Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

3660

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
9.7 Mб
Скачать

Выпуск № 4 (44), 2016

 

ISSN 2072-0041

 

 

 

 

n

 

lF

lk ,

(15)

 

1

 

где n — число элементарных площадок на поверхности F.

Аналогичным способом получены выражения для определения локального углового коэффициента излучения линейного источника на поверхность элементарной площадки, расположенной на произвольных плоскостях.

Энергетические установки с вихревыми топочными устройствами, применяемые при теплоснабжении зданий и сооружений, позволят добиться равномерного распределения температуры в топках котлов и тем самым увеличить период их эксплуатации.

Выводы

1.Наличие в топочной камере вращательных скоростей уменьшает расходную составляющую вектора абсолютной скорости, что приводит к увеличению времени пребывания горячих газов в топочной камере и уменьшению потерь теплоты как с химическим, так и с механическим недожогом.

2.Использование вихревых топок позволит повысить интенсивность теплопереноса, а также увеличить долговечность котла за счет обеспечения равномерного распределения температуры в пределах топки и снизить капитальные и эксплуатационные затраты.

3.На основании проведенных аналитических исследований получены уравнения для определения локальных угловых коэффициентов излучения линейного источника на элементарную площадку при нахождении ее на горизонтальных, вертикальных, наклонных поверхностях теплообмена. Полученные аналитические выражения дополняют известные данные по угловым коэффициентам излучения и значительно расширяют возможности расчета теплообмена излучением в вихревых топках котлов.

Библиографический список

1. Бабич, А. С. Разработка алгоритма оптимизации расхода топлива источником теплоты / А. С. Бабич, М. А. Кирнова, К. Н. Сотникова // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. —

2009. — № 1. — С. 125—131.

2. Макаров, А. Н. Теория и практика теплообмена в электродуговых и факельных печах, топках, камерах сгорания: в 2 ч. Ч. 2. Теплообмен в факельных печах, топках, камерах сгорания / А. Н. Макаров. —

Тверь: ТГТУ, 2009. — 152 с.

 

 

3.

Разработка новых интеллектуальных светопрозрачных

ограждающих конструкций зданий

/

Д. М. Чудинов [и др.] // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. — 2010. — № 1. — С. 93—97.

 

4.

Сотникова, К. Н. Автоматизация процесса управления

тепловыми потоками в помещениях

/

К. Н. Сотникова, А. В. Муратов // Вестник Воронежского государственного технического университета. —

2008. —№ 12. — С. 48—50.

5.Сотникова, К. Н. Моделирование гибридной экспертной системы для проектирования зданий «зеленого строительства» / К. Н. Сотникова, Н. В. Колосова, Р. А. Драпалюк // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. — 2012. — № 2. — С. 105—113.

6.Сотникова, К. Н. Повышение эффективности энергоснабжения потребителей в системах с нетрадиционными источниками теплоты / К. Н. Сотникова // Вестник Воронежского государственного технического университета. — 2009. — № 4. — С. 66—71.

7.Сотникова, К. Н. Разработка модели синтеза состава традиционных систем теплоснабжения с использованием возобновляемых источников энергии / К. Н. Сотникова // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура. — 2009. — № 3. — С. 25—31.

8.Сотникова, О. А. Обоснование перспективных направлений снижения интенсивности коррозии теплообменных поверхностей котлов теплогенерирующих установок систем теплоснабжения / О. А. Сотникова, С. И. Черенков // Инженерные системы и сооружения. — 2009. — № 1. — С. 99—107.

9.Сотникова, О. А. Расчет экономической эффективности применения конденсационных теплообменных устройств теплогенерирующих установок / О. А. Сотникова, Н. А. Петрикеева // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура. — 2008. — № 1. — С. 113—117.

10.Сотникова, О. А. Математическая модель процессов конденсации водяных паров на теплообменных поверхностях/ О. А. Сотникова, Н. А. Петрикеева, В. С. Турбин // Известия Тульского государственного университета. Сер.: Строительство, архитектура и реставрация. — 2006. — № 10. — С. 159.

61

Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура

11.Сотникова, О. А. Обоснование перспективных направлений снижения интенсивности коррозии теплообменных поверхностей котлов теплогенерирующих установок систем теплоснабжения / О. А. Сотникова, C. И. Черенков // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. — 2009. — № 1. — С. 99—107.

12.Сотникова, О. А. Применение нетрадиционных возобновляемых источников энергии при решении проблем энергоснабжения и экологической безопасности / О. А. Сотникова, Д. М. Чудинов, А. И. Колосов // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. — 2009. — № 1. — С. 80—87.

13.Сотникова, О. А. Экологическая безопасность вентилируемых помещений ресторанных комплексов / О. А. Сотникова, С. Г. Булыгина // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура. —

2012. — № 1. — С. 154—163.

14.Турбин, В. С. Разработка математической модели тепломассообмена в напорных теплоутилизаторах / В. С. Турбин, О. А. Сотникова, Н. А. Петрикеева // Вестник Воронежского государственного технического университета. — 2005. — Т. 1, № 6. — С. 79.

15.Эффективность сжигания твердых бытовых отходов в модульных установках систем децентрализованного теплоснабжения / Э. В. Сазонов [и др.] // Известия вузов. Строительство. — 2006. — № 2. — С. 68—73.

