Інтенсифікація роботи багатоступеневих фільтрів з зернистим завантаженням

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ІНТЕНСИФІКАЦІЯ РОБОТИ БАГАТОСТУПЕНЕВИХ ФІЛЬТРІВ З ЗЕРНИСТИМ ЗАВАНТАЖЕННЯМ

Спеціальність 05.23.04 - Водопостачання, каналізація

ШЕВЧУК ОЛЕНА ОЛЕКСАНДРІВНА

КИЇВ - 2010

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті колоїдної хімії та хімії води ім. А. В. Думанського Національної академії наук України

Науковий керівник: ПОЛЯКОВ ВАДИМ ЛЕОНТІЙОВИЧ,

доктор технічних наук, професор кафедри гідравліки та водовідведення Київського національного університету будівництва і архітектури.

Офіційні опоненти: ХОРУЖИЙ ПЕТРО ДАНИЛОВИЧ

доктор технічних наук, професор, завідувач відділом сільськогосподарського водопостачання та каналізації Інституту гідротехніки і меліорації Національної академії аграрних наук України.

КРИВОНОГ ОЛЕКСАНДР ІВАНОВИЧ

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник відділу гідродинаміки гідротехнічних споруд Інституту гідромеханіки НАНУ.

Захист відбудеться “21” квітня 2010 р. о 13 ⁰⁰ годині на засіданні cпеціалізованої вченої ради Д 26.056.07 при Київському національному університеті будівництва і архітектури за адресою: 03680, м. Київ, Повітрофлотський просп., 31, ауд.319.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету будівництва і архітектури за адресою: 03680, м. Київ, Повітрофлотський просп., 31.

Відгуки на автореферат просимо надсилати у двох примірниках за підписом, завіреним печаткою організації, на адресу 03680, м. Київ, Повітрофлотський просп., 31. КНУБА. Вчена рада Д 26.056.07.

Автореферат розісланий “18” березня 2010 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, к.т.н., професор О.А. Василенко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

зернистий фільтр вода очищення

Актуальність теми. Інтенсифікація роботи та модифікація режимів експлуатації споруд водопідготовки є актуальною проблемою сьогодення, оскільки ці заходи підвищують техніко-економічні показники водоочисних комплексів і вирішують пріоритетне завдання - збереження здоров'я населення шляхом забезпечення доброякісною питною водою у необхідній кількості та за доступними цінами.

Світовий досвід показує, що в умовах високого рівня забруднення поверхневих джерел водопостачання, необхідно застосовувати комплексні установки глибокого вилучення домішок із природних і стічних вод, в тому числі, за рахунок використання багатоступеневих зернистих і адсорбційних фільтрів з високоефективними завантаженнями та сорбентами. Так, останнім часом, виникає потреба реконструкції станцій одноступеневого очищення води з контактними освітлювачами, які доцільно переобладнати у двоступеневі швидкі фільтри. Підвищені навантаження по забрудненням різного походження у прямоточних фільтрувальних спорудах мають місце під час паводків і повеней, при цьому необхідно використовувати головну перевагу багатоступеневого фільтрування, яка полягає в його поетапності, що дає можливість широкого та цілеспрямованого застосування різноманітних фізичних і хімічних методів інтенсифікації процесу на окремих ступенях. У результаті цих заходів можна досягти суттєвого подовження терміну експлуатації фільтрів між промивками і забезпечити високу якість питної води у відповідності до вимог нормативних документів.

Недоліком багатоступеневих фільтрувальних установок є те, що витрати промивної води збільшуються прямо пропорційно кількості ступенів очищення. Застосування проточно-циклічної схеми роботи фільтрів і модифікації режимів регенерації зернистих завантажень дають змогу знизити витрати води на власні потреби очисних станцій.

Оскільки наукове обґрунтування процесів багатоступеневого фільтрування з урахуванням особливостей роботи фільтрів на ступенях відсутнє, то науковий і практичний інтерес становить розробка з використанням математичного моделювання методів розрахунку основних конструктивних і технологічних характеристик багатоступеневих установок, і таким чином, створення надійної розрахункової бази для її використання в інженерній практиці.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у рамках державної програми “Здоров'я людини і екологія” розділу “Питна вода” і безпосередньо пов'язана з планами Інституту колоїдної хімії і хімії води ім. А. В. Думанського на замовлення Національної академії наук України (Державні реєстраційні номери 01850014748; 0199U000598; 0102U000940).

Мета і задачі досліджень. Метою дисертації є наукове обґрунтування та розробка методів і технологій інтенсифікації процесу багатоступеневого фільтрування через зернисті завантаження для очищення природних вод.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:

провести аналіз існуючих конструкцій прямоточних багатоступеневих фільтрів, виявити проблеми їх експлуатації, визначити шляхи подальшого удосконалення та інтенсифікації їх роботи;

визначити умови застосування коагулянтів і флокулянтів з метою підвищення ефективності роботи багатоступеневих фільтрів, розробити методику визначення раціонального перерозподілу необхідної для очищення води дози реагентів між окремими стадіями фільтрування;

виконати динамічну модифікацію зернистого завантаження фільтрів за рахунок проточно-циклічного режиму їх роботи у поєднанні з реагентною обробкою проміжного фільтрату;

провести комплексні дослідження властивостей базальтового піску та вугільно-мінерального сорбенту в якості зернистого завантаження фільтрів для очищення природних і доочищення стічних вод;

побудувати удосконалену математичну модель роботи фільтрів у схемах багатоступеневого фільтрування, на її основі з залученням дослідних даних розробити методи розрахунку основних технологічних параметрів багатоступеневих фільтрів;

розробити технології багатоступеневого фільтрування для глибокого вилучення з води забруднень різного походження.

Об'єкт дослідження ? багатоступеневі фільтри з мінеральними та штучними зернистими завантаженнями.

Предмет дослідження ? процеси і технології інтенсифікації роботи багатоступеневих фільтрів для вилучення забруднюючих домішок із води.

Методи дослідження ? фізичне і математичне моделювання процесу багатоступеневого фільтрування через зернисті завантаження на лабораторних стендових установках з модельними розчинами, а також у реальних умовах з використанням сучасних фізико-хімічних методик та обладнання, використання чисельних і аналітичних методів рішення окремих задач, застосовування математичних методів для обробки отриманих даних при визначенні коефіцієнтів і параметрів, а також при апробації запропонованих методів розрахунку.

