Использование компьютерных технологий при выборе методов обработки подземных вод

А. А. Анцупов, ведущий программист, Томский государственный архитектурно-строительный университет

Л. И. Алферова, аспирант, Томский государственный архитектурно-строительный университет

В. В. Дзюбо, канд. техн. наук, доцент, Томский государственный архитектурно-строительный университет

Выбор технологических приемов и схем обработки природных вод и оборудования для их реализации производится в зависимости от качества воды источника водоснабжения, назначения водопровода, производительности очистной станции, местных условий, критерия экономичности - минимума приведенных затрат на строительство и эксплуатацию станций.

Для достаточно точного определения общей техно­логической схемы обработки подземных вод в системах питьевого водоснабжения населенных пунктов (для вновь строящихся систем водоснабжения, для реконструируемых, а также находящихся в эксплуатации) необходимо, чтобы лабораторные анализы качественного состава исходной воды содержали наиболее полный перечень показателей [1].

В работах [2, 3] было показано, что для предварительного выбора технологических схем очистки подземных вод, в основу которого положен детальный и всесторонний анализ показателей их качества, можно использовать плоскостные диаграммы областей применения технологических схем, которые составлены на основании апробированных на практике технологий обработки подземных вод по эффективности их работы в зависимости от исходного качества воды. Диаграммы позволяют предварительно выбрать один из возможных вариантов технологической схемы очистки подземных вод, который необходимо корректировать под конкретные условия эксплуатации проектируемого водоочистного оборудования. На рис. 1 приведена диаграмма областей применения методов удаления растворенных газов из подземных вод в технологических схемах их комплексной обработки до питьевого стандарта.

Рисунок 1. Диаграмма областей применения методов дегазации подземных вод I – упрощенная аэрация (для H2S – введение окислителя, фильтрование); II – усиленная аэрация (барботирование воздухом) (для H2S – введение окислителя, фильтрование); III – пенная дегазация, вакуумная дегазация; барботирование в две ступени (для H2S – озонирование, фильтрование)

На основании составленных диаграмм разработаны программные продукты для персональных компьютеров с использованием прикладного пакета Microsoft Visual Basic 6.0, которые позволяют оперативно анализировать и выбирать варианты технологий обработки подземных вод в зависимости от их качественного состава. Программные продукты составлены и работают в операционных системах Windows 95, 98, 2000, ME, XP. В качестве вариантов составлено 2 программных продукта «Дегазация подземных вод» и «Обработка подземных вод».

Для пользования вышеуказанными программными продуктами необходимо запустить соответствующую программу в среде Windows, «кликнув» на значок (иконку), соответствующий программе.

Программа «Дегазация подземных вод» может использоваться при технологическом обследовании действующих станций обработки подземных вод на предмет модернизации и повышения эффекттивности их работы. Программа «Обработка подземных вод» может использоваться при проектировании новых станций обработки подземных вод, а также при реконструкции или модернизации действующих станций.

При запуске программ в появившемся диалоговом окне пользователю будет сделано предложение ввести исходные данные состава подземных вод, подлежащих дегазации или обработке (рис. 2).

Рисунок 2. Стартовые диалоговые окна программных продуктов «Дегазация подземных вод» (а) и «Обработка подземных вод» (б)

В стартовых диалоговых окнах исходные концентрации газов (рис. 2а) и примесей (рис. 2б) по умолчанию заложены равными 0, поэтому, если пользователь не ввел по какой-либо причине исходные данные какого-либо показателя, программные продукты «считают», что исходная концентрация равна 0. После ввода исходных данных (всех или только отдельных показателей) следует нажать кнопку «Начать выбор», при этом в диалоговых окнах «Рекомендуемые технологии…» появится перечень технологических приемов (способов) дегазации или обработки подземных вод, а ниже будут указаны остаточные концентрации газов или примесей, соответствующие выведенным в окнах технологиям (рис. 3).