16.Durbin, P. A. Separated Flow Computations with K-S-O-Model / P. A. Durbin // AIAA J. — 1995. — Vol. 33, № 4. — P. 659 — 664.

17.Edwards, D. К. Molecular Gas Band Radiation / D. К. Edwards // Advanes in Heat Transfer. — 1976. — Vol. 12. — P. 115 — 193.

18.Hubbard, G. L. Infrared Mean Absorption Coefficients of Luminous Flames and Smoke / G. L. Hubbard, C. L. Tien // J. Heat Transfer. — 1978. — Vol. 100. — P. 235—239.

19.Mengiic, M. P. On the Radiative Properties of Polydispersions: a Simplified Approach / M. P. Mengiic, R. Viscanta // Combast. Sci. and Technol. — 1985. — Vol. 44, № 3, 4. — P. 143—159.

20.Tomeczek, J. Radiation and Burner Geometry in the Mathematical Modeling of a Flat Gaseous Flame / J. Tomeczek, R. Weber // Combast. and Flame. — 1981. — Vol. 41, № 2. — P. 149—156.

References

 

 

1. Babich, A. S. Razrabotka algoritma optimizatsii raskhoda topliva

istochnikom

teploty / A. S. Babich,

M. A. Kirnova, K. N. Sotnikova // Nauchnyi zhurnal. Inzhenernye sistemy i

sooruzheniya.

— 2009. — № 1. —

S.125—131.

2.Makarov, A. N. Teoriya i praktika teploobmena v elektrodugovykh i fakel'nykh pechakh, topkakh, kamerakh sgoraniya: v 2 ch. Ch. 2. Teploobmen v fakel'nykh pechakh, topkakh, kamerakh sgoraniya / A. N. Makarov. — Tver': TGTU, 2009. — 152 s.

3.

Razrabotka

novykh intellektual'nykh svetoprozrachnykh

ograzhdayushchikh

konstruktsii zdanii

/

D. M. Chudinov [i dr.] // Nauchnyi zhurnal. Inzhenernye sistemy i sooruzheniya. —

2010. — № 1. — S. 93—97.

 

4.

Sotnikova,

K. N. Avtomatizatsiya protsessa upravleniya

teplovymi

potokami

v pomeshcheniyakh

/

K. N. Sotnikova, A. V. Muratov // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. — 2008. —

12. — S. 48—50.

5.Sotnikova, K. N. Modelirovanie gibridnoi ekspertnoi sistemy dlya proektirovaniya zdanii «zelenogo stroitel'stva» / K. N. Sotnikova, N. V. Kolosova, R. A. Drapalyuk // Nauchnyi zhurnal. Inzhenernye sistemy i sooruzheniya. — 2012. — № 2. — S. 105—113.

6.Sotnikova, K. N. Povyshenie effektivnosti energosnabzheniya potrebitelei v sistemakh s netraditsionnymi istochnikami teploty / K. N. Sotnikova // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. — 2009. — № 4. — S. 66—71.

7.Sotnikova, K. N. Razrabotka modeli sinteza sostava traditsionnykh sistem teplosnabzheniya s ispol'zovaniem vozobnovlyaemykh istochnikov energii / K. N. Sotnikova // Nauchnyi vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. Stroitel'stvo i arkhitektura. — 2009. — № 3. — S. 25—31.

8.Sotnikova, O. A. Obosnovanie perspektivnykh napravlenii snizheniya intensivnosti korrozii

teploobmennykh poverkhnostei kotlov teplogeneriruyushchikh ustanovok sistem teplosnabzheniya / O. A. Sotnikova,

S.I. Cherenkov // Inzhenernye sistemy i sooruzheniya. — 2009. — № 1. — S. 99—107.

9.Sotnikova, O. A. Raschet ekonomicheskoi effektivnosti primeneniya kondensatsionnykh teploobmennykh ustroistv teplogeneriruyushchikh ustanovok / O. A. Sotnikova, N. A. Petrikeeva // Nauchnyi vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. Stroitel'stvo i arkhitektura. — 2008. — № 1. — S. 113— 117.

10.Sotnikova, O. A. Matematicheskaya model' protsessov kondensatsii vodyanykh parov na teploobmennykh poverkhnostyakh/ O. A. Sotnikova, N. A. Petrikeeva, V. S. Turbin // Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Ser.: Stroitel'stvo, arkhitektura i restavratsiya. — 2006. — № 10. — S. 159.

11.Sotnikova, O. A. Obosnovanie perspektivnykh napravlenii snizheniya intensivnosti korrozii

teploobmennykh poverkhnostei kotlov teplogeneriruyushchikh ustanovok sistem teplosnabzheniya / O. A. Sotnikova, C. I. Cherenkov // Nauchnyi zhurnal. Inzhenernye sistemy i sooruzheniya. — 2009. — № 1. — S. 99—107.

62

Выпуск № 4 (44), 2016

ISSN 2072-0041

 

 

12.Sotnikova, O. A. Primenenie netraditsionnykh vozobnovlyaemykh istochnikov energii pri reshenii problem energosnabzheniya i ekologicheskoi bezopasnosti / O. A. Sotnikova, D. M. Chudinov, A. I. Kolosov // Nauchnyi zhurnal. Inzhenernye sistemy i sooruzheniya. — 2009. — № 1. — S. 80—87.