Наукова новизна одержаних результатів:

науково обґрунтовано методи регулювання адгезійної активності вторинних частинок суспензії, які відірвалися під дією гідродинамічних сил при експлуатації фільтрів попереднього очищення за межею захисної дії їх зернистих завантажень;

розроблено метод динамічної зарядки реагентом завантаження фільтру в процесі роботи багатоступеневої установки за проточно-циклічною схемою;

встановлена можливість використання базальтового піску для завантаження зернистих очисних фільтрів і обґрунтована доцільность його комбінації з вугільно-мінеральним сорбентом для глибокого вилучення різноманітних домішок із води;

запропоновано удосконалену математичну модель процесу багатоступеневого фільтрування, яка дозволяє врахувати зниження адгезійних властивостей суспензії при роботі фільтрів попереднього очищення води за межею захисної дії завантаження та оцінити наслідки експлуатації фільтрів у проточно-циклічному режимі.

Практичне значення одержаних результатів.

Розроблено технологічну схему очищення води з поверхневих джерел водопостачання методом реагентного багатоступеневого фільтрування з експлуатацією фільтрів у проточно-циклічному режимі для отримання високоякісної питної води у відповідності з вимогами нормативних документів.

Визначено найбільш доцільні режими застосування фізичних і хімічних методів інтенсифікації процесу багатоступеневого фільтрування - механічного перемішування, реагентної обробки води коагулянтами і флокулянтами, які дозволили підвищити ефективність роботи багатоступеневих установок. Розроблено експрес-методику визначення раціонального перерозподілу необхідної для очищення води дози коагулянту між ступенями фільтрів, як показали виробничі випробування за її допомогою можна гнучко корегувати процес багатоступеневого фільтрування в залежності від якості вихідної води.

Запропоновано технологічну схему доочищення промислових і дощових стічних вод від завислих речовин та нафтопродуктів безреагентним багатоступеневим фільтруванням, причому зернистими завантаженнями фільтрів є комбінація базальтового піску на фільтрах попереднього очищення, а також вугільно-мінерального сорбенту на завершальній стадії фільтрування. Ця схема впроваджена на Запорізькому кабельному заводі об'єднання “Запоріжтрансформатор”. Результати дисертаційної роботи закладено інститутом “Хімнафтомашпроект” Міністерства промислової політики в проекти споруд доочищення промислово-дощових стічних вод (продуктивність 60 м³/год) на цілому ряді промислових підприємств України.

Особистий внесок здобувача.

Наукові результати, які наведені у дисертації, отримані особисто здобувачем на основі проведеного аналізу існуючих конструкцій багатоступеневих установок і виконаних наукових та експериментальних досліджень. Планування і проведення всіх експериментальних досліджень зроблені автором самостійно. Дисертанту належить розробка експрес-методики визначення раціонального перерозподілу необхідної для очищення води дози коагулянту між ступенями фільтрів, встановлення явища зниження адгезійних властивостей суспензії при роботі споруд за межею захисної дії завантаження, розробка методу динамічної зарядки зернистого завантаження за рахунок проміжного введення коагулянту при експлуатації багатоступеневих фільтрів у проточно-циклічному режимі, виконання комплексних досліджень властивостей базальтового піску та вугільно-мінерального сорбенту. Удосконалено математичну модель багатоступеневого фільтрування з урахуванням трансформації адгезійних властивостей суспензії, проведено кількісний аналіз наслідків роботи фільтрів у проточно-циклічному режимі.

Апробація результатів дисертації.

Основні положення дисертаційної роботи доповідались та обговорювались на наукових семінарах Інституту колоїдної хімії і хімії води ім. А. В. Думанського НАН України (2003-2009 рр.), а також на міжнародних конференціях: “Коллоидная химия в решении проблем охраны окружающей среды” (Мінск, 1994 р.); “Фільтрування та седиментація” (Чехія, м. Прага, 1999 р.); “Фільтрування та сепарація” (Франція, м. Комп'єнь, 2006 р.); на Польсько-Українських симпозіумах “Теоретичні та експериментальні дослідження міжфазних явищ та їх технологічне застосування” (Україна, м. Одеса, 2004 р.; Польща, м. Сандомеж, 2005 р.); на міжнародному семінарі “Комбіновані та гібридні адсорбенти: теоретичні основи та практичне застосування” (Київ, Пуща-Водиця, 2005 р.).

Публікації.

За матеріалами дисертації опубліковано 18 наукових робіт, у тому числі 11 статей у фахових виданнях ВАК, 1 патент України.

Структура та обсяг роботи.

Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів, загальних висновків, списку використаних джерел зі 172 найменувань і 3 додатків. Робота викладена на 179 сторінках, рисунків - 38, таблиць -11.

Автор висловлює вдячність видатному вченому, д.т.н., професору, академіку НАН України Л. А. Кульському за наукове керівництво на початку роботи над працею.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дослідження, сформульовано мету і задачі роботи, розкрито наукову новизну та практичну цінність отриманих результатів.

Перший розділ присвячено аналізу роботи існуючих конструкцій прямоточних очисних фільтрів, у тому числі багатоступеневих, наведено їх переваги і недоліки. Аналіз наукових праць Мінца Д.М., Мельцера В.З., Веніціанова Е.В., Кульського Л.А., Гончарука В.В., Олійника О.Я., Тарасевича Ю.І., Тугая А.М., Хоружего П.Д., Аюкаева Р.І., Журби М.Г., Орлова В.О., Гіроля М.М., Грабовського П.О., Папіна В.М., Хоружего В.П., Ніколаєва Н.В., Трегубенко Н.С., Шведуна С.Д., Пятикопа Ю.В., Омельченко Н.П., Непаридзе Г.Г., Полякова В.Л., Калугіна Ю.І., Накорчевської В.Ф., Ярошевської Н.В., Кравченко В.О. та ін. дозволив окреслити сучасні тенденції та перспективи розвитку цієї технології, виявити проблеми експлуатації багатоступеневих фільтрів та відсутність математичних моделей, які враховують особливості роботи цих споруд. У результаті намічено шляхи подальшого наукового обґрунтування процесів удосконалення технології багатоступеневого фільтрування за рахунок реалізації засобів і заходів інтенсифікації роботи фільтрів на ступенях.