Рисунок 3. Предлагаемые способы дегазации подземных вод

На приведенном примере при использовании программы «Дегазация подземных вод» (рис. 3) пользователю будет предложено несколько вариантов технологий дегазации подземных вод для удаления (в данном случае) содержащегося в воде метана. Следует отметить, что заложенные в программу и предлагаемые пользователю технологии апробированы в условиях Западно-Сибирского региона и обеспечивают полное удаление метана (исходя из условия безопасности эксплуатации станций водоподготовки) из подземных вод. В нижнем диалоговом окне приведена остаточная концентрация метана в обработанной воде - 0.

На рис. 4а приведен вариант (пример) диалогового окна программы «Дегазация подземных вод», при котором пользователь ввел данные исходных концентраций газов: CH₄, CO₂ (своб.), H₂S, содержащихся в подземных водах и подлежащих удалению, на рис. 4б - диалоговое окно программы «Обработка подземных вод» с рекомендуемыми технологиями обработки подземных вод после ввода всего предлагаемого перечня исходных концентраций загрязнений в воде, подлежащей обработке.

	Рисунки 4а (подробнее), 4б (подробнее)   Рекомендуемые технологии удаления CH4, CO2 (своб.), H2S (а) и комплексной обработки (б) подземных вод

Программа «Дегазация подземных вод» в диалоговых окнах (рис. 5) выводит перечень рекомендуемых технологий для каждого газа отдельно в зависимости от его содержания в исходной воде. На рис. 5 предложены технологии дегазации исходя из следующих концентраций газов, содержащихся в подземных водах:

CH₄ = 5 мг/л; CO₂ (своб.) = 65 мг/л и H₂S = 5 мг/л.

В программе «Обработка подземных вод» (рис. 6) в диалоговых окнах выводятся рекомендуемые технологии обработки подземных вод в зависимости от содержания в исходной воде растворенных газов CH₄, CO₂ (своб.), H₂S, железа, марганца, органики (по KMnO₄).

Окончательный выбор технологии дегазации и обработки подземных вод пользователю необходимо сделать с учетом местных условий для реализации рекомендуемых технологий, наличия требуемого оборудования и технико-экономических расчетов.

При наличии в подземных водах, подлежащих обработке, загрязнений антропогенного характера, например, фенолов, нефтепродуктов и др., разработан программный продукт «Комплексная обработка подземных вод», а для выбора оптимальных вариантов из предлагаемых пользователю технологических схем обработки подземных вод разработан программный продукт «Оптимальные технологии обработки подземных вод» (в следующих публикациях).

Рисунок 5 (подробнее)   Технологии дегазации подземных вод

Рисунок 6 (подробнее)   Рекомендуемые технологии обработки подземных вод

Выводы

1. При выборе комплексной схемы очистки подземных вод от растворенных газов, загрязнений природного и антропогенного характера необходимо выполнить детальный анализ подземных вод по направлениям:

-  наличие, состав и концентрации растворенных в подземных водах газов;

-  наличие в подземных водах загрязнений природного характера и их концентрации;

-  наличие, состав и концентрации загрязнений антропогенного характера.

2. Компьютерные технологии на базе стандартных прикладных программных продуктов позволяют достаточно оперативно выбрать технологический прием или комплексную схему обработки подземных вод в зависимости от их качественного состава. Программные продукты составлены для ПК с использованием прикладной программы Microsoft Visual Basic 6.0.

Литература

1.  Дзюбо В. В., Алферова Л. И. К вопросу о выборе технологических схем очистки подземных вод // Сантехника. 2005. № 6.

2. Дзюбо В. В., Алферова Л. И. Графоаналитический экспресс-метод определения технологических приемов очистки подземных вод //Энергосбережение и водоподготовка. 2005. № 5.

3. Дзюбо В. В., Алферова Л. И. Способ выбора технологических приемов дегазации-аэрации и очистки подземных вод // Питьевая вода. 2005. № 6.