Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Водоснабжение, канализация

Диссертационная работа:

Ефремов, Роман Владимирович. Оптимизация использования процесса нанофильтрации при подготовке питьевой воды : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.04 / Ефремов Роман Владимирович; [Место защиты: ГОУВПО "Московский государственный строительный университет"].- Москва, 2011.- 166 с.: ил.

смотреть введение
Введение к работе:

Мембранные методы очистки воды - нанофильтрация и обратный осмос - имеют большие перспективы в области питьевого водоснабжения, поскольку позволяют одновременно и эффективно удалять из воды различные загрязнения: нитраты, аммоний, фториды, бор, стронций, мышьяк и др.

Мембранные методы используются в водоподготовке достаточно давно, но в основном их применение ограничивается промышленным водоснабжением при производстве умягченной и обессоленной технологической воды.

Это связано в первую очередь с тем, что мембранные методы до сих пор являются достаточно дорогостоящими как с точки зрения капитальных, так и эксплуатационных затрат. Кроме того, санитарные органы часто высказывают претензии к составу очищенной мембранами воды: обратноосмотические мембраны эффективно задерживают ионы всех солей, делая таким образом очищенную воду “слишком” обессоленной, не содержащей жизненно важных компонентов (кальция, фтора и т. д.).

Несмотря на эти недостатки, мембраны обладают бесспорным эффектом в задержании различных растворенных загрязнений. Поэтому задачей современных исследований, в том числе проведенных автором, стала разработка более дешевых, эффективных и надежных технологий подготовки питьевой воды с применением мембран. Необходимость совершенствования существующих мембранных технологий с целью упрощения технологических схем, уменьшения эксплуатационных затрат и достижения оптимального состава очищенной воды, составляет актуальность настоящей работы.

На протяжении ряда лет на кафедре Водоснабжения МГСУ и лаборатории улучшения качества воды НИИ ВОДГЕО велись исследования, позволяющие в зависимости от состава исходной воды подобрать эффективную технологию очистки, тип мембран и условия их работы.

Целью настоящей работы явилось решение актуальных задач для совершенствования мембранных технологий:

1. Исследование возможности “управления” составом очищенной воды, получения заданного эффекта очистки, подбор нужных типов мембран, определения условий их работы (величин давления, выхода фильтрата), а также прогнозирование многокомпонентных составов очищенной мембранами воды.

2. Разработка программы прогноза качества воды очищенной с помощью мембран, которая учитывала бы ухудшение ее качества с течением времени вследствие загрязнения мембран осадками (в частности, карбоната кальция). Такой прогноз необходим для определения времени работы установки до “проскока” в фильтрат нежелательных загрязнений – железа, бора, фторидов, аммония и др.

3. Совершенствование технологии мембранной очистки, в частности, предотвращение образования осадков малорастворимых в воде солей карбоната кальция с помощью дозирования в исходную воду ингибиторов. Для чего были проведены испытания дозирующих устройств (патронов–дозаторов) и экспериментальная оценка эффективности новых ингибиторов.

Описанные задачи были поставлены в практике отечественного водоснабжения впервые. Для их решения были специально разработаны и усовершенствованы экспериментальные методики оценки интенсивности осадкообразования на мембранах и методы обработки экспериментальных результатов. Полученные результаты позволили разработать рекомендации и программы для технологического расчета установок и их эксплуатации.

Методические подходы к решению поставленных задач, полученные данные и разработанные рекомендации, составляют научную новизну представляемой работы.

Научная новизна определяется следующими положениями:

- разработана экспериментальная методика прогноза состава очищенной воды, позволяющая определить концентрации ионов; Ca2+, Mg2+, Na+, SO42-, Cl-, HCO3-, а также ионов Fe2+ и F-;

- разработана программа прогноза изменения состава очищенной воды (концентраций различных ионов) с течением времени вследствие осадкообразования на мембранах;

- в качестве критерия работы мембранной установки и определения максимального периода времени ее работы до остановки для обслуживания предложено выбирать не снижение производительности мембран на 20-30% (как принято в современной практике), а ухудшение показателей очищенной воды (“проскок” ионов Fe2+ или F-);

- на примере технологических расчетов в соответствии с разработанной автором программой показано как от выбора различных типов мембран зависят технологические параметры установок (время “проскока” загрязнений) и эксплуатационные затраты.

Достоверность полученных результатов подтверждается опытом работы более 200 систем подготовки питьевой воды из подземных водоисточников с применением мембран. Методики проведения экспериментов опубликованы и опробованы для решения различных практических задач, определения составов очищенной воды и оценки эффективности различных мероприятий по предотвращению осадкообразования на мембранах.

На основании полученных результатов составлены программы, используемые для технологического расчета установок и оптимизации подбора мембран и рабочих условий эксплуатации систем. Одним из главных результатов представляемой работы является подбор мембран не только по технологическому принципу, (т.е. для достижения эффекта очистки и предотвращения отложений), но и на основе определения времени работы установки до “проскока” загрязнений, что позволяет значительно продлить время фильтроцикла (времени работы до проведения химических регенераций) и сократить затраты на реагенты (ингибиторы и моющие растворы) при сохранении требуемого качества воды в течение всего периода работы установки. Такой методический подход позволяет получить очищенную воду заданного качества при одновременной экономии эксплуатационных затрат, это определяет практическую ценность настоящей работы.

Обоснованность предлагаемых технологических решений подтверждается результатами лабораторных и пилотных исследований, а также опытом работы мембранных установок на ряде промышленных объектов.

Апробация работы и публикации.

Основные результаты данной работы были доложены:

- на VI традиционной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов. Строительство – формирование среды жизнедеятельности. Москва 21-22 мая 2003 г.

- на конференции “Опреснение и охрана окружающей среды”, Мальта, 4-8 мая 2003г.

- на всероссийской научной конференции “Мембраны-2004” Москва, 4-8 октября 2004г.

- на VII Международном форуме “Живая вода России-2006” Москва, 14-17 февраля 2006г.

- на VII Международном конгрессе “Вода: экология и технология” Москва, 30мая - 2 июня, 2006г.

- на VIII Международном конгрессе “Вода: экология и технология” Москва, 3 – 6 июня 2008г.

По теме выполненных исследований опубликовано 15 работ, в том числе 4 статьи в журнале, рекомендованном ВАК.

Реализация результатов исследований.

В результате работы разработаны “Рекомендации по применению нанофильтрационных мембран ОПМН для получения воды питьевого качества и расчета эксплуатационных показателей установок”, использованные ЗАО “Владипор” г. Владимир при реализации мембранных аппаратов нанофильтрации и обратного осмоса.

На защиту выносятся:

- результаты теоретических и экспериментальных исследований по прогнозированию состава воды, очищенной с помощью нанофильтрационных мембран ОПМН-К;

- рекомендации по выбору двухступенчатой схемы очистки подземной воды от бора, разработанные на основе выполненных автором экспериментальных исследований, использованные при разработке проекта и внедрения станции подготовки питьевой воды для месторождения Нижнее Хальчую города Нарьян-Мар;

- разработанная методика прогнозирования изменения состава очищенной воды с течением времени;

- методика подбора оптимальных условий работы мембранных установок при очистке воды от ионов бора;

- экспериментальная методика оценки эффективности ингибиторов в сухом виде;

- разработанные “Рекомендации по применению нанофильтрационных мембран ОПМН для получения воды питьевого качества и расчета эксплуатационных показателей установок”.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, приложения. 60 иллюстраций и 13 таблиц. Библиография включает 98 источников. Общий объем диссертации составляет 172 страницы.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net