WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

0,0,0,Рис. 9. Зависимость 0,концентрации 0,остаточного 0,алюминия от дозы 0,коагулянта 0,Доза коагулянта, мг/дмВ воде р. Уфы ограниченно присутствуют техногенные загрязнения, что связано с высокой концентрацией предприятий нефтеперерабатывающего, нефтехимического и химического профиля. Наиболее опасный среди них – бенз()пирен (Б()П) - является глобальным загрязнителем, характерным для урбанизированных территорий. В этой связи представляется целесообразным сопоставить изменения природных загрязнений, характеризуемых показателями мутности и окисляемости с содержанием Б()П в воде водоисточника и сравнить степень очистки от Б()П с эффективностью очистки от природных загрязнений. Сравнение проведено по детерминированным компонентам мутности, окисляемости, концентрации Б(а)П в водоисточнике и в питьевой воде.

Установлено, что значения коэффициента корреляции между значениями мутности и содержанием Б()П, окисляемости и содержанием Б()П в воде водоисточника составили 0,33 и 0,09 соответственно, что является свидетельством отсутствия связи между природными органическими и неорганическими загрязнениями воды, характеризуемыми показателями мутности и окисляемости с Б()П.

На основании выявленных закономерных изменений проведено сравнение эффективности очистки по Б()П с эффективностью очистки по показателю окисляемости (табл. 7).

ост Al, мг / дм Таблица Значения детерминированных компонент бенз(а)пирена и перманганатной окисляемости в водоисточнике и в питьевой воде dt бенз(а)пирен, нг/дм3 Э1, % Окисляемость, мгО/дм3 Э2, % Месяц Питьевая Питьевая Водоисточник Водоисточник вода вода январь 0,464 0,421 9,3 2,07 1,50 27,февраль 0,696 0,586 15,7 1,51 1,15 23,март 0,421 0,452 0,0 1,23 0,88 28,апрель 0,630 0,410 34,9 3,58 1,14 68,май 0,533 0,279 47,6 5,33 1,78 66,июнь 0,450 0,410 9,0 3,79 1,90 49,июль 0,528 0,369 30,1 2,79 1,82 35,август 0,532 0,370 30,4 2,31 1,65 28,сентябрь 0,399 0,426 0,0 1,96 1,47 25,октябрь 0,431 0,449 0,0 2,13 1,47 31,ноябрь 0,688 0,658 4,3 2,34 1,46 37,декабрь 0,405 0,503 0,0 2,45 1,68 31,Коэффициент корреляции Пирсона между эффективностью очистки по Б()П и эффективностью очистки по окисляемости составляет 0,61. Полученные результаты показывают, что максимальное извлечение Б()П в процессе водоподготовки (до 47,6%) достигается при максимальной эффективности очистки по перманганатной окисляемости в апреле, мае (табл. 7). Для июля, августа эффективность очистки по Б()П меньше и составляет 30,1% и 30,4% соответственно. В июне степень извлечения Б()П снижается до 9,0%, в то время как эффективность очистки по окисляемости для этого месяца достаточно высокая (49,8%). В сентябре – декабре и марте снижения содержания бенз()пирена в процессе водоподготовки не происходит, при этом эффективность очистки по окисляемости составляет в среднем 32,1%. Это свидетельствует об ограниченной барьерной роли очистных сооружений водоподготовки в отношении бенз()пирена для этих месяцев (табл. 7). Таким образом, существует определенная зависимость между степенью извлечения Б()П и эффективностью очистки по перманганатной окисляемости. Следовательно, мероприятия, связанные с повышением эффективности очистки по окисляемости, могут оказаться эффективными при повышении барьерной роли очистных сооружений водоподготовки в отношении бенз()пирена.

Третья глава. 1. Обсуждение экспериментов, проведенных на пилотной установке. Пилотная установка моделирует технологическую схему СКВ.

Третий и четвертый подпериоды паводка выбраны для экспериментальной проверки в связи с тем, что третий подпериод характеризуется высокой эффективностью работы очистных сооружений, в то время как четвертый представляется одним из наиболее сложных с позиций интенсификации процесса водо подготовки, так как в этот подпериод при эффективной очистке по окисляемости значения этого показателя в питьевой воде самые высокие в течение года.

С целью оценки эффективности работы первой ступени очистки на установку подавалась вода с первого блока промышленных отстойников. В качестве показателя, характеризующего эффективность работы отстойников, использовался темп роста потерь напора экспериментальных фильтров (СФ). Загрузка фильтровальных колонок выполнена горелой породой разных фракций. Эквивалентный диаметр (dэкв) и коэффициент неоднородности (Кн) загрузки в первой (СФ1), второй (СФ2), третьей (СФ3) колонке составляют dэкв=0,84 мм и Кн=1,32; dэкв=1,3 мм и Кн=1,7; dэкв=1,5 мм и Кн=3,1 соответственно.

