Строительство и архитектура/7. Водоснабжение и канализация

К.т.н., доцент Чудновский С.М., Кузнецова Н.А.

Вологодский государственный технический университет, Россия

Выбор оптимальной схемы гибкого управления процессами контактной коагуляции воды

Питьевая вода – важнейший фактор здоровья человека. При подготовке питьевой воды, добываемой из поверхностных источников, применяют процессы коагуляции. Эффективность этих процессов зависит от надежности контроля и технологии управления этими процессами.

Наиболее эффективным сооружением для осветления и обесцвечивания маломутных цветных вод являются контактные осветлители. Действие контактного осветлителя основано на том, что после добавления в исходную воду коагулянта, при движении воды через слои зернистой загрузки в её порах происходит образование и задержание хлопьев. Таким образом, здесь имеет место контактная коагуляция, эффективность которой зависит не только от оптимальной дозы коагулянта, но также от размеров пор фильтрующей загрузки, а также от направления и скорости движения воды через эту загрузку.

Кроме того, в этих сооружениях невозможно следить за ходом процесса коагуляции в режиме реального времени, поэтому невозможно обеспечивать оперативное управление этими процессами, следовательно, в очищенной воде могут содержаться повышенные концентрации остаточных реагентов, что, неблагоприятно сказывается на здоровье людей.

Известные способы управления процессами коагуляции воды в контактных осветлителях имеют ряд недостатков и не обеспечивают контроль и управление этими процессами в полной мере. На основе патентного поиска по фондам Роспатента, мы составили классификацию способов управления процессами очистки воды на контактных осветлителях. Классификация приведена в таблице.

Способ	Преимущества	Недостатки
Способ регулирования коагуляции путем подбора оптимальной дозы коагулянта в лабораторных условиях		трудоемкость, длительность и неточность выполнения
Способ контроля работы контактных осветлителей путем определения потерь напора в загрузке		Не обеспечивает фиксирования момента проскока взвеси в фильтрат
Способ автоматического регулирования процесса очистки природных и сточных вод путем контроля проскока загрязняющих веществ и реагентов в жидкости по измерению амплитуды потенциала или тока течения	повышение качества и снижение себестоимости очистки за счет увеличения надежности и точности регулирования
Способ автоматического управления процессом фильтрации путем регулирования скорости фильтрования очищаемой жидкости в зависимости от измеренной величины дзета-потенциала	поддержание максимальной производительности фильтра при заданном качестве очистки
Способ регулирования процесса очистки природных и сточных вод путем контроля проскока загрязняющих веществ и реагентов в жидкости, основанный на измерении разности оптических плотностей		невысокая надежность, обусловленная сложностью реализации способа, невозможно интенсифицировать процесс коагуляции
Способ автоматического регулирования процесса очистки природных и сточных вод путем контроля проскока загрязняющих веществ и реагентов в жидкости, основанный на измерении полярности потенциала	повышение качества очистки и надежности способа
Способ автоматического управления процессом очистки путем регулирования расхода коагулянта в зависимости от электропроводности воды		не обеспечивает оптимального ведения процесса
Способ автоматического управления процессом очистки путем регулирования расхода коагулянта в зависимости от остаточной щелочности воды	более оптимальный процесс очистки
Аппарат для ускоренного определения доз коагулянта и скорости восходящего потока при осветлении воды в осветлителях	позволяет быстро определять оптимальный режим работы осветлителя (удельные дозы коагулянта и скорость восходящего потока осветляемой воды), позволяет автоматизировать процесс
Устройство для автоматического дозирования коагулянта	улучшение технологического режима процесса очистки, получение удовлетворительного качества очистки воды и экономия реагента

В Вологодском государственном техническом университете разработан ряд способов и устройств, обеспечивающих возможность в автоматическом режиме проводить экспресс – контроль седиментационных и электрокинетических показателей взвеси в воде. [1,2] Именно по этим показателям можно судить о ходе процесса коагуляции, а, следовательно, управлять этим процессом. Появление новых экспресс – способов и устройств позволило разработать принципиально новую систему гибкого управления процессами коагуляции воды. Данная система гибкого автоматического управления процессами коагуляции воды подходит для контактных осветлителей только частично - на первой стадии. Происходит снижение агрегативной устойчивости взвеси, осуществляемое на основе экспресс–измерения электрофоретической скорости движения частиц взвеси и определение первоначальной дозы коагулянта для пробы исходной воды, поступающей в смеситель. В настоящее время нами разработана схема управления первой стадией процесса коагуляции в контактных осветлителях.

Автоматического контроль и управление второй стадией процесса коагуляции (процесс образования хлопьев в стесненных условиях фильтрующей загрузки) в настоящее время не разработан. У нас имеется несколько вариантов решения этой проблемы. Один из вариантов – это установление зависимости между эффективностью процесса коагуляции и остаточного алюминия в очищенной воде. Пробные исследования показали, что существует связь между этими показателями. Другой вариант – исследования зависимости между процессом образования хлопьев в стесненных условиях и в свободном объёме. Нами были проведены патентные исследования, в результате которых, мы пришли к выводу о том, что целесообразно рассмотреть третий вариант управления второй стадией процесса коагуляции – на основе измерения потенциала течения. Окончательно выбрать подходящий вариант мы планируем только после опробования каждого из них в лабораторных условиях.

Литература:

1. Чудновский С.М Способ седиментационного анализа дисперсных систем. А.С. SU 1363020. Опубл. 30.12.87. Бюл. № 48.

2. Чудновский С.М Способ определения электрофоретической подвижности дисперсных частиц суспензий. А.С. SU 1383190. Опубл. 23.03.88. Бюл. № 11.

3. Кузнецова Н.А., Гибкое управление процессами коагуляции воды / Н.А.Кузнецова, Л.С. Белова, С.М. Чудновский // Успехи современного естествознания. – 2010. - №7.- с.62 - 63