У другому розділі визначені об'єкти дослідження і описано конструкції лабораторних стендових установок, наведено основні методики проведення експериментів та обробки отриманих результатів.

Установка має три фільтрувальні колонки (1) з внутрішнім діаметром 45 +1 мм, які з'єднанні між собою послідовно таким чином, щоб вода проходила спочатку через перший фільтр (діаметр зерен завантаження d=1,0-1,25 мм), потім через другий (d=0,8-1,0 мм) і через третій фільтр (d=0,5-0,75 мм). Висота колонок становить 2,0+0,05 м, що дозволяє використовувати завантаження зі зернистим шаром від 50 до 1200+2мм. Для приготування модельних суспензій, які імітують природні води, використовували бак (2) об'ємом 200 дм³. Вода з баку відцентровим насосом (3) подається у переливний бачок (6), а з нього через калібровану насадку у трубу для відокремлення повітря з води (5) перед подачею її у фільтр. На першому ступені процес фільтрування здійснюють знизу вверх, на другому і третьому ступенях зверху вниз з постійною лінійною швидкістю, яку можна приймати у діапазоні від 2 до 12 м/год. Бак має лінію рециркуляції води (4) для постійного перемішування суспензії. Посудини Маріотта слугують для подачі дистильованої води (9) і реагентів (10) у розподільчі лотки коагулянту і флокулянту (7), які мають калібровані скляні насадки та перелив, що забезпечує сталість витрат розчинів. Фільтрувальні колонки обладнані штуцерами (11) для відбору фільтрату по товщі зернистого шару та для підключення п'єзометричних скляних трубок (12). Очищена вода збирається у лоток чистої води (15). Установка обладнана системою для регенерації зернистого завантаження зворотнім током промивної води (16), лотком для збору промивної води (18) і скидом її у каналізаційний стояк (19). При проведенні дослідів каламутність вихідної води та фільтрату вимірювали турбидиметрично, колірність і вміст іонів залишкового алюмінію колориметрично, величину рН потенціометрично, а також по показанням п'єзометрів розраховували втрати напору в зернистих завантаженнях.

У третьому розділі представлені результати експериментальних досліджень основних закономірностей процесу багатоступеневого фільтрування. Проаналізовані особливості експлуатації фільтрів на початкових, проміжних і завершальних етапах очищення води. Так, фінішний фільтр завжди працює у автомодельному режимі фільтрування, при якому якість фільтрату зберігається практично незмінною протягом всього фільтроциклу (С/С₀=соnst) і відповідає вимогам нормативних документів до якості очищеної води. Фільтри попередніх етапів очищення (префільтри), доцільно експлуатувати за межею захисної дії їх зернистого завантаження, а саме у неавтомодельному режимі, коли якість фільтрату погіршується (С/С₀ ? соnst) до досягнення значень заданої концентрації фільтрату, яка забезпечує роботу фільтра наступного ступеню. Такий режим значно подовжує тривалість фільтроциклів, а також суттєво збільшує ємність міжзернового простору по затриманим забрудненням.

Дві зони - перша відноситься до автомодельного режиму, друга відноситься до неавтомодельного режиму, причому ці зони можна апроксимувати лінійними залежностями. У другій зоні втрати напору продовжують зростати, але темп цього приросту знижується. Порівняльний аналіз кутів нахилу кривих в першій та другій зонах дозволив вивести коефіцієнт зниження темпу приросту втрат напору у неавтомодельному режимі (К_і) і зробити висновок, що він залежить від фізико-хімічних властивостей води та її домішок, і не залежить від лінійної швидкості фільтрування (табл.1).

Таблиця 1.

Розрахунок коефіцієнта зниження темпу приросту втрат напору в зернистому завантаженні фільтру (К_і ) при його роботі у неавтомодельному режимі.

№	Характериcтика води та реагентної обробки	Лінійна швидкість, м/год	Залежність втрат напору в автомодельному режимі (С/С0=соnst)	Величина вірогідності апроксимації	Залежність втрат напору в неавтомодельному режимі (С/С0 ? соnst)	Величина вірогідності апроксимації	Кі
	2	3	4	5	6	7	8
1	Висококолірна вода, Дк=45 мг/дм3	3,2	y=23,579x+0,068	0,9994	y=18,348x+0,309	0,9937	1,29
2		5,27	y=39,981x+0,114	0,9976	y=30,892x+0,341	0,9941	1,30
3	Вода з високою каламутністью, Дк=30 мг/дм3	2,0	y=0,068x+0,0112	0,9986	y=0,0251x+0,015	0,9928	2,71
4		10,0	y=0,296x+0,0554	0,9685	y=0,113x+0,1936	0,9976	2,62

Експериментально встановлено, що у неавтомодельному режимі фільтрування, в результаті процесу відриву осаду під впливом гідродинамічних сил потоку і подальшого переносу цих вже вторинних за своїм походженням частинок у наступні за напрямком руху води шари завантаження, мають місце не тільки кількісні зміни (формування агрегатів, їх ущільнення), а й якісні трансформації, які пов'язані зі зниженням їх адгезійних властивостей. Проведено порівняння роботи двох ідентичних фільтрів, причому у перший подавалася вихідна модельна суспензія, а у другий - суспензія такої самої концентрації, яка мала вторинні за своїм походженням частинки. Інші фактори, що впливають на процес фільтрування, були однаковими. Результати дослідів представлені на рис. 3. Криві 1 і 2 показують, що суспензія, яка складається з вторинних частинок, має адгезійну здатність суттєво нижчу за вихідну, бо для неї затримуюча здатність завантаження фільтру знижується на 40-50 %. Про це свідчать і більш низькі втрати напору в першій зоні на кривій 2 у порівнянні з відповідною ділянкою кривої 1.

Отже, при експлуатації префільтрів за межею захисної дії їх зернистого завантаження доцільно приймати заходи для інтенсифікації роботи фільтрів подальших етапів очищення, метою яких є спрямоване регулювання адгезійних взаємодій на межі поділу фаз суспензія - поверхня зернистого матеріалу та когезійної взаємодії частинок суспензії з відкладеннями осаду в міжзерновому просторі фільтру.

