Совершенствование технологий очистки и активации подземных вод для систем капельного орошения и водоснабжения сельских населенных пунктов

• Автор: Вольская, Ольга Николаевна
• Шифр специальности: 06.01.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 196 с. : ил.

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
I.I. Характеристика классов оросительной воды
1.2. Качество оросительной воды
1.3. Системы капельного орошения (СКО)
1.4. СКО и проблема очистки воды для них
1.5. Очистка подземной воды для систем капельного орошения вакуумно-эжекционным методом
1.6. Активная вода в интенсивных системах мелиорации
ГЛАВА II. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
2.1. Общие сведения о железосодержащих подземных водах
2.2. Физико-химические основы и методы обезжелезивания подземных вод
2.3.Состояние исследований процессов обезжелезивания в гомогенной среде
2.4. Процесс обезжелезивания воды в зернистом слое
2.5. Современные способы и устройства для обезжелезивания воды
ВЫВОДЫ
ГЛАВА III. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БЕЗРЕАГЕНТНОГО ВАКУУМНО-ЭЖЕКЦИОННОГО МЕТОДА ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД И ЕГО ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
3.1. Описание предлагаемого метода обезжелезивания подземных вод
3.2. Обезжелезивание воды с высоким содержанием железа (более 30 мг/л)
3.3. Теория массопередачи при обезжелезивании подземных вод
3.4. Химические основы вакуумно-эжекционного метода
3.5. Основы конструкции и расчета элементов вакуумно- эжекционного аппарата
3.5.1. Общие конструктивные характеристики многоступенчатого эжектора
3.5.2. Теоретические основы расчета многоступенчатого эжектора
3.5.3. Конструкция вакуумных головок
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, (р, 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 pH 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 и 02
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 на загрузке фильтра
5.5.1. Режим работы - безнапорная скорая фильтрация (крупность загрузки 1,2-2 мм)
5.5.2. Режим работы - безнапорная «сухая фильтрация» (крупность загрузки 2-8 мм)
5.5.3. Работа полупромышленной установки с крупнозернистой загрузкой (керамзит)
5.6. Исследование водного режима почвы и доз внесения удобрений по показателям роста и развития томатов при поливе очищенной водой, предназначенной для КО
5.6.1. Водно-физические и агрохимические свойства почвы опытного участка
5.6.2. Условия и схема постановки опытов
5.6.3. Система капельного орошения на опытном участке
5.6.4. Методика проведения исследований
5.6.5. Режим орошения томатов при поливе очищенной и активированной водой
ВЫВОДЫ
ГЛАВА.VI. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОЧИСТКИ И АКТИВАЦИИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ПРЕДЛОЖЕНИЯ К ПРОИЗВОДСТВУ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

различие обоих процессов заключается в том, что в одном случае окисляется двухвалентный ион, а в другом - гидрат закиси железа. Первый случай характерен при повышенной кислотности раствора, второй - при пониженной. При наличии в воде бикарбонатных ионов окисление и гидролиз представляется формулой:
4Fe++ + 8НСО3" + 02 + 2Н20«-* 4Fe(OH)3 + 8С02, ( 2.3 )
а один гидролиз:
Fe(HC03)2 + 2Н20 -> Fe(OH)2 + 2Н20 + 2С02|, (2.4 )
Интенсивное удаление углекислоты создает благоприятные условия для полного гидролиза бикарбонатного железа. Гидрат закиси железа Fe(OH)2, соединяясь с кислородом, превращается в коллоидную гидроокись железа Fe(OH)3, которая при коагуляции переходит в окись железа Fe203-3H20, выпадающую в виде хлопьев.
Кастальский A.A. и Лебедева Н.С. [73] считают, что количество свободной углекислоты, которая должна быть удалена из воды, определяется как разность между начальным содержанием свободной углекислоты и тем ее количеством, которое соответствует pH = 7,5.
Кроме того, нужно удалить то количество свободной углекислоты, которое образуется при гидролизе железа в соответствии с уравнением:
Fe(HC03)2 -+ Fe(OH)2 + 2СОгТ, (2.4 )
Согласно стехеометрическому расчету это количество составляет 1,57 мг на 1 мг железа, содержащегося в исходной воде.
Расчетное количество свободной углекислоты, подлежащей удалению из воды, может быть определено по формуле:
Су = 1,57 CFe + (С„ач - Сопт), (2.5)
где: С Fe - общее содержание железа в исходной воде, мг/л;