CC BY
1УДК628.02
ИССЛЕДОВАНИЯ СКОРЫХ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ
КАРИМОВ ТАШМУХАМЕД ХАЛМУХАМЕДОВИЧ
Заведующей кафедры «Водоснабжение и водоотведение», к.т.н., доцент Кыргызский
государственный технический университет им. И.Раззакова, Бишкек, Кыргызстан
БАЙГАЗЫ КЫЗЫ НАЗИРА
Старший преподаватель кафедры «Водоснабжение и водоотведение» Кыргызский
государственный технический университет им. И.Раззакова, Бишкек, Кыргызстан
САБЫКЕНОВА НУРЖАН ЧЫНГЫСОВНА
Преподаватель кафедры «Водоснабжение и водоотведение» Кыргызский
государственный технический университет им. И.Раззакова, Бишкек, Кыргызстан
Аннотация: В данной статье рассмотрены вопросы современного состояния системы водоснабжения в Кыргызской Республике. Проанализированы теоретические модели фильтрования. Предложено последовательность выбора фильтрующего материала. Приведены показатели различных фильтрующих материалов. За эталонный материал принят традиционный кварцевый песок.
Ключевые слова: Система водоснабжения, модель фильтрования, фильтр, загрузка, кварцевый песок
Введение.
По мере роста антропогенной нагрузки на водные ресурсы, а следовательно и дополнительной необходимости учета экономико-экологического состояния водных объектов при рассмотрении решений, затрагивающих интересы не только ирригационно-энергетического строительства, но и использования подземных вод для водоснабжения республики, сложившаяся ситуация такова, что износ их превышает 70%, а остальные 30% требуют безотлагательного ремонта, восстановления или замены. Средства на эти цели отсутствуют так же, как и на новое строительство. Таким образом при фактическом изобилии водных ресурсов в республике, четко прослеживается надвигающаяся катастрофическая ситуация в водоснабжении как городов, так и малых населенных пунктов, сел, которая в случае непринятия соответствующих мер подорвет и без того пытающуюся выйти из экономического кризиса республику. Эта проблема решается путем создание новых технологии очистки природных и сточных вод с использованием местных материалы.
Кыргызстан стоит перед очень серьезными экологическими и социальными проблемами. На этом фоне, как никогда, в Кыргызской Республике развитие экономики тесно связано с проблемами окружающей среды, особенно остро эта связь ощущается в ключевых секторах, в сельском хозяйстве и горной промышленности - проблемы требуют быстрого решения. В то же время, существующие многие другие вопросы охраны окружающей среды могут быть в своем решении отодвинуты на два-три года или на более длительный срок.
Совершенствование технологии осветления воды фильтрованием необходимо осуществить на теоретической основе, т.е. на основе определяющей теоретической модели процесса и подтверждающий экспериментальными исследованиями.
Результаты исследование.
В данных исследованиях за основу принята теоретическая модель, разработанная в Новосибирском инженерно-строительном институте д.т.н., проф. A.M. Фоминых [18].
Для практической реализации принятого направления необходимо решить следующие задачи комплексных исследований:
1) выбрать и обосновать эффективный и экономичный фильтрующий материал;
2) разработать промышленную технологию его производства и обеспечить условия широкого применения;
3) исследовать и внедрить методику технологического моделирования и расчета процесса осветления воды фильтрованием в производственных условиях на станции очистки воды;
4) разработать конструкции фильтрующих загрузок скорых фильтров и контактных осветлителей и осуществить их производственные испытания;
5) разработать методику конструирования фильтрующих материалов загрузок и рассмотреть применение ЭВМ в расчетах процесса осветления воды фильтрованием;
6) обобщить и представить полученные результаты в виде предложений, рекомендаций и проекта нормативных положений;
7) внедрить результаты исследований и определить их технико-экономическую эффективность.
Интенсивная технология осветления воды фильтрованием для питьевых целей берет свое начало с 80-х годов XIX века, когда в США А. Хайатом был предложен и осуществлен в производственном масштабе принцип скорого фильтрования [2] Полученные при этом эмпирические закономерности и общие рекомендации вполне удовлетворили требования практики в течение длительного времени.
В конце 30-х годов XX веке в США была выполнена интересная работа Р.Эллиассена (R.Elliassen) [3]в которой предложены методика и техника экспериментальных исследований, схемы установки и фильтровального стенда.
