Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки

ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ПРОЦЕСІВ ІОННОГО ОБМІНУ В СИСТЕМАХ ВОДОПОСТАЧАННЯ

2024-03-27T19:04:45+02:00

У сучасних умовах особлива увага приділяється різним методам інтенсифікації процесів очищення природних та стічних вод, удосконаленню існуючих технологій очищення, а також впровадженню нових методів і технологічних заходів, що дозволяють підвищити якість очищення стічних вод і зменшити антропогенний вплив на екосистему. Важливо враховувати не лише ефективність очищення, але і його екологічність та відповідність сучасним стандартам та вимогам до збереження навколишнього природного середовища. Такий підхід дозволяє забезпечити стійкість екосистем та збереження водних ресурсів для майбутніх поколінь.

У статті висвітлені питання пов’язані з використанням фізичних методів водопідготовки в системах водопостачання. Для інтенсифікації процесів іонного обміну в системах водопостачання запропоновано спосіб коригування мінерального складу природних і стічних вод з використанням модифікованих іонообмінників, який передбачає одночасну дію магнітного поля на іонообмінник і воду, що очищується. Використання магнітної модифікації іонообмінників дозволяє підвищити продуктивність споруд водопідготовки, в середньому на 25-30%, з отриманням фільтрату необхідної якості, збільшити тривалість фільтроциклу, знизити витрати регенеративних розчинів, що свідчить про збільшення ефективності очищення води в наслідок застосування магнітної модифікації.

Встановлено збільшення динамічної об’ємної ємності іонообмінників на 15-20%, що свідчить про покращення іонообмінної здатності за рахунок інтенсифікації процесів іонного обміну в системах водопостачання. Інтенсифікація процесів іонного обміну під час коригування мінерального складу природних і стічних вод за допомогою магнітного поля визначається такими основними факторами: впливом магнітного поля на структуру і властивості води, що фільтруються через іоніт та впливом магнітного поля на активність і рухливість іонів, що обмінюються, дифузію і гідратацію їх, іонообмінну рівновагу та ін. фактори.

ВИЗНАЧЕННЯ ХАРАКТЕРУ ЗМІНИ ДІАМЕТРА РОЗПОДІЛЬЧОГО ДРЕНАЖНОГО ТРУБОПРОВОДУ ВЗДОВЖ ШЛЯХУ

2024-03-27T19:21:18+02:00

В даній роботі на основі проведеного аналізу системи диференційних рівнянь, що описують рух рідини зі змінною витратою в розподільчих напірних дренажних трубопроводах змінного (такого, що зменшується) за довжиною перерізу, розроблена методика розрахунку гідравлічних характеристик і конструктивних параметрів даних труб. В роботі розглянуто найбільш загальний випадок роботи розподільників при наявності над трубою горизонтального рівня ґрунтових вод. При аналізі вихідних рівнянь було розглянуто варіант роботи розподільчих трубопроводів, при якому всередині напірного каналу за всією його довжиною забезпечувалась постійна за величиною середня швидкість руху потоку рідини. Величина цієї швидкості залежить від гранулометричних особливостей навколишнього ґрунту, в якому прокладено трубопровід, і фільтраційних характеристик матеріалу бічних стінок трубопроводів. При дослідженні вихідних рівнянь і отриманні розрахункових залежностей було використано поняття умовного нескінченно довгого розподільчого трубопроводу або трубопроводу обмеженої довжини того, що має нескінченну просякненість поверхні бічних стінок. Головною особливістю якого є можливість прийняття рівним близьким до нуля напору в його кінцевому перерізі. Вказане припущення практично не впливає на отримані кінцеві результати. Аналіз представлено в безрозмірному вигляді. Отримані розрахункові формули досить прості та зручні у використанні. Для ілюстрації представлених залежностей в роботі приведені відповідні графіки.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ НАВОДНЮВАННЯ ТА ТЕРМІНУ ЕКСПЛУАТАЦІЇ НА ТРІЩИНОСТІЙКІСТЬ І СПРОТИВ КОРОЗІЙНОМУ РУЙНУВАННЮ ТРУБНИХ СТАЛЕЙ

2024-03-27T19:48:20+02:00

Уперше в роботі проведені системні та комплексні експериментальні дослідження впливу терміну експлуатації трубопроводів на поглинання трубними сталями водню, який, як відомо, спричиняє окрихчення металу. У зв’язку з цим різко підвищується мікротвердість структури, а також погіршуються параметри тріщиностійкості трубних сталей. Як додатковий критерій впливу водню можна використовувати коефіцієнт інтенсивності напружень К_1С, який характеризує потенціальну здатність металу чинити спротив крихким руйнуванням. Криві температурної залежності коефіцієнта К_1С ілюструють зміну в’язкості сталі, спричинену структурними перетвореннями при термообробці і подальшим впливом розчиненого водню на структуру металу в процесі тривалої експлуатації трубопроводів в корозійно-агресивних середовищах, зокрема тих, що використовуються в системах водопостачання та водовідведення. Відомо, що коефіцієнт К_1С дуже чутливий до зміни структури, тобто являє собою локальний параметр тріщиностійкості, який потрібно враховувати при проєктуванні та розрахунку трубопровідних конструкцій. Додатковим дослідженням встановлена залежність руйнування трубних сталей марки 06Г2БА з урахуванням попередніх напружень від 0,3σ_Т до 0,9σ_Т. Найбільш високим спротивом руйнуванню характеризуються ненапружені трубні сталі, тобто попередні напруження сталевих зразків послаблюють тріщиностійкість металу. Додаткові дослідження сульфідного корозійного руйнування згідно з методикою NАСЕ надали можливість визначити схильність трубних сталей до корозійного руйнування. Найбільш високою корозійною стійкістю характеризуються сталі 06Г2БА і 08ХМЧА.