У практиці водоочищення таке регулювання здійснюють на основі широкого використання коагулянтів та флокулянтів. Проте рекомендації щодо реагентної обробки води, навіть однакової якості, у багатоступеневих схемах носять суперечливий характер. У дисертації розроблено експрес-методику по визначенню раціонального розподілу оптимальної дози коагулянту для обробки води на окремих етапах багатоступеневого фільтрування, яка дозволяє не проводити трудомістких технологічних експериментів, і базується на методиці пробної контактної коагуляції, тобто на застосуванні паперових фільтрів з діаметром пор 3 нм (або зернистих фільтрів з тонким шаром засипки) для імітації роботи кожного етапу фільтрів.

Спочатку визначають значення необхідної для очищення вихідної води дози коагулянту (Д_копт) за методикою пробної контактної коагуляції. Далі розбивають значення Д_копт на частини а(а₁, а₂,...а_n), б(б₁, б₂,...б_n), ... л(л₁, л₂,...л_n), к(к₁, к₂, ...к_n), причому максимальне число частин доз к=N, де N - кількість ступенів фільтрів.

Готують n проб вихідної води і в кожну пробу вводять частину оптимальної дози коагулянту а (а₁, а₂,...а_n), при дозі а₁=0, а_n=Д_копт, потім фільтрують і у фільтраті F_А визначають залежність А - якість фільтрату F_А від уведеної а частини Д_копт. На другому етапі в проби (n-1) фільтрату F_А вводять частину Д_копт б (б₁, б₂, ...б_n-1) від залишка дози коагулянту [Д_копт - (а_1, ..., а_n-1)], фільтрують і в отриманому фільтраті F_Б визначають залежність Б - якість фільтрату F_Б від уведеної дози коагулянту б, на останньому етапі в проби (n-х) отриманого фільтрату F_л вводять фінішну дозу к(к₁, к₂,...к_(n--х)) - залишок оптимальної дози коагулянту [Д_копт - (а+б+...+л)], фільтрують і в отриманій очищеній воді визначають залежність К - якість очищеної води від уведеної частини к оптимальної дози коагулянту. За залежністю А вибирають доцільну частину Д_копт, яку вводять перед першим і останнім фільтрами, а за залежностями Л і К визначають раціональний розподіл Д_копт, що вводиться перед фільтрами 1, 2, ... N.

Дану методику було апробовано на модельних суспензіях у лабораторних умовах та на природних водах р. Вуж і впроваджено на станції двоступеневого

фільтрування виробничого управління водопровідно-каналізаційного господарства м. Коростень. В Укрпатент отримано позитивне рішення (від 18.02.2010) заявки на винахід № а 2008 14583.

Виконано порівняльний аналіз процесу контактної коагуляції основного сульфату алюмінію (ОСА) з модулем основності 2,3 та традиційного коагулянту сульфату алюмінію (СА) для очищення висококолірних вод. Значення необхідних доз коагулянта (по Аl₂О₃) для ОСА у два рази нижчі, ніж для СА. Показано, що СА ефективно діє при рН = 7, реагент ОСА у діапазоні рН = 7-9. При введені однакових доз коагулянтів, значення рН та лужності води значно менше понижуються при введені ОСА, ніж при СА, що важливо для вод з низьким лужним резервом.

Проведено дослідження по визначенню раціональних режимів застосування флокулянтів у триступеневих установках, зокрема активної кремнієвої кислоти (АК) та аніонного поліакриламіду (ПАА). Для очищення вод з високою колірністю активацію кремнієвої кислоти проводять хлоруванням, що підвищує глибину обезбарвлювання води у порівнянні з іншими активаторами. Встановлено, що чим вища колірність води, тим більшу частину Д_копт треба вводити перед першим ступенем, який затримує основну кількість гумусових речовин. Обробку води АК доцільно провадити на наступному етапі очищення з метою недопущення утворення хлорорганічних сполук і зниження ризику їх попадання у питні води, при цьому необхідні дози АК у 5-10 разів нижчі, ніж при введені її перед префільтрами. Проте виявлено, що АК доцільно вводити саме перед фільтром другого ступеню, бо при цьому покращується робота як другого, так і третього фільтрів. Подібні результати отримані і при використанні ПАА.

У процесі фільтрування велике значення має структура відкладень у зернистому завантаженні, їх щільність та міцність, здатність опору гідродинамічним силам. Мета досліджень полягала у використанні механічного перемішування фільтрату та в аналізі ефективності роботи фільтрів наступного етапу очищення. Фільтр першого ступеню експлуатували за межею захисної дії зернистого завантаження, його фільтрат перемішували зі швидкістю 200-240 об/хв. протягом 5 - 8 хвилин, і подавали безпосередньо перед зернистим матеріалом фільтру другого етапу, далі фільтрат знову піддавали механічній обробці (або без неї) і він поступав до третього ступеню. Використання перемішування у такому режимі приводило до збільшення компактності пакування відкладень у міжзерновому просторі, про що свідчило зниження втрат напору в їх завантаженнях. При перемішуванні перед другим фільтром відбувалася інтенсифікація його роботи, а також третього фільтру шляхом зменшення росту втрати напору майже вдвічі, подовження фільтроциклів у 1,5 рази, покращення якості очищеної води на 20-45 %. Виконано математичні розрахунки, які показали, що адгезійна здатність частинок суспензії після її перемішування збільшилась у 1,3 рази, а зв'язок частинок осаду з відкладеннями міжзернового простору зростає, бо коефіцієнт відриву осаду зменшується у 2 рази.

З щільністю і міцністю агрегатів, та їх адгезійною активністю пов'язано таке явище, як динамічна модифікація (зарядка поверхні) зернистого завантаження фільтру у двоступеневих схемах фільтрування. Суть його полягає в тому, що фільтри експлуатуються у проточно-циклічному режимі, причому вода обробляється коагулянтом тільки перед другим ступенем, який після закінчення тривалості захисної дії його зернистого завантаження переключається (без проведення регенерації) у режим безреагентної роботи префільтру. Відкладення осаду у міжзерновому просторі під час експлуатації фільтру в якості другого ступеню створює саме динамічну зарядку зернистого завантаження, бо процес модифікації поверхні досягається не спеціально, а відбувається у процесі фільтрування води через другий ступінь. У табл. 2 наведено умови і результати найбільш характерних дослідів.

Таблиця 2.

