Подано теоретичні і практичні рекомендації, необхідні для розрахунку і проектування гібридних водопідготовчих установок з використанням мембранних технологій. Розглянуто питання ефективного застосування мембранних технологій кондиціонування води значного сольового складу і заданої якості пермеату, показано специфічні проблеми, які виникають під час обробки води різного складу на стійку роботу мембранних елементів і водопідготовчої установки в цілому та методи їх подолання. Наведено теоретичні та практичні методики підвищення ефективності застосування мембранних технологій за рахунок використання їх в гібридному технологічному ланцюжку процесу повного знесолення води методами коагуляції, ультрафільтрації, пом’якшення, іонного обміну, електродеіонізації тощо. Широкий спектр розглянутих проблем і запропонованих методик дає змогу вибрати під час проектування гібридних ВПУ для заданого якісного кондиціонування різних класів вод, при мінімальному впливі на навколишнє середовище і прийнятній економічності.

Обоснована целесообразность освоения систем комбинированного опреснения морской воды на основе методов обратного осмоса и термической дистилляции с использованием бросового тепла энергоустановок. Для предотвращения сульфатного накипеобразования предложена технология Mg-Na-катионитного декальцинирования, предусматривающая регенерацию катионита смесью магниевых и натриевых солей, содержащихся в продувочном растворе стадии термической дистилляции концентрата обратного осмоса. Показано, что комбинированным опреснением конверсия умягченной каспийской и черноморской вод может быть доведена соответственно до 87,4 и 81,9 %. Исследования носили расчетно-аналитический характер.

Сформулирована с учетом окисления двухвалентного железа и строго решена нелинейная задача переноса и осаждения трехвалентного железа в слое загрузки скорого фильтра. Выведены зависимости и уравнения для расчета изменений со временем и по высоте загрузки концентраций взвешенных и осажденных частиц гидроксида железа, увеличения потерь напора в ней. На примерах выполнен прогноз роста содержания гидроксида в фильтрате и осажденной форме. Отмечена возможность надежного обоснования технологических и конструктивных параметров на базе полученного решения.

Індекс рубрикатора НБУВ: Н761.104.4

Рубрики:

Зм'якшування, опріснювання і знесолювання води

Шифр НБУВ: РА438725 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Увагу приділено питанням підвищення ефективності керування установкою контактної мембранної дистиляції шляхом удосконалення керування процесом при невизначеності функціональних властивостей мембрани. В результаті проведеного аналізу встановлено, що для процесу контактної мембранної дистиляції характерні невизначеності (сумарний термічний опір і пористість), які суттєво впливають на керування процесом. Розроблено математичну модель процесу, яка враховує просторовий розподіл швидкостей і температур за каналами мембранного модуля та в порах мембрани, а також спрощену модель для цілей керування, що враховує невизначеності параметрів процесу. Поставлено та розв'язано задачу робастного керування процесом. Розроблено систему керування процесом на основі робастного регулятора, що забезпечує керування процесом в умовах невизначеності та дозволяє при необхідності зупиняти установку на очищення чи заміну мембрани.

Розроблено швидкодіючу чисельну модель для прогнозування вихідних параметрів аеротенка. Чисельну модель можна використовувати для прогнозування ефективності аеротенка при різних режимах роботи. Для моделювання процесу біологічної очистки стічних вод в аеротенках були розроблені чисельні моделі. Поле потоку в аеротенку відтворюється на основі моделі потенційної течії. 2-D рівняння масопереносу використовуються для моделювання розсіювання субстрату і мулу. Для моделювання процесу біологічної обробки застосовується спрощена модель. Для чисельного інтегрування рівнянь переносу вживалася неявна різницева схема. Різницева схема побудована для розщеплення рівнянь переносу. Розщеплення рівняння переносу здійснюється на два рівняння та виконується на диференціальному рівні. Перше рівняння розщеплення враховує рух мулу або субстрату по траєкторіях, а друге - дифузний процес перенесення домішки і мулу. Для вирішення рівнянь розщеплення використовувалася неявна різницева схема. Для чисельного інтегрування рівняння потенційної течії застосовувалася неявна схема умовного наближення. На основі побудованої чисельної моделі був виконаний комп'ютерний експеримент для дослідження процесу біологічної очистки в аеротенку. Розроблена чисельна модель дозволяє швидко моделювати процес біологічної очистки в аеротенку. Модель може використовуватися для оцінки ефективності роботи аеротенків при різних режимах роботи. Розроблена модель враховує геометричну форму аеротенка. Розроблено чисельну модель, що враховує геометричну форму аеротенка та процес динаміки рідини, а також процес руху субстрату і мулу в аеротенку. Запропоновано ефективну чисельну модель класу "diagnostic models" для швидкого розрахунку процесу біологічної очистки в аеротенку.

