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
Сельскохозяйственные науки
Сельскохозяйственные мелиорации

Диссертационная работа:

Вольская Ольга Николаевна. Совершенствование технологий очистки и активации подземных вод для систем капельного орошения и водоснабжения сельских населенных пунктов : диссертация ... кандидата технических наук : 06.01.02 / Вольская Ольга Николаевна; [Место защиты: Сарат. гос. аграр. ун-т им. Н.И. Вавилова].- Саратов, 2007.- 196 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/4980

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИИССЛЕДОВАНИЙ 10

1.2. Качество оросительной воды 14

1.5. Очистка подземной воды для систем капельного орошения 28

1.6. Активная вода в интенсивных системах мелиорации 29

ГЛАВА П. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕТОДОВ ИУСТРОЙСТВ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД. 40

2.1. Общие сведения о железосодержащих подземных водах 40

2.2. Физико-химические основы и методы обезжелезивания 41

2.3 .Состояние исследований процессов обезжелезивания вгомогенной среде 43

47

2.5. Современные способы и устройства для обезжелезивания воды... 57

ВЫВОДЫ 68

ГЛАВА III. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ФИЗИКО-ХИМРЇЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БЕЗРЕАГЕНТНОГОВАКУУМНО-ЭЖЕКЦИОННОГО МЕТОДА ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД И ЕГО ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ 69

3.1. Описание предлагаемого метода обезжелезивания подземныхвод 69

3.2. Обезжелезивание воды с высоким содержанием железа 72

3.3. Теория массопередачи при обезжелезивании подземных вод 76

3.4. Химические основы вакуумно-эжекционного метода. 77

3.5. Основы конструкции и расчета элементов вакуумно- 81

3.5.1. Общие конструктивные характеристики многоступенчатого 81

3.5.2. Теоретические основы расчета многоступенчатогоэжектора 82

3 5 3 Конструкция вакуумных головок 86

3.5.4. Расчет вакуумной головки и вакуумно-эжекционной установки.

3.6. Области применения различных типов вакуумных головок.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА IV. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ФИЗИКО ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВАКУУМНОГО МЕТОДА АКТИВАЦИИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

4.1. Описание модели нового метода активации подземных вод.

4.2. Теоретические основы получения и расчета вакуума в вакуумной головке

4.2.1. Общая картина движения жидкости в насадке Вентури при истечении в атмосферу

4.2.2. Расчетные зависимости для Ув и 0.

4.2.3. Числовые значения коэффициентов Е, ^, ср, ц.

4.2.4. Величина вакуума в сечении С-С.

4.3. Теоретические основы объемного вскипания газов в вакууме (активация подземных вод)

4.4. Изменение структуры воды при ее дегазации.

4.5. Описание процесса эжектирования воздуха.

4.6. Повышение рН воды в результате мгновенного объемного вскипания свободной углекислоты

4.7. Процесс дробления капель воды в потоке эжектируемого воздуха

4.8. Гидродинамика струи в вакуумно-эжекционном устройстве.

4.9. Влияние различных факторов на эффективность выделения С02 и02

ВЫВОДЫ

ГЛАВА.У. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВАКУУМНО- ЭЖЕКЦИОННОГО МЕТОДА ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ И ВАКУУМНОГО МЕТОДА АКТИВАЦИИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

5.1. Общие положения.

5.2. Планирование эксперимента и методика исследования.

5.3. Исследование работы вакуумно-эжекционной установки.

5.4. Исследование работы фильтра.

5.4.1. Количественная характеристика процесса образования осадков.

5.4.2. Сравнительная характеристика образующихся при существующих методах аэрации и вакуумно-эжекционном окислении

5.4.3. Вопросы оптимизации работы фильтра

5.4.4. Обоснование метода расчета фильтрующей загрузки.

5.5. Рентгеноструктурный и химический анализ железистой пленки 145

5.5.1. Режим работы - безнапорная скорая фильтрация (крупность 145

5.5.2. Режим работы - безнапорная «сухая фильтрация» (крупность 150

5.5.3. Работа полупромышленной установки с крупнозернистой 151

5.6. Исследование водного режима почвы и доз внесения удобрений по показателям роста и развития томатов при поливе очищенной 154

5.6.1. Водно-физические и агрохимические свойства почвы опытного 154

5.6.2. Условия и схема постановки опытов 155

5.6.5. Режим орошения томатов при поливе очищенной и 162

ВЫВОДЫ 166

ГЛАВА.VI. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКАУСОВЕРШЕНСТВОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙОЧИСТКИ И АКТИВАЦИИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД 167

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 172

ПРЕДЛОЖЕНИЯ К ПРОИЗВОДСТВУ 172

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 174

ПРИЛОЖЕНИЯ 183 

Введение к работе:

Актуальность темы В рамках осуществления федеральных целевых программ «Обеспечение населения России питьевой водой» и «Социальное развитие села до 2010 года» администрацией Волгоградской области предусмотрены модернизация жилищно-коммунального хозяйства сельских районов и внедрение экологически безопасных технологий и технических средств полива, позволяющих повысить продуктивность орошаемого гектара и эффективность использования поливной воды. Данные программы направлены на обеспечение водой, соответствующего качества, сельские населенные пункты и системы капельного орошения (СКО), широко внедряемые во многих районах области

Предварительные анализы состояния водоснабжения сельских населенных пунктов и СКО позволили сделать вывод, что основным источником водопотребления являются подземные воды, которые поступают на полив и хоз-питьевые нужды без предварительной очистки.