Показники роботи установки двоступеневих фільтрів у реагентному

проточно-циклічному режимі

Умови експерименту	Первинне насичення фільтрів	Вторинне насичення фільтрів
	Перший ступень	Другий ступень	Перший ступень
	А1, мг/см2	з1	А11, мг/см2	з11	Адод., мг/см2	здод.
С0=500мг/дм3, Д1=0, Д11=10мг/дм3, l1 = l11 = 0,7м, V 1 = V11 = 6 м/год,	699	0,24	894	1,09	990	0,42
С0=500мг/дм3, l1 = l11 = 0,7м, Д1=10мг/дм3, Д11=0, v1 = v11 = 6 м/год.,	926	1,21	80	0,80	534	0,35
С0=215мг/дм3, l1=l11=0,5м Д1=2,7 мг/дм3,Д11=5 мг/дм3 v1=3м/год, v11=6м/год,	162	0,27	223	3,29	185	0,59
С0=270мг/дм3, l1 =l11=0,3м Д1=3мг/дм3, Д11=6,мг/дм3 v1 =3м/год, v11=6м/год,	163	0,50	110	4,73	224	1,07

У результаті такої модифікації поверхня має позитивний потенціал, що покращує безреагентне затримання негативно заряджених домішок води, при цьому ємність фільтрів по вилученим домішкам із води (А) зростає, крім того відкладення містять велику кількість продуктів гідролізу коагулянту та характеризуються значною міцністю осаду (з) внаслідок ущільнення гідравлічними силами потоку. Порівняльний аналіз міцності відкладень осаду показує, що коефіцієнт з₁₁ на другому ступені в 4-16 разів більший, ніж на першому з₁. Це зумовлює високу ефективність роботи фільтрів при їх вторинному насиченні (А_дод.) у безреагентному режимі (990 > 699 мг/см²) в 1,4 рази вищу, ніж фільтрування через чистий фільтр. Повна ємність фільтру, що спочатку працює як другий, а потім як перший ступінь очистки дорівнює 894+990 = 1884 мг/см², що вдвічі перевищує максимальну кількість домішок, яка може бути затримана на першому ступені при уведені всієї дози реагенту перед ним - 926 мг/см². При цьому вдвічі зменшуються витрати промивних вод. На такий спосіб очищення води від завислих і колоїдних домішок отримано патент України.

У роботі виконано комплексне дослідження базальтового піску і показано, що це механічно міцний, довговічний матеріал, який має достатню хімічну стійкість і кращі гідравлічні та структурні характеристики у порівнянні з кварцовим піском і керамзитом (табл. 3).

Таблиця 3.

Структурні та гідравлічні характеристики зернистих матеріалів

Матеріал заванта-ження	Діаметр зерен d, мм	Пористість,m0	Зовнішня пи-тома повер-хня, щ0, см-1	Гідравліч-ний уклін, i0	Коефіцієнт форми зерен
Кварцовий пісок	1,0-1,25	0,371	37,61	0,180	1,15
Керамзит	1,0-1,25	0,449	40,12	0,123	1,40
Базальт	1,0-1,25	0,517	47, 28	0,105	1,88
ВМС	1,0-1,25	0,472	45,06	0,170	1,60

Лінійна швидкість фільтрування 5 м/год, температура води 20⁰C.

У табл. 4 наведено основні технологічні параметри цих фільтрів. Аналіз показує, що базальтовий пісок забезпечує більшу майже в 1,7 рази інтенсивність прилипання домішок до зернистої поверхні (в), при меншій інтенсивності відриву агрегатів осаду (б), а отже в 1,8 рази більшу міцність відкладень осаду (в/б) та вищу у 1,23 рази величину граничної насиченості відкладеннями (А), ніж кварцовий пісок. Таким чином, фільтр з базальтовою засипкою буде мати більш високу затримуючу здатність, що особливо характерно для фільтрів першого ступеню очищення, бо на них відбувається найбільше вилучення забруднень.

Таблиця 4.

Порівняльний аналіз технологічних характеристик фільтрів із базальтового та кварцового піску.

Зернистий матеріал	в	б	в/б	г	A	An?	h/t, м/год
Кварцовий пісок	0.2625	0.2343	1.119	81.363	0.492	0.183	0,16
Базальтовий пісок	0.4473	0.2273	1.968	95.101	0.606	0.313	0,12

Дк=60 мг/дм³, d=1,00-1,25мм, v=6 м/ч.

Впровадження високоефективного і дешевого базальтового піску, який є відходом базальтового виробництва, у практику водоочищення та доочищення стічних вод відкриває широкі перспективи інтенсифікації роботи фільтрувальних споруд.

У дисертаційній роботі показано доцільність комбінації фільтруючих матеріалів з високою міжзерновою пористістю та зовнішньою питомою поверхнею (базальтового піску) на попередніх стадіях очищення води, а також селективними адсорбційними властивостями - вугільно-мінерального сорбенту (ВМС) на завершальних етапах. Проведено комплексне дослідження ВМС як зернистої засипки фільтрів.

У табл. 3 наведено структурні та гідравлічні характеристики ВМС. Технологічні характеристики визначались у процесі безреагентного і реагентного очищення води. При безреагентному фільтруванні суспензії, яка містить гумусові домішки, стабільність яких було знижено добавкою електроліту (1,2 г/дм³ хлориду калію), ефект від ВМС у 1,5-7,0 разів більший, ніж для керамзиту, при цьому спостерігалося зниження концентрації іонів калію, що пов'язано з високими катіонообмінними властивостями ВМС. У реагентному режимі роботи установки двоступеневого фільтрування на другому ступені порівнювали ВМС із кварцовим піском, ВМС забезпечує кращу якість фільтрату на 20-40 %, і збільшує тривалість фільтроциклу в 1,3 рази. Завдяки тому, що ВМС являє собою мінеральну матрицю, поверхня якої модифікована активованим вуглецем, його доцільно використовувати для глибокого вилучення молекулярно-розчинних нафтопродуктів.

Нафтоємність ВМС у статичних умовах в 2,8 рази більша, ніж у антрациту, але в 1,5 рази менша, ніж у АГ - 3. Перевагою ВМС над активованим вугіллям є його низька собівартість і доступність, оскільки він є відходами перколяційного очищення нафтопродуктів.