Представлены результаты исследований по скорости растворения кислорода воздуха в воде при ее обработке в аэраторе-окислителе. Установлены зависимости скорости растворения кислорода от параметров обработки и конструкции аэратора-окислителя.

Висвітлено останні досягнення та застосування нанотехнологій для очищення стічних вод. Наноматеріали мають високу реакційну здатність і високий ступінь функціоналізації, велику специфічну поверхню, що робить їх придатними для застосування в очищенні стічних вод та опріснення води. Розглянуто застосування різних наноматеріалів, таких як наночастинки металів, оксиди металів, вуглецеві сполуки, цеоліт, фільтраційні мембрани тощо, у нанофільтрації, адсорбції, розділенні органічних і неорганічних речовин і фотокаталітичній деградації органічних забруднювачів, зокрема теоретичні основи та механізми.

У результаті лабораторних експериментів показано можливість біоочистки розчинних у воді газоподібних сірководню, діоксиду сірки та аміаку. На базі одержаних емпіричних залежностей і теоретичних уявлень щодо нестаціонарності процесу розроблено математичну модель біодеструкції газоподібних водорозчинних забруднювачів. Алгоритм враховує стан динамічної рівноваги між безперервною абсорбцією забруднювачів та їх біоокисненням у воді шару біореактора, що омивається. Одержані залежності надають можливість адекватно описувати процес біоочистки та розраховувати його параметри.

Опріснення морської води стає дедалі більш актуальним для багатьох регіонів. В найближчі десятиріччя для опріснення буде використовуватись вода з різних водойм Світового океану. Важливо визначити режими роботи опріснювальних установок, які забезпечують мінімальну собівартість опрісненої води при різній солоності морської води. Виконано математичне моделювання опріснювальної установки з механічним стисненням пари (MVC). Встановлено, що для кожного значення солоності морської води існує оптимальне значення солоності киплячого розсолу в випарнику. Отримано апроксимуючу залежність для розрахунку оптимального вмісту солі.

Індекс рубрикатора НБУВ: З273 + Н761.104.4-5

Рубрики:

Автономні електричні системи

Зм'якшування, опріснювання і знесолювання води

Шифр НБУВ: Ж68690 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Разработан новый способ получения целлюлозных гетерогенных ионообменных мембран для электродиализа с целью обессоливания морских и солоноватых вод, а также для безреагентной переработки техногенных отходов в виде слабых растворов солей с одновременной регенерацией кислот и щелочей и с возвращением их в технологический процесс. Исследовано влияние композиции полученных мембран на их электротранспортные характеристики. Произведен сравнительный анализ электропроводности и селективности мембран с серийными ионообменными мембранами МК-40 и МА-41. Показано, что изготовленные образцы мембран имеют достаточно высокую электропроводность, которая в некоторых случаях выше, чем у серийных мембран МК-40 и МА-41. Установлено, что селективность новых мембран не ниже, чем у серийных ионообменных мембран. Полученные мембраны близки по эффективности к серийным при опреснении раствора сульфата натрия.

Встановлено закономірності специфічної поведінки токсичних мікрокомпонентів мангану, бору, арсену в системі водний розчин - мембрана для створення наукових засад їх ефективного видалення із води в процесах мембранного опріснення під час виключення чи зменшення ризиків вторинного забруднення довкілля, а також для прогнозування якості та складу продуктів мембранного розділення за вмістом вказаних мікрокомпонентів. На основі систематичних досліджень електроміграції та кінетики видалення Mn(ІІ) в процесі електродіалізу, а також впливу різних форм мангану на електрохімічні характеристики мембран за різних режимів обробки визначено умови вилучення вказаного мікрокомпонента із води до норм питного водопостачання в процесі електродіалізного опріснення при відсутності негативного впливу на мембрани. Досліджено вплив широкого спектру фізико-хімічних параметрів (pH, природи та концентрації фонового електроліту, концентрації мікрокомпонента у вихідному розчині, ступеня відбору пермеату, робочого тиску, глибини знесолення, температури) на ефективність видалення сполук бору та арсену в процесах електродіалізу, зворотного осмосу та нанофільтрації з використанням мембран, які широко використовуються в Україні для здійснення цих процесів. Створено наукове підгрунтя для прогнозування якості пермеатів та діалізатів мембранних установок за вмістом вказаних мікрокомпонентів залежно від складу вихідної води та параметрів обробки, а також для розробки ефективних та екологічно-доцільних технологічних схем, що забезпечують одержання опрісненої води високої якості за вмістом бору та арсену при зменшенні чи повному виключенні ризиків вторинного забруднення довкілля токсичними мікрокомпонентами.