В таблице 1. приведены показатели различных фильтрующих материалов. За эталонный материал принят традиционный кварцевый песок.
Таблица 1 - Показатели фильтрующих материалов
Фильтрую щий материал Пористость Коэффи циент формы Удельная поверхн ость, м-1 Относительные значения Значения йекр
^м/ ^кв.п W ^кв.п/ ¿м/ ^кв.п а = 0.05 а = 0.10 а = 0.15
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Кварцевый песок 0,41 1,17 4140 1,00 1,00 1,00 1,43 2,99 4,77
Дробленый антрацит 0,50 1,50 4140 1,00 1,11 1,19 2,55 5,33 8,50
Керамзитовый песок 0,46 1,29 4180 1,01 0,80 0,72 2,06 4,32 6,89
Керамзит дробленый 0,61 2,35 5500 1,33 0,60 0,54 4,39 9,20 14,67
Керамзит дробленый, после 6-8 лет эксплуатации 0,57 1,88 4850 1,17 0,61 0,51 3,82 8,00 12,77
Шунгизит недробленый 0,50 1,67 5010 1,21 0,81 0,81 2,30 4,80 7,67
Шунгизит дробл. 0,57 2,05 5290 1,28 0,66 0,61 3,50 7,32 11,67
Продолжение таблицы 1..
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Гранадиорит дробленый 0,79 1,90 5710 1,40 0,98 1,15 1,84 3,85 6,14
Базальтовое 0,89 2,95 5960 1,51 0,85 0,86 5,18 9,87 7,89
волокно
Гранитный песок 0,50 1,70 5100 1,23 0,83 0,83 2,25 4,72 15,82
Карирашен (вулканический шлак) 0,63 2,67 5910 1,43 0,60 0,56 4,70 9,85 15,71
Уголь 0,43 1,18 4140 1,00 1,00 1,00 1,42 2,89 4,76
Исследования базальтового волокна с целью использования его в качестве сырьевой базы для производства фильтрующего материала были проведены кафедрой «Водоснабжение и водоотведение» КГ УСТА и носили комплексный характер. Они содержали обследование месторождений, взятие проб с различных участков, определение наиболее пригодных к разработке карьеров, анализ и обобщение полученных результатов.
На территории Кыргызской Республики широко известны месторождения кварцевого песка на юге республики в районах Кок-Янгакского, Сулюктинского, Маркайского угольных месторождений. А в Чуйской области кварцевый песок - Ивановский, Васильевский карьеры в Иссык-Атинском районе (28). (Для сравнения некоторых показателей взят второй материал - уголь).
Исследования показателей и свойств фильтрующего материала из кварцевого песка можно провести на основе комплексного подхода к оценке фильтрующих материалов по следующей программе:
1) Определение показателей и свойств кварцевого песка: физико-механических, химической стойкости, санитарно-токсикологических;
2) Определение показателей зернистого слоя: геометрической структуры, гидравлических характеристик, касательных напряжений на поверхности зерен;
3) Определение технологических показателей фильтрующего слоя: скорости фильтрования, продолжительности фильтроцикла, грязеемкости;
4) Проведение производственных испытаний фильтрующего материала.
Испытания и анализы проведены в лаборатории кафедры «Водоснабжение и
водоотведение».
С, мг/л
С, мг/л 3 2 1
С, мг/л 3 2 1
С, мг/л 3 2 1
t1 = 2,0 мин С03 = 0,2 мг/л С02 = 0,25 мг/л С03 = 0,3 мг/л
7 8 9 10
арцевого песка (по Журба)
t1 = 1,5 мин; С03
t2 = 1,8 мин; С02
t2 = 2,0 мин; С03
Рис. 3 кривая осаждения возвещённых вещах р. Аламедин.
t1 = 1,5 мин; С03 = 0,22 мг/л t2 = 1,8 мин; С02 = 0,25 мг/л t2 = 2,0 мин; С03 = 0,15 мг/л
Выводы.
Существуют несколько методов интенсификации работы фильтров:
- фильтрование в направлении убывающей крупности зерен загрузки;
- применение различных способов предварительной обработки воды с целью увеличения плотности и прочности, задерживаемых фильтром загрязнений, более равномерного их распределения в толще фильтрующего слоя;
- применение для загрузки фильтров зернистых материалов с высокой межзерновой пористостью и развитой удельной поверхностью.
