CC BY
13ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ МАЛОМУТНЫХ ЦВЕТНЫХ ВОД
Чудновский Семен Матвеевич
кандидат техн.наук, доцент, Вологодский государственный университет, г.Вологда
Лихачева Ольга Ивановна
старший преподаватель, Вологодский государственный университет, г.Вологда
Одинцов Владимир Васильевич кандидат техн.наук, доцент, Вологодский государственный университет, г.Вологда
INTENSIFICATION OF TREATMENT PROCESSES TURBIDITY AND WATER COLOR
Chudnovsky Semen, Candidate technology sciences, associate professor, Vologda State University, Vologda Likhacheva Olga, senior lecturer, Vologda State University, Vologda
Odintsov Vladimir, Candidate technology sciences, associate professor, Vologda State University, Vologda АННОТАЦИЯ
В данной работе рассматривается возможность применения принципиально новых автоматических схем управления процессами подготовки питьевой воды с использованием способов и устройств, разработанных в Вологодском государственном университете. ABSTRACT
This paper explores the possibility of using new automation schemes management processes training drinking water using methods and devices developed in the Vologda state University.
Ключевые слова: очистка природной воды, коагуляция, дзета-потенциал. Keywords: clean natural water, coagulation, Zeta-potential.
Большинство технологических схем водоподго-товки, применяемых в Северо-Западном и других регионах России, являются громоздкими, сложными и практически неуправляемыми. Отсутствует возможность следить за ходом процесса коагуляции и осаждения коагулированной взвеси в режиме реального времени, а, следовательно, невозможно обеспечить оперативное управление процессами коагуляции. В результате себестоимость очищенной воды высокая, а качество воды низкое. В очищенной воде содержатся повышенные концентрации остаточных реагентов, что, естественно, неблагоприятно сказывается на здоровье населения. Кроме того, основными недостатками применяемых методик определения показателей качества воды при коагуляции являются:
а) большие затраты времени на проведение пробного коагулирования;
б) результаты анализа проб воды, получаемых в лаборатории, часто не соответствуют реальным условиям непосредственно в блоках сооружений;
в) низкая точность получаемых результатов не позволяет считать их достоверными.
По имеющейся классификации к маломутным высокоцветным поверхностным водам относятся воды, в которых максимальные значения взвешенных веществ менее 50 мг/л и цветность более 120 градусов по платиново-кобальтовой шкале [1]. Если мутность воды определяется содержанием в ней частиц минерального происхождения (ил, песок, глина и т.п.), то цветность воды - только веществами органического характера (гуминовыми и дубильными веществами). Как правило, органический состав такой воды формируется при участии почвенного и торфяного гумуса, болотного питания рек, разложения планктона и почвенной растительности в водохранилищах и озерах. Органические коллоиды в природных водах, прежде всего гумусовые вещества, придают воде желто-коричневую окраску различной интенсивности в зависимости от их свойств и количественного содержания. Цветность является одним из основных физических органолеп-тических показателей качества воды и ограничивается санитарными нормами - 20 градусами платиново-кобальто-
вой шкалы (ПКШ). Высокое содержание органических веществ в воде придаёт ей затхлый привкус и неприятный запах.
Самым распространенным способом очистки цветных вод является коагуляция. Процесс коагуляции является практически единственным методом очистки воды от мутности, цветности, органических и неорганических, природных и антропогенных загрязнений (взвешенных, коллоидных и растворенных). И от того, как осуществляется этот процесс на водоочистной станции, в основном зависит качество питьевой воды.
При правильно проведенном процессе коагуляции и осветлении воды можно полностью удалить взвешенные вещества, снизить цветность воды до необходимого уровня, уменьшить концентрацию общих органических загрязнителей, характеризуемых показателем перманга-натной окисляемости, на 50-60 %. При коагулировании удаляются ионы тяжелых металлов, а также истинно растворенные микрозагрязнения, такие как СПАВ от 30 до 100%, фенолы, амины, нефтепродукты, пестициды от 90 до 100 % и радиоактивные вещества на 70- 90%.