Результаты экспериментов показывают, что темп прироста потерь напора в третьем подпериоде паводка ниже, чем в четвертом (рис. 10). Это свидетельствует о том, что нагрузка на фильтры возрастает, при этом количество загрязнений в исходной воде в третьем подпериоде выше, чем в четвертом. Таким образом, процесс коагуляции в четвертом подпериоде менее эффективен.

III подпериод IV подпериод Рис. 10. Темп роста потерь напора на пилотных фильтрах в третьем и четвертом подпериодах паводка СФ1 СФ2 СФПилотные фильтры Следует отметить, что темп прироста потерь напора возрастает с уменьшением крупности фильтрующей загрузки (рис. 10). Так, темп прироста потерь напора возрастает в ряду СФ3-СФ2-СФ1 в третьем подпериоде паводка в 2,2 раза, в четвертом – в 2,7 раза. Таким образом, при переходе на мелкозернистую загрузку продолжительность фильтроцикла сократится, поэтому, прежде всего, необходимо интенсифицировать работу I ступени очистки.

При оценке работы сооружений установлено, что эффективность очистки по окисляемости зависит от отношения окисляемости к мутности (рис. 7). Это подтвердилось и в экспериментах (рис. 11).

истинные экпериментальные Рис. 11. Зависимость эффективности очистки по окисляемости от отношения ПМО/М 0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,ПМО/М напора, см / час Темп роста потерь Эффективность, % Также, в ходе экспериментов установлено, что в четвертом подпериоде при применении в качестве коагулянта основного хлорида алюминия (ОХА) вместо сульфата алюминия (СА) эффективность очистки по окисляемости увеличивается (рис. 12).

СА ОХА Рис. 12. Эффективность очистки по окисляемости при применении сульфата алюминия (СА) и оксихлорида алюминия (ОХА) СФ1 СФ2 СФПилотные фильтры Применение ОХА вместо СА приводит к снижению концентрации остаточного алюминия в очищенной воде, при этом минимальное содержание наблюдается при фильтровании через мелкозернистую загрузку (рис. 13).

0,СА ОХА Рис. 13. Концентрации ос0,таточного алюминия в очищенной воде при при0,менении сульфата алюминия (СА) и оксихлорида алюминия (ОХА) СФ1 СФ2 СФПилотные фильтры Результаты проведенных исследований позволяют разработать рекомендации по интенсификации процесса водоподготовки на основе известных методов.

2. Рекомендации по интенсификации процесса водоподготовки. Проведенный комплексный анализ работы очистных сооружений водоподготовки выявил, что для повышения их барьерной роли необходимо увеличить эффективность очистки по окисляемости при минимизации концентрации остаточного алюминия в питьевой воде. Рекомендации по интенсификации процесса водоподготовки разделены на общие мероприятия и мероприятия для каждого периода. Общие мероприятия будут повышать эффективность и стабильность процесса водоподготовки в течение всего года. Определенные технологии можно использовать периодически, то есть в конкретном периоде.

К общим мероприятиям отнесены следующие: интенсификация процесса очистки за счет оптимизации процессов отстаивания путем применения тонкослойЭффективность, % ост Al, мг / дм ного отстаивания и фильтрования – подбором фильтрующей загрузки с оптимальными параметрами (высота слоя, крупность, материал), применение механического перемешивания на стадии хлопьеобразования, интенсификация процесса коагулирования за счет определения оптимальных точек ввода коагулянта и флокулянта.

К мероприятиям по интенсификации процесса водоподготовки для конкретного периода относятся следующие: интенсификация процесса коагуляции за счет подбора типа и дозы коагулянта, флокулянта, применение замутнителей.

Исходя из полученных результатов, для первого подпериода паводка рекомендуется применение оксихлорида алюминия вместо сульфата алюминия совместно с анионным флокулянтом. Для первого, второго, третьего периодов рекомендуется понижение отношения окисляемости к мутности за счет искусственного повышения мутности, то есть применение замутнителей: глины, клиноптилолита;

применение катионного флокулянта. Для первого периода интенсификация возможна за счет увеличения дозы сульфата алюминия. В четвертом периоде рекомендуется применение оксихлорида алюминия совместно с анионным флокулянтом. Для первого, второго, третьего и четвертого периодов возможна интенсификация за счет применения активированного угля.

В четвертой главе представлено описание основного метода исследования – теории анализа временных рядов и корреляционно-регрессионный анализ.

Этот метод математической статистики позволяет выделить из данных аналитических наблюдений закономерную и случайную составляющие процесса.

Для выделения детерминированной составляющей принята аддитивная модель xt=dt+t = (trt+сt+st)+t, (2) где xt – элементы временного ряда; dt – детерминированная составляющая; t – нерегулярная компонента; trt+сt – тренд-циклическая компонента, st – сезонная компонента; t=1, …, n – порядковые номера элементов временного ряда.

Ввиду того, что циклическая компонента сt в настоящей работе не исследуется, в дальнейшем тренд-циклическая компонента обозначена trt.