По данным геологоразведовательной экспедиции, подземные воды Волгоградской области характеризуются повышенным содержанием железа (до 30 мг/л), углекислого газа (до 100 мг/л), сероводорода (до 10 мг/п) и других вредных веществ

Повышенное содержание железа в воде приводит к коррозии металлов основного и вспомогательного оборудования СКО и водоснабжения сельских населенных пунктов, а также крайне вредно для растений и здоровья человека.

Существующие способы окисления железа обладают некоторыми недостатками, один, из которых - длительное время, как правило, 15-30 минут, процесса окисления Этот фактор приводит к громоздкости и энергоемкости сооружений Сократить время окисления железа помогают катализаторы При нанесении на зернистые среды получается фильтрующая засыпка для удаления железа, обладающая окисляющей способность, при этом время сокращается на 3-4 порядка. Современные установки по обезжелезиванию воды с применением катализаторов компактны и просты в обслуживании, но техниче-

ские и технологические возможности их ограничены максимальная производительность установки - 50 м3/час, а содержание вредных веществ в исходной воде не должно превышать Feo64 - 10 мг/л, С02 — 50 мг/л, H2S — 5 мг/л, окис-ляемоспъ- ниже 3 мг02/л, температура обрабатываемой воды - не менее 20С

В связи с этим проведение исследований, направленных на разработку и усовершенствование технологических процессов, обеспечивающих подготовку подземной воды с высоким содержанием Feo6«. — до 30 мг/л и более, С02 - до 100 мг/л, H2S - до 10 мг/л, окисляемость-до 9 мг02/л, температуры обрабатываемой воды -4-8С для СКО и водоснабжения сельских населенных пунктов, соответствующих современным требованиям и нормам, является своевременным и актуальным в решении поставленных Правительством задач.

Цель работы — усовершенствование технологических процессов, обеспечивающих' интенсификацию процесса очистки подземных вод и увеличение верхнего предела безреагентной очистки для СКО и водоснабжения сельских населенных пунктов, получение активированной воды для возделывания овощных культур в условиях стабильных устойчивых урожаев

Задачи исследований:

провести анализ существующих технологий обезжелезивания подземных вод для СКО и водоснабжения сельских населенных пунктов и обосновать выбор эффективного метода очистки,

исследовать в лабораторных условиях усовершенствованные технологии очистки и активации подземных вод, предложить методику расчета элементов вакуумно-эжекционной установки (ВЭУ), установить приемлемые технологические параметры эффективной работы ВЭУ,

обосновать влияние процессов кавитации и экстинкции, происходящих в ВЭУ, на повьппение температуры подземной воды и изменения ее структуры, являющейся основанием для получения активированной воды,

экспериментально обосновать динамику роста, развития и получения планируемой урожайности (100 т/га) томатов при поливе активированной водой (не более 1-го полива в каждый межфазный период вегетации),

- рассчитать технико-экономический эффект вакуумно-эжекционно-
го метода очистки и активации подземных вод для достижения планируе
мой урожайности (100 т/га) овощных культур

Основные положения, выносимые на защиту:

- очистка и активация подземных вод вакуумно-эжекционным методом,

методика расчета и разработка конструкций эжектора с помощью математического модуля,

изменение структуры и температуры воды вследствие процессов кавитации и экстинкции, происходящих в ВЭУ и являющихся основными факторами получения активированной воды;

динамика роста и развития томатов при поливе активированной водой, способствующая получению урожайности плодов 100 т/га при пред-поливной влажности почвы 70-70-60%НВ и внесении удобрений с дозой N210P80K.105;

технико-экономическая оценка усовершенствованных технологий очистки и активации воды из подземных источников для повышения урожайности овощных культур.