Изменение качества исходной воды по сезонам года требует оперативного, а в ряде случаев радикального изменения режима обработки воды. В результате, во многих случаях, качество очищенной на водоочистных станциях воды не отвечает нормативным требованиям по ряду показателей.
Как правило, наибольшие трудности с проведением коагулирования воды возникают в паводковый период, когда вода имеет низкую температуру и резко возрастает количество загрязнений и, соответственно, возрастает нагрузка на очистные сооружения.
Следовательно, для решения проблем, связанных с надёжным обесцвечиванием маломутных цветных вод, требуется гибкое управление физико-химическими процессами коагуляции. Для этого необходимо:
1. Обеспечить оперативный контроль ключевых входных и выходных параметров процессов коагуляции.
2. Обеспечивать оперативное определение значений факторов, оказывающих наибольшее влияние на
ход процессов коагуляции (дзета - потенциал, концентрация коллоидных примесей, температура воды и другие).
Первый вариант гибкого управления второй стадии процесса контактной коагуляции заключается в установлении зависимости между эффективностью процесса коагуляции и содержанием остаточного реагента, например, алюминия в очищенной воде. Выполненные исследования показали, что такая зависимость существует.
Исследования проводились лабораторными методами, мы определяли: исходную цветность воды, поступающей на водоочистные сооружения п.Надеево Вологодской области, цветность после очистки; затем по исходной и полученной в результате очистки цветности определяли эффективность процесса коагуляции.
Э = (Цисх - Цпо)/ЦИсх*100%,
(1)
Цисх - исходная цветность воды, поступающей на ВОС, град ПКШ;
Цпо - цветность воды после очистки, град ПКШ.
Кроме того, мы исследовали и сопоставляли три варианта подбора дозы коагулянта для обесцвечивания воды:
1. Доза коагулянта по щелочи.
2. Доза коагулянта расчетная - по СНиП 2.0402-84.
3. Доза коагулянта по дзета-потенциалу. Исследования показали, что самой эффективной
является доза коагулянта, определенная по дзета-потенциалу [2]. При этой оптимальной дозе коагулянта остаточный алюминий оказался самым низким (ниже нормы, установленной Всемирной Организацией Здравоохранения), а эффективность процесса коагуляции высокой. На рисунке 1 приведен график зависимости эффективности процесса коагуляции от остаточного алюминия.
где Э - эффективность процесса коагуляции, %;
Зависимость эффективности процесса коагуляции от остаточного алюминия
Е
Норма остаточного АI = 0,3 5 мг/л, у стан овл ен мая ВОЗ
-э
- А1ост
| 0 12 3 4 5 о 7 8 9 1« 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Дата
Рисунок 1. График зависимости эффективности процесса коагуляции от остаточного алюминия
Таким образом, на данном этапе исследований, установив ряд зависимостей, мы выбрали оптимальную методику определения дозы коагулянта (по дзета-потенциалу), при которой эффективность процесса коагуляции является наиболее высокой, а остаточный алюминий низким.
В процессе дальнейших исследований [3] был разработан новый способ очистки маломутных цветных вод [4]. Для осуществления этого способа предварительно воду подвергают напорной флотации в течение не менее 15 минут при содержании воздуха в водовоздушной смеси не менее 1,5% от объема обрабатываемой воды, давлении не менее 0,6 МПа в напорной емкости и выдерживают не менее 10 мин, после чего смесь вводят в содержащую коагулянт очищаемую воду, толщина слоя которой не должна быть менее 1 м. Способ обеспечивает сокращение расхода коагулянта - сульфата алюминия в 3-5 раз, причем содержание остаточного алюминия в очищенной воде снижается в 2 раза и уменьшается время на осуществление коагуляции воды.