Каждый из методов обеспечивает повышение производительности в 1,5-3,0 раза. Все они получили инженерное воплощение и используются в водопроводной практике.
ЛИТЕРАТУРА:
1. АЛЕКСЕЕВ М.И., КУДРЯВЦЕВ А. В. Исследование глубины потока на конце водовода круглого сечения при свободном истечении /ЛИСИ: Исследования в области водоснабжения - Л., 1980 г.
2. БЕЗОБРАЗОВ Ю.Б., БУЛАНИНА Н.В. Соотношения между водным режимом и фоном нагрузкой рек Молдавии и Киргизии. /ЛИСИ: Новые методы и сооружения для водоотведения и очистки сточных вод. - Л: 1981 г.
3. БЕЛАН А.Е., ХОРУЖИИ П.Д. Проектирование и расчет устройств водоснабжения. -Киев: Будивельник, 1981 г.
4. БЕЛАН А.Е. Технология водоснабжения. - Киев: Наукова думка, 1985 г.
5. БЕНОВИНЦКИЙ ЭЛ., КАНЕВСКИЙ З.И. Водозаборные сооружения на зарегулированной реке. /Труды института «ВОДГЕО»: Водопропускные и водозаборные сооружения. М., 1988 г.
6. БОГОЛЮБОВ К С. КРАКОВСКИЙ Б.С. О некоторых особенностях устройства, проектирования и эксплуатации водозаборов подземных вод сифонного типа. /Труды института «ВОДГЕО»: Научные исследования в области инженерной гидрогеологии -гидрогеологические исследования водозаборов подземных вод и их защита от загрязнения. --М., 1979
7. ВИКТОРОВ Г.В., КУРГАНОВА В.В. Определение оптимальной регулирующей емкости резервуаров в системах водоснабжения. /ЛИСИ: Новые исследования по сетям и сооружениям систем водоснабжения. - Л., 1985
8. ВИКТОРОВ Г. В., КУРГАНОВА В. В. Системный анализ водозаборных сооружений поверхностных источников водоснабжения. /ЛИСИ: Новые разработки систем водоснабжения хозяйственно-питьевого и производственного назначения. - Л., 1987
9. Водозаборные и водопропускные сооружения. Тр. - М.1981 /Госстрой СССР, ВНИИ «ВОДГЕО».
10. Водопропускные и водозаборные сооружения Сб. науч. тр. /ВНИИ водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии. - М. ВНИИ ВОДГЕО,1988.
11. Водоснабжение и канализация населенных мест. Сб. науч, тр, /Отв, ред, СВЕРДЛОВ И.Ш. - М., 1981/ ЦНИИ ЭП инж. оборудования.
12. Вопросы водоснабжения и канализации населенных мест, жилых и общественных зданий (сб. статей) /Под ред. РЕПИНА Б.Н. -М.ЦНИИ ЭП инж. оборудования, 1979.
13. ГОЛЯКОВА Е.И.,КУРГАНОВ А.М. Влияние степени загрязнения на параметры втекания в сороудерживающие решетки водоприемных камер./ЛИСИ: Новые исследования по сетям и сооружениям систем водоснабжения - Л., 1985.
14. ГРИГОРЬЕВ А.А., Цыценко К.В. К вопросу учета атмосферных осадков. - В кн. «Вопросы водного хозяйства», вып14.(Гидрология) . Фрунзе, «Кыргызстан», 1969. ГРИГОРЬЕВ А.А. Осадкит Чуйской долины. -
15. ЗАПАСЫ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ, Karimov T., European Journal of Technical and Natural Sciences. 2016. № 3. С. 58-62.
16. Минц Д.М., Шуберт С.А. Фильтры АКХ и расчет промывки фильтров. М., МКХ РСФСР, 1961.
17. МОНИТОРИНГ РЕКИ ЧУ И ЕЕ ОСНОВНЫХ ПРИТОКОВ, Каримов Т.Х., Рахманбеков Б.Р., Вестник КГУСТА. 2018. № 61 (3). С. 109-114
18. Фоминых А.М. Автореферат докт. дисс., Новосибирск, НИСИ, 1975.
19. Elliassen R. Rapid sand Filters // J. Amer. Water Work Assoc. 1961, v. 33. - p. 926-942/