У четвертому розділі дисертації проведено теоретичні дослідження прямоточного багатоступеневого фільтрування шляхом побудови математичної моделі цього процесу з урахуванням того, що префільтри працюють за межею захисної дії їх зернистого завантаження, а наступні ступені працюють у режимі надходження суспензії змінної концентрації, та ще з частинками, які мають знижені адгезійні властивості. В основу моделі покладено систему рівнянь:

матеріального балансу:

, (1)

та лінійної кінетики масообміну:

, (2)

де n_ei - ефективна пористість і-того ступеню, С_i - об'ємна концентрація зважених і колоїдних домішок води, t - тривалість роботи фільтру, V - швидкість фільтрування, S_i - об'ємна концентрація осаду у зернистому завантаженні (в долях порового простору), z_i - координата від поверхні завантаження для і - того ступеню, б_і , в_і - приведені коефіцієнти швидкості прилипання та відриву частинок суспензії.

Граничні на вході та початкові умови:

(3)

При цьому використовуються виключно безрозмірні величини, а саме:

, (4)

де n₀ ? початкова пористість, L ? загальна висота зернистого шару завантаження усіх ступеней у багатоступеневій установці, L_і ? висота зернистого шару завантаження у і - тому ступеню.

У результаті розв'язання задачі (1-3) для триступеневого фільтру, що працює у проточно-циклічному режимі знайдено функції розподілення осаду по висоті першого, другого та третього фільтрів. Так для останнього при

(5)

Отримано вирази для відносної концентрації фільтрату на виході з першого ступеню, яка до того ж є вхідною концентрацією до другого ступеню, а також відносної концентрації фільтрату на виході з другого ступеню, яка є вхідною концентрацією до третього ступеню. Для практики більш важливою є формула для відносної концентрації фільтрату третього ступеню, яка показує якість очищеної води:

, (6)

де: ? функції Беселя уявного аргументу першого роду, r - го порядку.

Аналіз результатів експлуатації установки у безреагентному проточно-циклічному режимі показав, що використання одного непромитого фільтру (третього в якості першого ступеню) практично не впливає на термін нового фільтроциклу (рис. 7).

Рис. 7. Залежність якості фільтрату від тривалості роботи триступеневої установки: 1?6 теоретичні криві, ?,^,¦ ? експериментальні точки; 3, 6 ? для чистих фільтрів, 2, 5 ? при переключенні третього ступеню без регенерації у режим роботи першого ступеню, 1, 4 ? при переключенні другого і третього ступеню без регенерації у режим роботи першого і другого ступеню; 1 ? 3 для 4 ? 6 для

Урахування трансформації адгезійних властивостей суспензії проводили прийнявши коефіцієнти б и в у вигляді функцій:

(7)

де е - коефіцієнт швидкості зниження адгезійної здатності частинок, причому . Розв'язок системи рівнянь зміни об'ємної концентрації та осаду у міжзерновому просторі представимо у вигляді рядів, причому можна обмежитися двома першими членами:

. (8)

У результаті рішення рівнянь (8) визначена відносна об'ємна концентрація зважених домішок на виході з багатоступеневої установки :

. (9)

Застосування методу малого параметру забезпечує близькість цього виразу до точного. Виконано порівняльний аналіз результатів розрахунків за строгими формулами з використанням пакету програм матаналізу Mathcad і експериментальних даних, які були отримані у результаті експлуатації триступеневої установки. Близьке відносне розташування експериментальних точок і теоретичних кривих свідчить про коректність математичних моделей.

Динаміка відносних втрат напору визначалась для вихідної (е=0) і трансформованої суспензії (е=0,001) за формулою:

(10)

де q ? емпірична константа.

Розрахунки експериментальних даних показали, що для вихідної суспензії слід приймати q=3, а для трансформованої суспензії q=4.

Запропоновано алгоритм інженерних розрахунків на основі даної теоретичної моделі.

У п'ятому розділі представлено дві технології прямоточного багатоступеневого фільтрування через зернисті завантаження. Одна з них призначена для отримання високоякісної питної води з поверхневих джерел водопостачання, які характеризуються колірністю до 120 град. та високою каламутністю до 300 мг/дм³. В цій технології реалізується проточно-циклічний спосіб експлуатації багатоступеневих фільтрів з уведенням коагулянту перед другим ступенем. Техніко-економічні розрахунки показали, що заміна завантаження фільтру із кварцового піску базальтовим піском дозволяє в 1,4 рази збільшити швидкість фільтрування, що забезпечує зростання продуктивності фільтрувальної станції на 38,6 %. Експлуатація фільтрів у реагентному проточно-циклічному режимі відкриває можливість збільшити практично у 2 рази ємність завантаження по забрудненням, а також удвічі зменшити витрати промивної води.

Друга технологія призначена для доочищення дощових і промислових стічних вод, що мають завислі домішки, а також емульсовані та молекулярно-розчинні нафтопродукти, вона передбачає безреагентне фільтрування через ряд фільтрів (від 2 до 5 штук) з шаром завантаження (від 0,3 до 2 м). Запропоновано комбінацію базальтового піску на попередніх стадіях та ВМС на заключному етапі очищення, що забезпечує глибоке вилучення домішок усіх трьох типів дисперсності. Видано рекомендації інституту “Хімнафтомашпроект”, які закладено в проекти споруд доочищення промислово-дощових стічних вод (продуктивність 60 м³/год) на таких промислових підприємствах: компресорний завод і завод “Холодмаш” у м. Мелітополі, Бердичівський завод “Прогрес”, заводи “Дніпротяжбуммаш” і “Полімермаш” у м. Дніпропетровську.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

На підставі аналізу літературних даних встановлено, що головною перевагою багатоступеневих очисних фільтрів є можливість прийняття заходів для інтенсифікації їх роботи на окремих стадіях фільтрування.

Досягнуто суттєве підвищення ефективності роботи установок багатоступеневого фільтрування за рахунок використання фізичних та хімічних методів інтенсифікації, а саме обробки води реагентами - коагулянтами і флокулянтами, механічного перемішування суспензії на ступенях, визначено доцільні режими їх реалізації.

Встановлено явище зниження адгезійної активності вторинних частинок у процесі фільтрування при експлуатації фільтрів попереднього очищення поза межею захисної дії їх зернистих завантажень.

Виконано динамічну зарядку поверхні зернистого матеріалу коагулянтом у результаті експлуатації двоступеневої установки за проточно-циклічною схемою, що дозволяє збільшити практично у 2 рази ємність завантаження по забрудненням, а також удвічі зменшити витрати промивної води.