Наше устройство для очистки воды, включающее смеситель, контактный осветлитель, трубопроводы подачи исходной, промывной и очищаемой воды, трубопроводы отвода промывной и очищенной воды, распределительную систему из перфорированных труб, поддержива-
ющий слой, фильтрующий слой и переливной желоб, дополнительно содержит датчики остаточного коагулянта на трубопроводе подвода очищаемой воды, над поддерживающим слоем и в объеме фильтрующей загрузки; датчики мутности и цветности на трубопроводе исходной воды и на выходе воды из контактного осветлителя; датчик щелочности на трубопроводе подачи исходной воды; блок автоматического управления, соединенный проводниками с датчиками остаточного коагулянта, цветности, мутности, щелочности; седиментометр, установленный на выходе воды из контактного осветлителя, соединенный проводниками с блоком автоматического управления. Установленные на всех трубопроводах задвижки являются электрифицированными и также связаны с блоком автоматического управления. На рисунке 2 показана схема предлагаемого устройства.
На первом этапе процесса коагуляции, в контактных осветлителях, вода проходит барабанные сетки или микрофильтры и смеситель, где смешивается с раствором коагулянта. Управление первым этапом мы будем осуществлять по способу регулирования процесса коагуляции воды. Исходная вода подается на очистные сооружения. Перед началом очистки производятся измерения показателей качества воды. Определяется необходимая доза хлора на основании величины ХПК (для предварительного хлорирования). После того, как вода проходит
барабанные сетки или микрофильтры, перед основными очистными сооружениями, с помощью дозатора вводится определенная доза хлора. Затем производятся экспресс-измерения электрофоретической скорости движения частиц взвеси сверху вниз и сравнения ее с величиной электрофоретической скорости, соответствующей нижнему порогу коагуляции. На основании данных показаний происходит определение первоначальной дозы коагулянта для пробы исходной воды, поступающей в смеситель, и последующее корректирование этой дозы в зависимости от изменения агрегативной устойчивости взвеси, которое производят периодически в режиме реального вре-мени[5].
После первого этапа процесса коагуляции вода поступает в контактный осветлитель. Производится экспресс
- контроль величины остаточного коагулянта в воде, поступающей в контактный осветлитель и в объеме его фильтрующей загрузки (не менее чем в двух уровнях), который необходим для регулирования скорости фильтрования. На основании экспресс-контроля цветности, мутности и щелочности исходной воды, а также цветности и мутности воды на выходе из контактного осветлителя производится переключение с режима фильтрования на режим промывки. Производится седиментационный экспресс анализ взвеси на выходе воды из контактного осветлителя, который необходим для регулирования времени и интенсивности промывки. После этого вода хлорируется и поступает в резервуар чистой воды (РЧВ). Схема гибкого управления процесса коагуляции в контактном осветлителе [6] представлена на рисунке 3.
Рисунок 2. Схема устройства
1 - трубопровод подачи исходной воды; 2,11,13, 25,29 - электрифицированные задвижки; 3, 26 - датчики мутности; 4, 27 - датчики цветности; 5 - датчик щелочности; 6,10 - датчики электрофоретической скорости; 7 - смеситель, 8 - трубопровод подачи очищаемой воды; 9,19,20 - датчики остаточного коагулянта; 12 - трубопровод подачи промывной воды; 14 - корпус контактного осветлителя; 15 - нижний карман КО; 16 - поддерживающий слой; 17 - распределительная система из перфорированных труб; 18 - фильтрующий слой; 21 - переливной желоб; 22 - седиментометр; 23 - верхний карман КО; 24 - трубопровод отвода очищенной воды; 28 - трубопровод отвода промывной воды; 30 - дозатор коагулянта; 31 - блок автоматического управления.
Рисунок 3. Схема гибкого управления процессами контактной коагуляции воды: Д - дозатор, Иэ - датчик электрофоретической скорости, Щ - датчик щелочности, Ц - датчик цветности, М - датчик мутности, Кост - датчик остаточного коагулянта, См - седиментометр, АКВ - анализатор качества воды.