Для оценки сезонной компоненты st вычислены сезонные индексы i по формуле i = (xi+ p( j-1) - xгод), (3) j j= где xгод – среднегодовое значение окисляемости, i – номер значения индекса; j – j номер года.

Полученные значения сезонных индексов i являются оценкой сезонной компоненты st. Детерминированная или закономерная составляющая dt показателей описывает тенденцию процесса trt и сезонные изменения st в соответствии с принятой моделью (2). В качестве тенденции процесса здесь использовалось среднее год многолетнее значение показателя за рассматриваемый период trt =.

x j j=Расчет значений случайной компоненты t произведен с использованием ступенчатой функции среднегодовых значений. Для любого t[1+p(j-1); jp], ис ходя из принятой модели (2) и с учетом того, что trt = xгод, st = st+ p = i, причем i=tj jp, случайная компонента определяется по формуле t=xt -trt- st, (4) Оценка вклада компонент за весь изучаемый период в изменчивость исходных значений ряда проведена по формуле n n p n n 2 -x)2 = - x)2 + +, (5) (xt (trt i t p t=1 t=1 i=1 t=где x – простое среднее арифметическое элементов временного ряда.

Отношения суммы квадратов отклонений за счет каждой составляющей к общей сумме квадратов отклонений элементов ряда, выраженные в процентах, дают оценки вклада каждой компоненты в общую изменчивость временного ряда.

Степень снижения значений тренда и среднеквадратичного отклонения (СКО) случайной компоненты в процессе очистки определялась по формуле (Cвх - Свых ) Э = 100%, (6) Cвх где Cвх и Cвых – входное и выходное значения тренда (СКО случайной компоненты), мгО/дм3.

ВЫВОДЫ 1. Мониторинг состояния воды водоисточника по показателям мутности, перманганатной окисляемости и температуры методом анализа временных рядов свидетельствует о следующем:

• закономерные изменения мутности, окисляемости и температуры позволяют выявить в годовом цикле водоисточника, помимо паводкового, четыре периода, в которых качество исходной воды имеет характерные особенности;

• максимальный вклад в изменчивость показателей мутности, окисляемости и температуры вносит сезонная составляющая;

• применение различных типов трендов в процедуре сезонной декомпозиции не влияет на оценки сезонной и случайной компонент, что позволяет в качестве тренда использовать среднемноголетние значения показателей и получать детерминированные компоненты, характеризующие изменения показателей в годовом цикле;

• максимальные отклонения случайных компонент показателей мутности и окисляемости воды водоисточника генерируются за счет сдвигов начала, конца и интенсивности весеннего паводка.

2. Мониторинг состояния питьевой воды по показателям мутности, перманганатной окисляемости, остаточного алюминия методом анализа временных рядов свидетельствует о следующем:

• изменение показателя мутности не имеет сезонности;

• изменения показателей окисляемости и концентрации остаточного алюминия имеют сезонный характер.

3. Количественная оценка эффективности работы очистных сооружений водоподготовки по показателю окисляемости показывает, что в процессе водоподготовки:

• эффективность очистки по показателю окисляемости количественно определяется изменением тренд-циклической компоненты и составляет от 38,3% до 48,7% ;

• эффективность очистки по окисляемости в течение года меняется от 22,1% до 75,3%, что обусловлено сезонным изменением качества воды водоисточника и режимами технологических процессов водоподготовки;

• сезонные колебания сглаживаются: диапазон сезонных колебаний снижается с 4,9 мгО/дм3 до 1,2 мгО/дм3, снижение коэффициента сезонности составляет от 1,82 до 0,75;

• величина средне-квадратичного отклонения случайной компоненты снижается в среднем на 63%;

• происходит перераспределение вклада компонент в изменчивость показателя окисляемости: доли тренд-циклической и случайной компонент увеличиваются с 6,2% до 18,1% и с 29,9% до 38,4% соответственно, сезонной снижается с 63,9% до 43,5%.

4. Комплексный анализ работы очистных сооружений, проведенный на основании выделенных закономерных компонент показателей качества исходной и питьевой воды, технологических параметров, показывает:

• когда Б()П в воде водоисточника детектировался, существует зависимость между степенью его извлечения и эффективностью очистки по показателю перманганатной окисляемости;

• существуют периоды, в которых, при ухудшении качества воды водоисточника по антропогенным загрязнениям, эффективность процесса недостаточна и необходимо применение барьерных технологий;

• отношение минеральной и органической части в составе загрязнений, характеризуемое показателем отношения окисляемости к мутности, связано с эффективностью очистки по окисляемости и содержанием остаточного алюминия в питьевой воде. С увеличением отношения окисляемости к мутности, эффективность очистки по окисляемости снижается, концентрация остаточного алюминия повышается;

• отношение окисляемости к мутности может быть рекомендовано для использования в качестве одного из критериев, определяющего технологические параметры процесса водоподготовки.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»