13.Sotnikova, O. A. Ekologicheskaya bezopasnost' ventiliruemykh pomeshchenii restorannykh kompleksov / O. A. Sotnikova, S. G. Bulygina // Nauchnyi vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. Stroitel'stvo i arkhitektura. — 2012. — № 1. — S. 154—163.

14. Turbin, V. S. Razrabotka matematicheskoi modeli teplomassoobmena v napornykh teploutilizatorakh / V. S. Turbin, O. A. Sotnikova, N. A. Petrikeeva // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. — 2005. — T. 1, № 6. — S. 79.

15.Effektivnost' szhiganiya tverdykh bytovykh otkhodov v modul'nykh ustanovkakh sistem detsentralizovannogo teplosnabzheniya / E. V. Sazonov [i dr.] // Izvestiya vuzov. Stroitel'stvo. — 2006. — № 2. — S. 68—73.

16.Durbin, P. A. Separated Flow Computations with K-S-O-Model / P. A. Durbin // AIAA J. — 1995. — Vol. 33, № 4. — P. 659 — 664.

17.Edwards, D. K. Molecular Gas Band Radiation / D. K. Edwards // Advanes in Heat Transfer. — 1976. — Vol. 12. — P. 115 — 193.

18.Hubbard, G. L. Infrared Mean Absorption Coefficients of Luminous Flames and Smoke / G. L. Hubbard, C. L. Tien // J. Heat Transfer. — 1978. — Vol. 100. — P. 235—239.

19.Mengiic, M. P. On the Radiative Properties of Polydispersions: a Simplified Approach / M. P. Mengiic, R. Viscanta // Combast. Sci. and Technol. — 1985. — Vol. 44, № 3, 4. — P. 143—159.

20.Tomeczek, J. Radiation and Burner Geometry in the Mathematical Modeling of a Flat Gaseous Flame / J. Tomeczek, R. Weber // Combast. and Flame. — 1981. — Vol. 41, № 2. — P. 149—156.

RADIATIVE HEAT EXCHANGE IN HEAT GENERATORS

WITH VORTEX FURNACES

O. A. Sotnikova

Voronezh State Technical University

Russia, Voronezh, tel.: (473) 277-43-39, e-mail: hundred@vgasu.vrn.ru

O. A. Sotnikova, D. Sc. in Engineering,

Prof. of the Dept. of Design of Buildings and Structures Named after N. V. Troitsky

Statement of the problem. Vortex motion of smoke gases in a furnace allows one to achieve a uniform temperature distribution within a furnace. Thus processes of heat transfer grow more intense and the reliability of boiler and longevity increases. Vortex principle of burning of fuel leads to rotational speeds, which reduces the expenditure component of the vector of the absolute velocity of smoke gases in the combustion chamber of boilers. This in turn leads to a reduction in the heat losses from chemical and mechanical underburning due to keeping hot gases in a combustion chamber for longer.

Results. An attempt was made to create a vortex furnace of the boiler and the approximate method of its calculation including radiative heat transfer Established in the combustion chamber rotational speeds reduces the expenditure component of the vector of absolute velocity, which leads to an increase in the residence time of hot gases in the combustion chamber and reduce heat loss as chemical and mechanical underburning.

Conclusions. Analytical studies were performed which enabled us to obtain the equations to determine the local angular radiation coefficients of linear source on an elementary area for its different locations: on a horizontal, vertical and inclined heat transfer surface. The analytical expressions are complementary to the known data on the angular radiation coefficients and significantly enhance the radiative heat transfer calculation in the vortex boiler furnaces. The use of vortex burners will allow one to increase the intensity of heat transfer, and increase the longevity of a boiler by providing a uniform temperature distribution within the furnace and to reduce capital and operating costs.

Keywords: radiative heat transfer, angular coefficient of radiation, heat, boiler, vortex furnace, heat exchange, heat transfer.

63

Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура

ВОДОСНАБЖЕНИЕ, КАНАЛИЗАЦИЯ, СТРОИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОХРАНЫ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

УДК 628.16

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ОПРЕСНЁННОЙ ВОДЫ ДЛЯ ПИТЬЕВЫХ НУЖД (В УСЛОВИЯХ ИРАКА)

З. Аль-Амри, В. И. Щербаков, В. В. Помогаева

Воронежский государственный технический университет

Россия, г. Воронеж, тел.: (473) 2-76-40-10, e-mail: scher@vgasu.vrn.ru

З. Аль-Амри, аспирант, кафедры гидравлики, водоснабжения и водоотведения В. И. Щербаков, д-р техн. наук, проф. кафедры гидравлики, водоснабжения и водоотведения

В. В. Помогаева, канд. техн. наук, доцент кафедры гидравлики, водоснабжения и водоотведения

Постановка задачи. Рассматриваются задачи подготовки некондиционных вод, микроминеральный состав которых отличается от естественного фона питьевой воды, и улучшения качества некондиционированных вод методами термической дистилляции, электродиализа, ионного обмена, обратного осмоса с учетом современных технических достижений и современных санитарногигиенических и экологических критериев.