На основі запропонованої і реалізованої математичної моделі процесу багатоступеневого фільтрування через зернисті завантаження розроблено метод розрахунку основних технологічних характеристик багатоступеневих установок з урахуванням зниження адгезійних властивостей частинок суспензії. Проведено кількісний аналіз наслідків експлуатації фільтрів у проточно-циклічному режимі.

Проведено комплексні дослідження нового фільтруючого матеріалу - базальтового піску та вугільно-мінерального сорбенту в якості зернистих завантажень фільтрів. Показали їх високу ефективність і науково обґрунтували доцільність комбінації базальтового піску на попередніх ступенях очищення та вугільно-мінерального сорбенту на завершальних стадіях очищення води.

Розроблено експрес-методику визначення раціонального перерозподілу коагулянту між ступенями у багатоступеневих фільтрах, що дозволяє гнучко корегувати реагентну обробку води в залежності від змін її вихідної якості. Методика пройшла виробничі випробування на природній воді р. Вуж і впроваджена на станції двоступеневого фільтрування м. Коростень.

Запропоновано технологічну схему отримання питної води з поверхневих джерел водопостачання двоступеневим фільтруванням з проміжним уведенням реагентів і експлуатацією фільтрів у проточно-циклічному режимі.

Розроблено технологічну схему безреагентного доочищення промислових і дощових стічних вод з вмістом завислих домішок (до 100 мг/дм³) та емульсованих нафтопродуктів (до 50 мг/дм³) багатоступеневим фільтруванням через завантаження з базальтового піску і вугільно-мінерального сорбенту.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Шевчук Е. А. Целесообразность неполной регенерации зернистой загрузки при двухступенном фильтровании / Н. В. Ярошевская, Е. А. Шевчук, Л. А. Кульский // Химия и технология воды. - 1987. - Т. 9, № 6. - С. 549-551.

Особистий внесок Шевчук О. О. полягає у проведенні експериментальних досліджень, участь у розробці рекомендацій з регенерації зернистих завантажень.

2. Шевчук Е. А. Обработка воды коагулянтом при ее очистке в процессе двухступенного фильтрования / Н. В. Ярошевская, Е. А. Шевчук, Л. А. Кульский // Химия и технология воды.- 1989. - Т. 11, № 2. - С. 151-155.

Особистий внесок Шевчук О. О. полягає у експериментальному визначенні раціональних режимів реагентної обробки води на окремих етапах її очищення.

3. Шевчук Е. А. Интенсификация двухступенного фильтрования с применением угольно-минерального сорбента / Л. А. Кульский, Ю. И. Тарасевич, Е. А. Шевчук, З. Г. Иванова // Химия и технология воды. - 1990. - Т. 12, № 1. - С.15-18.

Особистий внесок Шевчук О. О. полягає у визначенні структурних, гідравлічних і технологічних характеристик ВМС як зернистого завантаження фільтрів.

4. Шевчук Е. А. Повышение задерживающей способности фильтров в двухступенных схемах фильтрования / Л. А. Кульский, Н. В. Ярошевская, Е. А. Шевчук // Химия и технология воды. - 1991. - Т. 13, № 3. - С. 239-241.

Особистий внесок Шевчук О. О. полягає у проміжному уведенні коагулянту при експлуатації двоступеневої установки у проточно-циклічному режиму.

5. Шевчук Е.А. Применение базальтового песка для интенсификации фильтрационной очистки воды / А. А. Бочманов, Е. А. Шевчук, Ю. В. Большак, В. В. Гончарук // Химия и технология воды. - 1996. - Т. 18, № 6. - С. 655-661.

Особистий внесок Шевчук О. О. полягає у проведенні експериментальних досліджень фізико-хімічних і технологічних властивостей базальтового піску.

6. Шевчук Е. А. Исследование технологических и электрокинетических свойств нового фильтрующего материала / Е. А. Шевчук, Ю. Ф. Дейнега // Вопросы химии и хим. технологии. - 1999. - № 1. - С. 377-379.

Особистий внесок Шевчук О. О. полягає у розробці хімічного модифікування базальту та дослідженні його електрокінетичних властивостей.

7. Шевчук Е. А. Теоретические исследования закономерностей процесса фильтрования малоконцентрированных суспензий через зернистые загрузки / В. В. Гончарук, Е. А. Шевчук, Э. В. Галинкер // Вопросы химии и химической технологии.-2001.-№ 6.- C.159-161.

Особистий внесок Шевчук О. О.: участь у розробці теоретичної моделі процесу фільтрування та програми розрахунків на ПК.

8. Шевчук Е. А. Технология прямоточного фильтрования природных и сточных вод через зернистые загрузки / Е. А. Шевчук, А. В. Мамченко, В. В. Гончарук // Химия и технология воды.- 2005.- Т. 27, № 4.- С. 369-384.

Особистий внесок Шевчук О. О. полягає у проведенні критичного аналізу літературних джерел та написанні оглядової статті.

9. Шевчук Е. А. Интенсификация процесса многоступенного фильтрования за счет перемешивания промежуточного фильтрата / Е. А. Шевчук, А. В. Мамченко, В. Л. Поляков // Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки. - Київ, 2007. - Вип. 9. - С. 11 - 17.

Особистий внесок Шевчук О. О. полягає у дослідженні впливу механічного перемішування фільтрату на ефективність роботи триступеневої установки.

10. Шевчук Е. А. Расчет ступенного фильтрования суспензий через зернистые загрузки / В.Л. Поляков, Е.А. Шевчук // Вісник Нац. університету водного господарства та природокористування.- Рівне, 2007.- Вип. 4 (40), ч.2.- С.544-553.

Особистий внесок Шевчук О.О. полягає в участі у розробці моделі багатоступеневого фільтрування з урахуванням проточно-циклічного режиму.

11. Шевчук О. О. Методика визначення розподілу реагентів на окремих етапах очищення води в багатоступеневих зернистих фільтрах / О. О. Шевчук, В. Л. Поляков // Вісник КНУТД. - 2008, № 1. - С. 145-148.

Особистий внесок Шевчук О. О. полягає у розробці експрес-методики визначення раціонального перерозподілу реагентів у багатоступеневих фільтрах.