Объект исследования Очистка и активация подземных вод вакуумно-эжекционным методом Различные режимы обезжелезивания и активации подземных вод Разработка математического модуля для расчета конструкций эжектора Исследование физико-химических свойств очищенной и активированной воды Исследование влияния процессов кавитации и экстинкции, происходящих в ВЭУ, на повышение температуры и изменение структуры поливной воды. Исследование влияния активированной воды на урожайность томатов

Предметом исследования являются процессы обезжелезивания и активации подземных вод, разработанные на основе вакуумно-эжекци-онного метода

Методика исследования предусматривает разработку теоретических предпосылок и экспериментальную проверку в лабораторных и производст-

венных условиях с последующей технико-экономической оценкой усовершенствованных технологий обезжелезивания и активации подземных вод Лабораторные исследования выполнялись в соответствии с действующими нормативными документами и частными методиками Расчеты и обработка результатов экспериментальных данных выполнялись методами математики и міїгематической статистики

Научная новизна работы

впервые разработан безреагентный короткоцикловый вакуумно-эжекционный метод массообмена, отличающейся от известных сяособов очистки подземной воды от железа тем, что происходит быстрая и глубокая дегазация исходной воды с одновременным повышением рН до 7,3-7,5 и достижением при этом высоких скоростей окисления железа. Одновременно решается задача удаления из воды неорганических трудноокисляе-мых веществ (марганца, цинка, меди), органических веществ (фенола, гу-мановых кислот, фулвокислот) и агрессивных газов, углекислоты, сероводорода и др. Использование данного метода обеспечивает, при сложном химическом анализе воды, снижение концентрации вредных веществ в подземной воде до регламентируемого (СанПин 2 14 1074-01 «Питьевая вода Контроль качества») предела без ввода в нее реагентов,

вакуумный метод активации воды для возделывания овощных культур и получения устойчивых урожаев.

Оба метода основаны на непрерывном и одновременном протекании процессов повышения рН воды, за счет объемного вскипания С02 и интенсивного дробления капель воды при прямоточном движении в ограниченном объеме и плотной упаковке капель

Новизна технических решений по очистки воды для хоз-питьевого водоснабжения защищена патентом РФ на изобретение № 2282594

Практическая значимость работы заключается в:

- разработке конструкций ВЭУ с помощью математического модуля,
используемых как для СКО и водоснабжения сельских населенных пунк-

тов, так и для получения активированной воды, влияющей на урожайность и качество овощных культур;

малой металлоемкости и простоте устройства ВЭУ, позволяющей получить ощутимый экономический эффект;

надежности при длительной эксплуатации с минимальными затратами;

экологически безопасном звене в технологии КО при получении стабильных урожаев овощных культур,

работе системы в автоматическом режиме.

Реализация результатов исследований Вакуумно-эжекционные установки обезжелезивания подземных вод внедрены и успешно эксплуатируются в системе водоснабжения г.Ханты-Мансийка Тюменской области, .на базе отдыха в х Раздоры Михайловского района и в учреждении ЯР 154/12 УИН МИНЮС РФ Волгоградской области, на металлургическом заводе г Каменск-Уральска Свердловской области, на базе отдыха завода «Водмашоборудования» г Воронеж и многих других.

Вакуумный метод активации воды для СКО впервые применен в ООО «НАУЧКОМ» базового хозяйства ВГСХА при возделывании томатов и получении устойчивых урожаев

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международной научно-практической конференции Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии «Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства» в 2004 г.; на Межрегиональной конференции «Производство продовольствия и вода, социально-экономические проблемы ирригации и дренажа» в 2004 г., на Международной выставке «Инновационных разработок и передовых технологий» в 2005г; на Ш ежегодном форуме национального бизнеса «Новый бизнес - новой России» в Москве в 2007 г.

По материалам диссертации опубликовано 5 научных статей, в том числе 1 патент РФ и 1 статья, опубликованная в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и общих выводов. Работа изложена на 182 страницах машинописного текста и включает в себя 20 рисунков, 28 таблиц, 4 приложений, список используемой литературы из 165 наименований, включая иностранных авторов

Подобные работы
Зуйкина Елена Николаевна
Совершенствование технологии очистки воды для орошения и водоснабжения сельских населенных пунктов
Соловьев Александр Витальевич
Совершенствование технологии очистки оросительных каналов гидравлическим и механическим способами
Мартыненко Евгений Васильевич
Методы определения перспективных объемов забора воды на орошение в планах развития крупных систем
Васильченко Аркадий Павлович
Рациональный способ регенерации двухслойных медленных фильтров систем водоснабжения сельских населённых пунктов
Салдаев Александр Макарович
Совершенствование технологии фитомелиорации деградированных земель в Нижнем Поволжье
Пунинский Виталий Станиславович
Совершенствование технологий уборки камней с их предварительной диагностикой при мелиорации земель в гумидной зоне
Гольдштейн Геннадий Абрамович
Совершенствование технологии водораспределения на участках автоматизированных каналов с дополнительным источником орошения
Волков Анатолий Викторович
Совершенствование технологии реконструкции каналов инженерно-мелиоративных систем с рациональным использованием средств механизации
Салимов Талбак Орзуевич
Совершенствование технологий планировки орошаемых земель в аридной зоне
Егоров Владимир Семенович
Совершенствование технологий и технических средств проведения эксплуатационных работ на оросительных каналах Саратовского Заволжья

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