Результаты. Проведены экспериментальные исследования по оценке эффективности обогащения имитата пермеата II ступени с применением минеральной кислоты и кальций-карбонатной загрузки. Эксперименты по обогащению имитата пермеата Са (НСО3)2 проводились на модели фильтра диаметром 30 мм с загрузкой из гранулированного ракушечника крупностью 0,5—3,0 мм. Подготовка питьевой воды осуществлялась из пермеата II ступени путѐм его фильтрационного обогащения гидрокарбонатом кальция с последующим кондиционированием в соответствии с санитарными требованиями.

Выводы. Определены параметры коррекционной обработки обогащенной гидрокарбонатом кальция опресненной воды по схеме «фторирование + обеззараживание + стабилизация» при различном физико-химическом составе питьевой опресненной воды. Делается вывод о целесообразности подготовки питьевой воды из пермеата II ступени путѐм его фильтрационного обогащения гидрокарбонатом кальция с последующим кондиционированием в соответствии с санитарными требованиями.

Ключевые слова: имитат пермеата, ракушечник, кондиционирование опресненной воды, термическая дистилляция, электродиализ, ионный обмен, метод обратного осмоса, фильтрационное обогащение.

Введение. Приготовление питьевой воды из пермеата морской воды является альтернативой существующей технологии водоподготовки в Ираке на основе промышленного дистиллята опреснительных дистилляционных установок, эксплуатирующихся в ряде приморских городов в районе Персидскего залива [1—11, 16, 22].

Всуществующей практике предусматривается предварительная подготовка морской воды.

Всвязи с наличием в морской воде биологически активного компонента — бора — и отсутствием в настоящее время селективных мембран для его удаления опреснение обычно ведут в две ступени с подщелачиванием пермеата I ступени до рН = 10. Подготовку питьевой воды осуществляют из пермеата II ступени путѐм его фильтрационного обогащения гидрокарбонатом кальция с последующим кондиционированием в соответствии с СанПиН 2.4.1.3049-13.

© Аль-Амри З., Щербаков В. И., Помогаева В. В., 2016

64

Выпуск № 4 (44), 2016

ISSN 2072-0041

 

 

1. Цели и задачи экспериментальных исследований. Для решения задач улучшения качества некондиционированных вод проведены эксперименты по оценке эффективности обогащения имитата пермеата II ступени с применением минеральной кислоты и кальцийкарбонатной загрузки [12—16, 19, 20].

Целью экспериментальных исследований являлось:

получение рабочего графика зависимости выходной концентрации кальций-иона от дозы серной кислоты, внесенной в опресненную воду, фильтруемую через загрузку ракушечника;

определение параметров кондиционирования опресненной воды, обогащенной гидрокарбонатом кальция, до питьевого качества в соответствии с СанПиН.

2. Методика проведения экспериментальных исследований. Эксперименты по обо-

гащению имитата пермеата Са (НСО3)2 проводились на модели фильтра из оргстекла с внутренним диаметром 30 мм, где высота слоя загрузки фильтра — гранулированного ракушечника (табл. 1) — 875 мм, крупность загрузки — 0,5—3,0 мм (выделено из дисперсного природного материала с помощью стандартных сит), скорость фильтрования — 7,5 м/час, время контакта в загрузке — 7 мин.

Таблица 1

Характеристика природного ракушечника

Показатель

Величина показателя

Крупность, мм

0,5—5

Эквивалентный диаметр, мм

1,52

Коэффициент неоднородности, отн. ед.

4,33

Порозность загрузки, отн. ед.

0,47

Насыпной вес, т/м3

1,8

Перед экспериментами в динамических условиях загрузку ракушечника взрыхляли обратным током дистиллята с объемным расширением 30—35 % в течение 3—5 мин. В имитаты вносили различные дозы серной кислоты, согласовывая их со значениями экспериментально определенной кислотности среды. После вытеснения объема дистиллята из свободного и межзернового пространства фильтра в процессе фильтрования производили отбор проб фильтрата через каждые 10 мин.

В пробах определяли следующие показатели: рН, щелочность общую Що, жесткость общую Жо, катионы жесткости Жк — кальций, магний, сульфаты, хлориды, сухой остаток.

3. Результаты экспериментальных исследований. Определение параметров коррек-

ционной обработки обогащенной гидрокарбонатом кальция опресненной воды по схеме «фторирование + обеззараживание + стабилизация», а также физико-химического состава питьевой опресненной воды производили расчетным путем [2, 7, 12, 17].

Результаты экспериментальных исследований и расчетные характеристики состава питьевой воды приведены в табл. 2, 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2

 

Результаты фильтрационного обогащения опреснѐнной воды

 

 

 

гидрокарбонатом кальция при дозировании серной кислоты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Опыт 1

 

 

Опыт 2

 

 

Опыт 3

 

Показатель

Дистиллят

Фильт-

Дистиллят

Фильт-

Дистиллят

Фильт-

Исход-

37 мг/дм3

Исход-

58 мг/дм3

Исход-

39 мг/дм3

 

ный

Н24

рат*

ный

Н24

рат*

ный

Н24

рат*

 

 

 

 

t, оС

22

22

22

21,5

21,5

21,5

20

20

20

рН, ед. рН

7,60

3,85

7,95

5,95

3,0

7,60

5,30

3,10

7,75

Що, мг-экв/дм3

0,1

-

0,80

0,1

-

1,25

0,1

-

1,15

Жо, мг-экв/дм3

-

-

1,40

-

-

2,30

-

-

1,85

Жк, мг-экв/дм3

-

-

0,80

-

-

1,25

-

-

1,15

65

Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура

Окончание табл. 2

 