12. Shevchuk O. Direct bi-stage filters. Operation experience and methods for improving filtration / O. Shevchuk // Problems in Fluid Mechanics and Hydrology : Internat. Conf., June 23-25, 1999.: proceed. - Prague (Czech Repub.), 1999.-V.2, P.534-539.

13. Shevchuk O. O. Mathematical description of multistage filtration / O.O.Shevchuk // Filtration and Separation : the 2^nd European Conf., Oct. 12-13, 2006. : proceeding. - Compiegne (France), 2006. - P .259-265.

14. Shevchuk О.О. Absorption properties of modified filtration materials in water treatment / Yu. I. Tarasevich, Z. N. Shkavro, O. O. Shevchuk, Yu. L. Zub // Combined and hybrid adsorbents : Fundamentals and Applications. ? Springer, 2006. - P. 207-212.

Особистий внесок Шевчук О. О. полягає у визначенні адсорбційних властивостей модифікованих фільтруючих матеріалів у динамічних умовах.

15. Шевчук Е.А. Повышение эффективности коагуляционной очистки высокоцветных вод на двухступенчатых фильтрах (на примере водопроводной станции г. Коростень) / Е. А. Шевчук // Коллоидная химия в решении проблем охраны окружающей среды : междунар. конф., 15-17 ноября 1994 г. : тезисы докл. - Минск, 1994. - С. 68-69.

16. Shevchuk O. O. The mathematical description of two-stage filters / O. O. Shevchuk

// Theoretical and Experimental Studies of Interfacial Phenomena and their Technological Applications : the VIII Ukrainian - Polish Symposium, Sept. 19-24, 2004. : abstracts - Оdesa, 2004. - P. 300-302.

17. Shevchuk O. O. Hydraulic calculations of the direct multistage filters / O. O. Shevchuk // Theoretical and Experimental Studies of Interfacial Phenomena and their Technological Applications : the IX Polish - Ukrainian Sympоz., Sept. 5-9, 2005. : abstracts - Sandomierz, Wolska Milanowska (Polаnd), 2005. - P. 250-253.

18. Пат. 1000 Україна, МКИ С 02F 1/52, B 01 D 37/00. Спосіб очистки води від завислих і колоїдних домішок / Ярошевська Н.В., Шевчук О.О., Кульський Л.А., Сєрая Т.С.; опубл. в бюл. Промислова власність. - 1993. - № 3. - С. 58.

Особистий внесок Шевчук О. О.: запропоновано проміжне введення коагулянту при роботі двоступеневих фільтрів у проточно-циклічному режимі.

АНОТАЦІЯ

Шевчук О.О. Інтенсифікація роботи багатоступеневих фільтрів з зернистим завантаженням. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю - 05.23.04. - водопостачання, каналізація. - Київський національний університет будівництва та архітектури, Київ, 2008.

Виконано інтенсифікацію роботи швидких фільтрів за рахунок хімічних і фізичних методів обробки води на окремих етапах її очищення. Запропоновано експрес-методику визначення раціонального розподілу необхідної для очищення води дози коагулянту між ступенями фільтрів. Встановлено явище динамічної модифікації завантаження при уведені коагулянту перед другим ступенем очищення під час експлуатації двоступеневих фільтрів у проточно-циклічному режимі. На його основі запропоновано нову технологію очищення природних вод від завислих і колоїдних домішок. Проведено комплексні дослідження фізико-хімічних, структурних, гідравлічних, технологічних властивостей базальтового піску та вугільно-мінерального сорбенту. Розроблено технологію безреагентної сепарації дощових стічних вод на основі комбінації цих фільтруючих матеріалів на ступенях. Запропоновано удосконалену математичну модель багатоступеневого фільтрування для розрахунків основних технологічних параметрів роботи фільтрів.

Ключові слова: прямоточне багатоступеневе фільтрування, швидкий фільтр із зернистим завантаженням для очищення води, фільтрат, фільтроцикл, коагулянт, флокулянт, адгезія, режими експлуатації.

АННОТАЦИЯ

Шевчук Е. А. Интенсификация работы многоступенных фильтров с зернистой загрузкой. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности - 05.23.04. - водоснабжение, канализация. - Киевский национальный университет строительства и архитектуры, Киев, 2009.

Исследованы основные закономерности процесса многоступенного фильтрования через зернистые загрузки. Впервые установлено явление трансформации физико-химических свойств суспензии при работе фильтровальных сооружений далеко за пределом защитного действия их зернистых загрузок, т. е. снижение адгезионной активности вторичных частиц (оторвавшихся агрегатов, под действием гидродинамических сил проходящего потока воды) в процессе фильтрования. За счет рационального использования химических и физических методов обработки воды (введение реагентов - коагулянтов и флокулянтов, механического перемешивания) выполнено воздействие на адгезионные свойства частиц суспензии, что обеспечило интенсификацию работы скорых фильтров на отдельных этапах очистки. Разработано экспресс-методику определения рационального перераспределения небходимой для очистки воды дозы коагулянта между отдельными ступенями фильтров. Исследовано явление динамической модификации загрузки при введении коагулянта перед второй ступенью фильтров и эксплуатации двухступенной установки в проточно-циклическом режиме. На основе этих работ запатентован способ очистки воды от взвешенных и коллоидных примесей и разработана новая технология очистки природных вод средней цветности и мутности.

Проведены комплексные исследования физико-химических, структурных, гидравлических, технологических свойств базальтового песка и угольно-минерального сорбента. Обоснована целесообразность использования базальтового песка, характеризующегося высокой межзерновой пористостью и внешней удельной поверхностью, на предварительных стадиях очистки, и УМС, который обладает высокими сорбционными и ионообменными свойствами, на заключительной стадии фильтрования для глубокого извлечения из воды примесей ионной и молекулярной степени дисперсности. На основе комбинации этих новых материалов разработана технология безреагентной очистки промышленных и ливневых сточных вод.

В результате теоретических исследований предложена усовершенствованная математическая модель многоступенного фильтрования через зернистые загрузки, которая учитывает трансформации свойств частиц суспензии при эксплуатации префильтров за пределом защитного действия их зернистых загрузок. Проведен количественный анализ последствий работы фильтров в проточно-цикличном режиме.

Ключевые слова: прямоточное многоступенное фильтрование, скорый фильтр с зернистой загрузкой для очистки воды, фильтрат, фильтроцикл, коагулянт, флокулянт, адгезия, режимы эксплуатации.

...