопасности системы питьевого водоснабжения. Доказано, что качество природной воды в значительной степени определяется наличием в воде органических соединений и их соединений с неорганическими солями. Теоретически и экспериментально обоснована целесообразность предварительного удаления органических примесей последовательным применением биоокислительных, биоадсорбционно-каталитических и физико-химических методов для очистки природных вод из эвтрофированных источников. Определены основные коэффициенты для процесса биологической очистки, предложены модели процесса и конструкции сооружений. Обосновано применение биоадсорбционно-каталитической загрузки для уменьшения дозы первичного хлора и содержания ТГМ в питьевой воде. Теоретически обоснована и разработана технологическая схема для очистки природной воды от нитратов и железа. Установлено, что при проведении денитрификации необходимо использовать двухступенчатый биореактор (денитрификатор + преденитрификатор). Установлено, что применение смешанной загрузки (минеральная загрузка + волокнистая насадка) позволяет повысить эффективность удаления железа до 90%. Для предотвращения кристаллообразования минеральных солей на поверхности мембран со стороны концентрата, а так же для предотвращения развития микрофлоры в мембранных элементах разработана технология регенерации мембран, основанная на методе прямого осмоса. Для промывки рекомендуется использовать консервированную воду. Продолжительность службы мембраны увеличивается в 1,5 раза. Установлено, что эффективность очистки воды и процесса осадкообразования зависит от концентрации органических веществ. Проанализирована возможность вторичного загрязнения воды в процессе ее транспортирования и очистки. Доказано, что в процессе транспортирования воды увеличивается содержание ионов металлов, мутность и концентрация тригалометанов, концентрация микроорганизмов, а также уменьшается содержание растворенного кислорода. На основании выполненного анализа предложена методика выбора очистных сооружений с учетом возможности вторичного загрязнения воды при транспортировании, а также Разработана и внедрена схема двухконтурного управления системой водоснабжения, которая позволяет стабилизировать напор, контролировать качество воды, снизить интенсивность аварий на сети. Предложенные технологии позволяют обеспечить экологическую безопасность качества воды и приготавливать глубокоочищенную воду.

Ключевые слова: экологическая безопасность, система питьевого водоснабжения, модель, комплексная оценка, биореактор, волокнистая насадка, катализатор, тригалометаны.

Abstract

Nasonkina N.G. Increase of Ecological Safety of the Drinkable Water Systems. - Manuscript.

Thesis for gaining scientific degree of Doctor of Engineering Sciences on Specialty 21.06.01 is ecological safety - Donetsk national university, Donetsk, 2006.

The dissertation is devoted to the solving of important national economy task - increase of ecological safety of the drinkable water systems. On the basis of analysis of factors having negative influence on the drinkable water systems, the logic-mathematical model of complex estimation of ecological safety is analyzed and developed. The results of estimation allow define the series of basic measures on the increase of ecological safety of the drinkable water system. In the paper the new and the improved technological design projects of equipment for the drinkable water systems are developed. The block of the preliminary cleaning for superficial and underground muddy sources is offered and the method of its analysis is developed. The block of the preliminary biological cleaning in combination with the catalytic module that allows to reduce concentration of organic matters and general content of trygalometan in the cleared water is proved. The possibility of the secondary contamination of water in the conveying of its portage and cleaning is analyzed. The method of choice of water treatment facilities taking into account the possibility of the secondary contamination of water while its conveying is offered on the basis of analysis.

Key words: ecological safety, drinkable water system, model, complex estimation, bioreactor, fibred attachment, catalyst, trygalometan.

Размещено на Allbest.ru