 

 

 

Опыт 1

 

 

 

 

 

 

 

Опыт 2

 

 

 

 

 

 

 

Опыт 3

 

Показатель

 

Дистиллят

 

 

Фильт-

Дистиллят

 

Фильт-

 

 

Дистиллят

Фильт-

 

Исход-

37 мг/дм3

 

Исход-

58 мг/дм3

 

Исход-

 

39 мг/дм3

 

 

ный

Н24

 

 

рат*

 

ный

 

Н24

 

рат*

 

 

ный

 

Н24

рат*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кислотность,

 

0,02

0,68

 

 

 

-

 

 

0,10

 

1,05

 

 

 

 

 

0,20

 

0,85

 

-

мг-экв/дм3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Са2+,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мг-экв/дм3,

 

-

 

-

 

 

 

1,35

 

-

 

 

-

 

 

2,25

 

 

-

 

-

 

1,80

мг/дм3

 

 

 

 

 

 

 

27,1

 

 

 

 

 

 

 

45,1

 

 

 

 

 

 

 

36,1

Мg2+,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мгэкв/дм3,

 

-

 

-

 

 

 

0,05

 

-

 

 

-

 

 

0,05

 

 

-

 

-

 

0,05

мг/дм3

 

 

 

 

 

 

 

0,6

 

 

 

 

 

 

 

 

0,6

 

 

 

 

 

 

 

0,6

Nа++К+,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мг-экв/дм3,

 

-

 

-

 

 

 

0,16

 

-

 

 

-

 

 

0,13

 

 

-

 

-

 

0,1

мг/дм3

 

 

 

 

 

 

 

7,8

 

 

 

 

 

 

 

 

3,0

 

 

 

 

 

 

 

2,3

42-,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мг-экв/дм3,

 

-

 

0,76

 

 

 

0,76

 

-

 

 

1,18

 

1,18

 

 

-

 

0,80

 

0,80

мг/дм3

 

 

 

37,2

 

 

 

37,2

 

 

 

 

57,8

 

57,8

 

 

 

 

 

39,2

 

39,2

HCO3-, мг/дм3

 

-

 

-

 

 

 

48,8

 

-

 

 

-

 

 

76,3

 

 

-

 

-

 

70,2

∑ ионов, мг/дм3

 

-

 

-

 

 

 

122

 

-

 

 

-

 

 

183

 

 

-

 

-

 

149

Сухой остаток,

 

-

 

-

 

 

 

98

 

 

-

 

 

-

 

 

145

 

 

-

 

-

 

114

мг/дм3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примечание: * — фильтрат после ракушечника (ηконт = 7 мин).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3

Результаты обогащения Са (НСО3)2 имитата пермеата II ступени при подкислении серной кислотой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подкисление имитата

 

 

 

 

 

Фильтрат2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при подкислении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дозами Н24, мг-экв/дм3

 

 

 

 

 

 

 

1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

имитата дозой Н24

 

 

 

 

Исходный дистиллят

 

Имитат пермеата IIступени

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,265

/мг(13дм

 

+0,2650,402 мг(32,7/ дм

 

+0,6670,402

мг(52,4/ дм

 

1,067+ 0,4

мг(71,9/дм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

 

)

 

 

)

 

 

)

 

 

 

 

 

Показатель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

3

 

 

3

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32,7

 

71,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мг/дм3

 

мг/ дм3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Температура t, оС

 

 

-

 

 

15

 

17

 

17

 

17

 

17

 

17

 

17

Водородный

 

 

5,3

 

 

9,6

 

9,3

 

7,3

 

4,6

 

3,5

 

8,4

 

7,8

показатель рН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Щелочность общая Що,

 

0,05

 

 

0,45

 

0,40

 

-

 

 

-

 

 

-

 

 

0,72

 

0,92

мг-экв/дм3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Жесткость общая Жо, мг-

 

0,02

 

 

0,02

 

0,02

 

0,02

 

0,02

 

0,02

 

0,72

 

1,24

экв/дм3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Диоксид углерода СО2,

 

8,8

 

 

-

 

 

-

 

-

 

 

-

 

 

-

 

 

-

 

-

мг/дм3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хлориды С1-, мг/дм3

 

 

25,5

 

 

-

 

 

-

 

-

 

 

-

 

 

-

 

 

25,5

 

-

Кислотность,

 

 

-

 

 

-

 

 

-

 

-

 

0,25

 

0,55

 

-

 

-

мг-экв/дм3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примечание: 1) в исходный дистиллят (V = 20 дм3) добавлено 6,41 мл 1N раствора NаОН и 854,6 мг NаС1 с целью имитации пермеата II ступени ООУ при опреснении морской воды; 2) загрузка фильтра — ракушечник dз — 0,5—3 мм, vф = 7,1 м/ч.

Дозирование серной кислоты в дистиллят в количестве 37—58 мг/дм3 дает прирост по кальций-иону от 27 до 45 мг/дм3 (рис. 1). Общее солесодержание при этом составляет 122—183 мг/дм3, что превышает минимально необходимую минерализацию 100 мг/дм3,

66

Выпуск № 4 (44), 2016

ISSN 2072-0041

 

 

согласно санитарно-гигиеническому критерию, принятому Всемирной организацией здравоохранения [18].