Індекс рубрикатора НБУВ: Г583.4 + Н761.104.4

Рубрики:

Іонний обмін. Іонообмінна адсорбція

Зм'якшування, опріснювання і знесолювання води

Шифр НБУВ: Ж14165 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: Н761.104.4

Рубрики:

Зм'якшування, опріснювання і знесолювання води

Шифр НБУВ: Ж16492 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Увагу приділено розробці ефективних процесів і технологій демінералізації води. Вивчено процеси попередньої обробки води перед її знесоленням на баромембранних установках, визначено вплив умов фільтрування на продуктивність та селективність мембран. Показано, що попереднє глибоке доочищення води на механічних фільтрах і стабілізаційна обробка води на слабокислотному катіоніті у кислій формі підвищує продуктивність нанофільтраційної та зворотньоосмотичної мембран. Селективність мембран по іонах залежить від типу іонів та pH середовища. Вивчення баромембранних процесів дозволило з'ясувати склад утворених концентратів для різних типів води та визначити основні напрямки їх переробки. Розроблено реагентні методи переробки концентратів, що дозволяють видалити понад 90 % сульфатів та іонів жорсткості з подальшою утилізацією утворених осадів у будівельні матеріали (цемент, композиційні цементи, клінкер). Запропоновано методи демінералізації концентратів, які містять в значних концентраціях хлориди, сульфати та іони жорсткості, що базуються на застосуванні високоосновного аніоніту в ОН{\up\fs8 -} формі. Іншим методом їх переробки є попереднє розділення хлоридів і сульфатів на аніоніти в Cl{\up\fs8 -} формі, що дозволяє методом електродіалізу одержувати розчини з окисненими сполуками хлору, придатні для дезінфекції води. Вивчено процеси демінералізації концентратів з високим вмістом іонів жорсткості в трикамерних електролізерах з двома аніонними мембранами МА-41.

Изучено влияние природы фонового электролита на кинетику извлечения ионов Mn(II) из модельных растворов в процессе электродиализного опреснения. Показана возможность глубокого удаления марганца из различных типов вод до ПДК для питьевой воды (0,05 мг/дм³) при исходной концентрации марганца 3 - 5 мг/дм³. Предложено использование добавок антискаланта ACUMER 2200 в камерах концентрирования электродиализного аппарата для предотвращения отложения малорастворимых соединений марганца на отдающей поверхности анионообменных мембран в условиях жесткой концентрационной поляризации.

Індекс рубрикатора НБУВ: Н761.104.4

Рубрики:

Зм'якшування, опріснювання і знесолювання води

Шифр НБУВ: Ж69121 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: Н761.104.46

Рубрики:

Знезалізнювання води

Шифр НБУВ: РА408588 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Для охолодження циркуляційної води в енергетиці і промисловості широко використовуються плівкові градирні. Пошук нових форм поверхонь зрошувачів, які можуть підвищити ефективність роботи градирні, є актуальною науковою і технічною задачею. Одним із шляхів підвищення охолоджувальної спроможності плівкових градирень є використання як зрошувачів профільованих поверхонь зі сферичними лунками, які забезпечують високу ефективність тепловіддачі від води до повітря. Мета роботи - експериментально вивчити вплив геометричних розмірів зрошувачів на ефективність охолодження, узагальнити одержані дані щодо тепловіддачі від води до повітря, визначити умови, за яких має місце висока охолоджувальна спроможність градирні, а також запропонувати профільовані зрошувачі для реальних градирень з заданими продуктивностями. Дослідні дані узагальнено у вигляді безрозмірного коефіцієнта тепловіддачі - числа Нуссельта. Надано методику розрахунку ступеня охолодження рідини. Запропоновано схемні рішення використання профільованих поверхонь в плівкових градирнях.