Литература
1. Чудновский С.М. Улучшение качества природных вод: Учеб.пособие /С.М. Чудновский Вологда: ВоГУ, 2014.- 182с
2. Чудновский С.М. Определение оптимальной дозы коагулянта по дзета - потенциалу взвешенных в воде частиц / С.М Чудновский, В.М.Ропот, Л.Л. Ин-дричан //Мелиорация и водное хозяйство: экспресс - информация. Серия 3. Обводнение и сельскохозяйственное водоснабжение. Вып. 10. - М. 1987. - С.12-17.
3. Миронова Н.Л. Применение напорной флотации для интенсификации процессов коагулирования маломутных цветных вод: Автореф.дис.канд. техн.наук:05.26.02 /Н.Л.Миронова; Вологодский гос.тех.ун-т. - Вологда, 1999. - 20 с.
4. Патент №2142419 Российская Федерация. Способ очистки маломутных цветных вод / С.М. Чудновский, Н. Л. Миронова; заявитель и патентообладатель Вологодский гос. тех.ун-т. - Опубл.10.12.1999. - Бюл.№ 23 - С. 6.
5. 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 - С.9.
6. 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 - С.11.
ОЦЕНКА ЗАВИСИМОСТИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ТРАВМАТИЗМА ОТ ВРЕМЕНИ С НАЧАЛА РАБОТЫ ДО МОМЕНТА НАСТУПЛЕНИЯ НЕСЧАСТНОГО СЛУЧАЯ
(НА ПРИМЕРЕ ДИСТАНЦИИ ПУТИ КУЙБЫШЕВСКОЙ Ж.Д.)
Дементьева Юлия Васильевна
руководитель отдела охраны труда, аспирант кафедры, «Безопасность жизнедеятельности и экология»,
Самарского государственного университета путей сообщения, г. Самара
ASSESSMENT OF DEPENDENCE OF INDUSTRIAL INJURY RATE ON THE TIME FROM WORK STARTTILL THE ACCIDENT (of injured employees on Kuibyshev railway)
Dementieva Yulia, manager of department for working safety, postgraduate student chair, "Industrial Health and Safety and Ecology" Samara State University of Transport, Samara
АННОТАЦИЯ
В статье произведена оценка зависимости показателей производственного травматизма от времени с начала работы до момента наступления несчастного случая путем проведения многомерного статистического анализа и расчета степени корреляционной зависимости между средним показателем времени с начала работы до момента наступления несчастного случая и количеством работников, пострадавших от несчастных случаев на производстве в хозяйстве Дистанции пути Куйбышевской железной дороги в период с 2004 по 2013 год.
ABSTRACT
The article deals with dependence assessment of the industrial injury rate on the time from work start till the accident by statistic analysis and correlation dependence calculation between average rate from the work start till the accident and the quantity of injured employees on Kuibyshev railway in the period 2004-2013.
Ключевые слова: производственный травматизм, несчастный случай на производстве; путевое хозяйство, дистанция пути, время с начала работы до момента наступления несчастного случая; корреляционная зависимость.
Key words: industrial injuries, industrial accident, track service, track section, the time from work start till the accident, correlation dependence
Условия труда железнодорожников характеризуются потенциальным воздействием на них опасных производственных факторов. Это непосредственно связано с отраслевой спецификой функционирования железнодорожного транспорта, особенностями, сложностью и разнообразием производственных процессов, модернизацией применяемого оборудования и железнодорожного подвижного состава, а также инновационными технологиями производства.
Основным направлением государственной политики в области охраны труда, а также политики ОАО «РЖД», является обеспечение приоритета сохранения жизни и здоровья работников в процессе их производ-
ственной деятельности. В целях обеспечения превентивных мер по предупреждению производственного травматизма трудовым законодательством и отраслевыми стандартами системы управления охраной труда ОАО «РЖД» работодателям организаций, как одна из основных задач, вменена обязанность по обеспечению безопасных условий и охраны труда работников [1,2].
Путевое хозяйство - одна из основных и наиболее фондоемких отраслей железнодорожного транспорта, в которую входят железнодорожный путь со всеми его сооружениями и обустройствами. В путевом хозяйстве занята шестая часть работников железнодорожного транспорта [3].