Для опресненной питьевой воды установлены оптимальные пределы минерализации для полуаридных зон [4, 5, 15, 16, 22]:

для сульфатно-хлоридного класса — 200—400 мг/дм3;

для гидрокарбонатного класса — 250—500 мг/дм3.

На рис. 2 представлена интегральная зависимость концентрации иона кальция от дозы кислоты при обогащении опресненной воды гидрокарбонатом кальция фильтрационным методом с применением ракушечника при времени контакта с загрузкой ~7 мин. По оси абсцисс даны значения общей кислотности воды после дозирования Н24 с учетом компенсации возможной карбонатной щелочности воды и выделения при этом диоксида углерода.

Время контакта, мин

Рис. 1. График зависимости Сса= fконт) при обогащении опресненной воды ионами кальция с предварительным подкислением серной кислотой:

1 — кислотность 0,69 мг-экв/л; 2 — кислотность 0,95 мг-экв/л;

3 — кислотность 1,22 мг-экв/л; * — контрольные точки Сса= f H2SO4)

График дает возможность определения дозы кислоты для прогнозируемых величин — концентрации кальция и минерализации опресненной воды.

Рис. 2. График зависимости концентрации ионов кальция от дозы серной кислоты (по кислотности) в процессе фильтрационного обогащения (время контакта — 7 мин, температура 20—22 оС)

67

Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура

Выводы. Подготовку питьевой воды из пермеата II ступени (рН = 10) целесообразно осуществлять путѐм его фильтрационного обогащения гидрокарбонатом кальция с последующим кондиционированием в соответствии с питьевым стандартом качества.

Эксперименты по оценке эффективности фильтрационного обогащения имитата пермеата II ступени проведены с применением минеральной кислоты и кальций-карбонатной загрузки и показали хорошие результаты.

Библиографический список

1.Алексеев, Л. С. Антропогенное загрязнение подземных вод России и их очистка для питьевых нужд /

Г. А. Ивлева, Л. С. Алексеев, З. Аль-Амри // Материалы науч.-техн. конф., апрель 2012 г. — Бийск, 2012. — С. 8—14.

2.Алексеев, Л. С. Контроль качества воды / Л. С. Алексеев. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: ИНФРА-М. —2009. — 159 с.

3.Андрианов, А. П. Методика определения параметров эксплуатации ультрафильтрационных систем очистки природных вод / А. П. Андрианов, А. Г. Первов // Критические технологии. Мембраны. — 2003. —

2 (18). — С. 35—41.

4.Воловник, Г. И. Методы очистки воды / Г. И. Воловник, Л. Д. Терехов, Е. Л. Терехова. — Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2008. — 316 с.

5.Говорова, Ж. М. Выбор и оптимизация водоочистных технологий / Ж. М. Говорова. — Вологда— Москва: ВоГТУ, 2003. — 111 с.

6.Дезинфектант воды — гипохлорит натрия; производство, применение, экономика и экология / под ред. проф. В. В. Денисова. — Ростов-н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ ЮФУ, 2012. — 246 с.

7.Журба, М. Г. Водоснабжение: в2 т. Т. 2. Улучшение качества воды / М. Г. Журба, Ж. М. Говорова. — М.: АСВ, 2010. — 544 с.

8.Линевич, С. Н. Коагуляционный метод водообработки: теоретические основы и практическое использование / С. Н. Линевич, С. В. Гетманцев. — М.: Наука, 2007. — 230 с.

9.Мосин, O. В. Физико-химические основы опреснения морской воды / О. В. Мосин // Сознание и физическая реальность. — 2012. — № 1. — С. 19—30.

10.Николадзе, Г. И. Технология очистки природных вод / Г. И. Николадзе. — М.: Высш. шк., 1987. —

479 с.

11.Орлов, В. А. Технология озонирования вод / В. А. Орлов. — М.: Московский гос. строит. ун-т,

1996. — 118 с.

12.Санджиева, Д. А. Сорбционное концентрирование на природных минеральных сорбентах как основа очистки природных и сточных вод / Д. А. Санджиева. — Астрахань: Астраханский государственный универ-

ситет, 2005. — 125 с.

 

13.

Фесенко, Л. Н. Очистка воды от йода и

брома окислительно-восстановительным методом /

Л. Н. Фесенко // Водоснабжение и санитарная техника. — 2004. — № 9. — С. 9—14.

14.

Щербаков, В. И. Методы фторирование

воды городских водопроводов / В. И. Щербаков,

З. С. А. Аль-Амри // Материалы 8-й междунар. науч.-практ. конф., Красная Поляна, г. Сочи. — Новочеркасск,

2014. — С. 56—59.

15.Щербаков, В. И. Очистка подземных вод от лимитирующих микроэлементов / В. И. Щербаков, Заед Садик Абрахем Аль-Амри, Л. С. Алексеев, Г. А. Ивлева // Сб. науч. тр. Sworld. Современное состояние и пути развития: междунар. науч.-практ. конф. — Одесса, 2012. — Т. 28. — С. 12—16.

16.Degremont. Технический справочник по обработке воды: в 2 т. Т.1: пер. с фр. — СПб: Новый журнал, 2007. — 815 с.

17.Ho, Chia-Chi. A combined pore blockage and cake filtration model for protein fouling during microfiltration / Ho Chia-Chi, L. Zydney // J. Colloid & Interface Science. — 2000. — Vol. 232. — P. 389—399.

18.Guidelines for drinking-water quality [Электронный ресурс]. — WHO, 2011. — 564 p. // World Health Organization: официал. сайт. — Режим доступа: http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/44584/1/9789241548151_eng.pdf.

19.Knops, F. N. M. Ultrafiltration for 90 MLD Cryptosporidium and Giardia free drinking water: a case study for the Yorkshire Water Keldgate Plant / F. N. M. Knops, B. Franklin // Proc. of the Conf. on Membranes in Drinking and Industrial Water Production, 3—6 October, Paris. — 2000. Vol. 1. — P. 71—78.

20. Kosvintsev, S. Modelling of dead-end microfiltration with pore blocking and cake formation / S. Kosvintsev, R. G. Holdich, I. W. Cumming, V. M. Starov // J. Membrane Science. — 2002. — Vol. 208. — P. 181— 192.

21. Laine, J. Status after 10 years of operation — overview of UK technology today / J. Laine, D. Vial, P. Moulart // Proceedings of the Conference on Membranes in Drinking and Industrial Water Production, 3—6 October, Paris, France. — Paris, 2000. — Vol. 1. — P. 17—27.

68

Выпуск № 4 (44), 2016

 

ISSN 2072-0041

 

 

 

 

 

22.

Mavrov, V. Comparative study of different MF and

UF membranes for

drinking water

production /

V. Mavrov,

H. Chmiel, J. Kluth, J. Meier, F. Heinrich, P. Ames,

K. Backes, P. Usner

// Desalination.

— 1998. —

Vol. 117. — P. 189—196.

References

1.Alekseev, L. S. Antropogennoe zagryaznenie podzemnykh vod Rossii i ikh ochistka dlya pit'evykh nuzhd / G. A. Ivleva, L. S. Alekseev, Z. Al'-Amri // Materialy nauch.-tekhn. konf., aprel' 2012 g. — Biisk, 2012. — S. 8—14.

2.Alekseev, L. S. Kontrol' kachestva vody / L. S. Alekseev. — 4-e izd., pererab. i dop. — M.: INFRA-M. — 2009. — 159 s.

3.Andrianov, A. P. Metodika opredeleniya parametrov ekspluatatsii ul'trafil'tratsionnykh sistem ochistki prirodnykh vod / A. P. Andrianov, A. G. Pervov // Kriticheskie tekhnologii. Membrany. — 2003. — № 2 (18). — S. 35— 41.

4.Volovnik, G. I. Metody ochistki vody / G. I. Volovnik, L. D. Terekhov, E. L. Terekhova. — Khabarovsk: Izd-vo DVGUPS, 2008. — 316 s.

5.Govorova, Zh. M. Vybor i optimizatsiya vodoochistnykh tekhnologii / Zh. M. Govorova. — Vologda— Moskva: VoGTU, 2003. — 111 s.

6.Dezinfektant vody — gipokhlorit natriya; proizvodstvo, primenenie, ekonomika i ekologiya / pod red. prof. V. V. Denisova. — Rostov-n/D: Izd-vo SKNTs VSh YuFU, 2012. — 246 s.

7.Zhurba, M. G. Vodosnabzhenie: v2 t. T. 2. Uluchshenie kachestva vody / M. G. Zhurba, Zh. M. Govorova. — M.: ASV, 2010. — 544 s.

8.Linevich, S. N. Koagulyatsionnyi metod vodoobrabotki: teoreticheskie osnovy i prakticheskoe ispol'zovanie / S. N. Linevich, S. V. Getmantsev. — M.: Nauka, 2007. — 230 s.

9.Mosin, O. V. Fiziko-khimicheskie osnovy opresneniya morskoi vody / O. V. Mosin // Soznanie i fizicheskaya real'nost'. — 2012. — № 1. — S. 19—30.

10.Nikoladze, G. I. Tekhnologiya ochistki prirodnykh vod / G. I. Nikoladze. — M.: Vyssh. shk., 1987. —

479 s.

11.Orlov, V. A. Tekhnologiya ozonirovaniya vod / V. A. Orlov. — M.: Moskovskii gos. stroit. un-t, 1996. —

118 s.

12.Sandzhieva, D. A. Sorbtsionnoe kontsentrirovanie na prirodnykh mineral'nykh sorbentakh kak osnova ochistki prirodnykh i stochnykh vod / D. A. Sandzhieva. — Astrakhan': Astrakhanskii gosudarstvennyi universitet, 2005. — 125 s.

13.Fesenko, L. N. Ochistka vody ot ioda i broma okislitel'no-vosstanovitel'nym metodom / L. N. Fesenko // Vodosnabzhenie i sanitarnaya tekhnika. — 2004. — № 9. — S. 9—14.

14.Shcherbakov, V. I. Metody ftorirovanie vody gorodskikh vodoprovodov / V. I. Shcherbakov, Z. S. A. Al'- Amri // Materialy 8-i mezhdunar. nauch.-prakt. konf., Krasnaya Polyana, g. Sochi. — Novocherkassk, 2014. — S. 56— 59.

15.Shcherbakov, V. I. Ochistka podzemnykh vod ot limitiruyushchikh mikroelementov / V. I. Shcherbakov, Zaed Sadik Abrakhem Al'-Amri, L. S. Alekseev, G. A. Ivleva // Sb. nauch. tr. Sworld. Sovremennoe sostoyanie i puti razvitiya: mezhdunar. nauch.-prakt. konf. — Odessa, 2012. — T. 28. — S. 12—16.

16.Degremont. Tekhnicheskii spravochnik po obrabotke vody: v 2 t. T.1: per. s fr. — SPb: Novyi zhurnal, 2007. — 815 s.

17.Ho, Chia-Chi. A combined pore blockage and cake filtration model for protein fouling during microfiltration / Ho Chia-Chi, L. Zydney // J. Colloid & Interface Science. — 2000. — Vol. 232. — P. 389—399.

18.Guidelines for drinking-water quality [Elektronnyi resurs]. — WHO, 2011. — 564 p. // World Health Organization: ofitsial. sait. — Rezhim dostupa: http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/44584/1/9789241548151_eng.pdf.

19.Knops, F. N. M. Ultrafiltration for 90 MLD Cryptosporidium and Giardia free drinking water: a case study for the Yorkshire Water Keldgate Plant / F. N. M. Knops, B. Franklin // Proc. of the Conf. on Membranes in Drinking and Industrial Water Production, 3—6 October, Paris. — 2000. Vol. 1. — P. 71—78.

20. Kosvintsev, S. Modelling of dead-end microfiltration with pore blocking and cake formation / S. Kosvintsev, R. G. Holdich, I. W. Cumming, V. M. Starov // J. Membrane Science. — 2002. — Vol. 208. — P. 181— 192.

21. Laine, J. Status after 10 years of operation — overview of UK technology today / J. Laine, D. Vial, P. Moulart // Proceedings of the Conference on Membranes in Drinking and Industrial Water Production, 3—6 October,

Paris, France. — Paris, 2000. — Vol. 1. — P. 17—27.

 

 

 

22.

Mavrov, V. Comparative study of different MF and

UF membranes for

drinking water

production /

V. Mavrov,

H. Chmiel, J. Kluth, J. Meier, F. Heinrich, P. Ames,

K. Backes, P. Usner

// Desalination.

— 1998. —

Vol. 117. — P. 189—196.

69

Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура

RESEARCH OF CONDITIONING METHODS

OF DESALINATED DRINKING WATER (IN THE CONDITIONS OF IRAQ)

Z. Al-Amry, V. I. Shcherbakov, V. V. Pomogaeva

Voronezh State Technical University

Russia, Voronezh, tel.: (473) 2-76-40-10, e-mail: scher@vgasu.vrn.ru

Z Al-Amry, PhD student of the Dept. of Hydraulics, Water Supply and Wastewater Disposal

V. I. Shcherbakov, D. Sc. in Engineering, Prof. of the Dept. of Hydraulic, Water Supply and Wastewater Disposal V. V. Pomogaeva, PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Hydraulics,

Water Supply and Wastewater Disposal

Statement of the problem. The problems of the preparation of sub-standard water, trace mineral whose composition differs from the natural background of drinking water and mproving the quality of unconditioned water by employing thermal distillation techniques, electrodialysis, ion exchange, reverse osmosis taking into account modern technology and modern sanitary and environmental criteria are discussed.

Results. Experimental studies to assess the effectiveness of enrichment mimics permeate of the IInd stage with a mineral acid and calcium carbonate loading are conducted. Experiments to enrich mimics permeate Ca (HCO 3) 2 were carried out on the model of the filter with the diameter of 30 mm with loading of granular limestone particle with the size of 0.5—3.0 mm. Preparation of drinking water was carried out using the permeate IInd stage of filtration by its concentration of calcium carbonate followed by conditioning in accordance with the health and safety requirements.

Conclusions. The parameters of the correctional treatment enriched with calcium carbonate according to the scheme of desalinated water: fluoridation + disinfection + stabilization, with different physical and chemical composition of drinking desalinated water are identified. It is advisable to carry out preparation of drinking water from the permeate of the IInd stage by filtration of its concentration by calcium carbonate followed by conditioning in accordance with the health and safety requirements.

Keywords: permeate imitate, limestone, conditioning of distilled water, thermal distillation, electrodyalysis, ion exchange, method of reverse osmosis, filtration enrichment.

Уважаемые коллеги!

В связи с тем, что организация ФГБОУ ВО «Воронежский государственный архитектурно-строительный университет» как самостоятельное юридическое лицо прекратила свое существование и ла включена в качестве структурного подразделения в состав ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет» (приказ Министерства образования и науки РФ от 17.03.2016 № 224), изменился учредитель и издатель журнала.

Также с 2017 года будут изменены и названия выпускаемых вузом изданий:

«Научный вестник Воронежского государственного архи- тектурно-строительного университета. Строительство и архитектура» будет переименован в «Научный журнал строительства и архитектуры»;

его переводная версия Scientific Herald of the Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering. Construction and Architecture получит название Russian Journal of Building Construction and Architecture.

70

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]