ЗАКОНОМІРНІСТЬ СОРБЦІЙНО-ОКИСЛЮВАЛЬНОГО РУЙНУВАННЯ СУБСТРАТУ СТІЧНИХ ВОД В ПРИКРІПЛЕНОМУ БІОЦЕНОЗІ

2024-03-30T13:55:11+02:00

В даній роботі представлено обґрунтування закономірності сорбційно-окислювального руйнування субстрату стічних вод в прикріпленому біоценозі, як кінетики багатофазового біохімічного розпаду для ефективного проєктування, будівництва та експлуатації очисних споруд водовідведення. Проаналізовані підходи різних авторів до кінетики багатофазного біохімічного розпаду субстрату в стічних водах. Наведені технологічні параметри, які впливають на ефективність очистки стічних вод прикріпленим біоценозом. Подано зв’язок між ними для окислення та сорбції забруднених стічних вод, виражений графічним зображенням та математичною моделлю. Встановлено що основним зовнішнім параметром, який впливає на швидкість ферментативної реакції є температура стічних вод. Описано, як зміна температури стічних вод впливає на зовнішній стан мікроорганізмів - індикаторів та ферментів в цілому та як впливає на швидкість руйнування біомаси, тобто змінює муловий індекс.

ОСНОВНІ ПРОБЛЕМИ ФУНКЦІОНУВАННЯ ІСНУЮЧИХ СИСТЕМ ВОДОПОСТАЧАННЯ ТА ВОДОВІДВЕДЕННЯ В УКРАЇНІ

2024-03-27T20:01:19+02:00

У статті проаналізовані нагальні проблеми роботи сфери водопостачання та водовідведення в умовах війни. Для їх вирішення запропоновано новий науковий підхід, який планується реалізувати у вигляді єдиної методики з оптимізації систем водопостачання та водовідведення населених пунктів. У розділах цієї методики запропоновано: проєктування та будівництво дублюючих елементів систем водопостачання або водовідведення населених пунктів, організація облаштування бюветних комплексів, як запасних незалежних систем водопостачання населених пунктів. Запропоновано науково обґрунтовані альтернативні сценарії для окремих населених пунктів, з яких найбільш оптимальний сценарій для сталої роботи системи на довготривалу перспективу буде рекомендуватися органу місцевого самоврядування. В рамках методики з оптимізації систем водопостачання та водовідведення населених пунктів запропоновано здійснювати заходи з оцінки ризиків, результатом яких буде документ з відображенням різних сценаріїв, сукупністю інформації про загрози, індикатори ризиків та з визначенням порядку дій працівників підприємств водопостачання та водовідведення.

ВИКОРИСТАННЯ ЕКСПОНЕНЦІЙНОГО РОЗПОДІЛУ В ЯКОСТІ СИНТЕТИЧНОЇ КРИВОЇ ОБ'ЄМУ СТОКУ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ОБСЯГУ ПОВЕРХНЕВОГО СТОКУ

2024-03-27T20:15:05+02:00

У роботі проаналізована проблема визначення об'єму стоку з басейну за допомогою методів моделювання стоку з використанням однопараметричного експоненціального розподілу. Використовуючи дані гідрометеорологічної служби про максимальну добову кількість опадів різної забезпеченості для деяких метеостанцій які розташовані по всій території України, були отримані залежності розподілу ймовірності добових шарів опадів, у вигляді загальної глибини опадів і загальної тривалості опадів. В результаті апроксимації розподілу ймовірності добових шарів опадів одержані значення частоти подій і середнього значення глибини добових шарів опадів для різних регіонів України й коефіцієнтів кореляції. Використання кумулятивного експоненціального розподілу надає можливість отримати синтетичну криву об'єму стоку для визначення обсягу річного поверхневого стоку який підлягає очищенню на очисних спорудах.

«ЗЕЛЕНІ» КОНСТРУКЦІЇ В УРБАНІЗОВАНОМУ СЕРЕДОВИЩІ: ВИВЧЕННЯ ВПЛИВУ «ЗЕЛЕНИХ» ДАХІВ НА ЯКІСТЬ ДОЩОВОЇ ВОДИ ТА ІНШІ ЕКОЛОГІЧНІ ПАРАМЕТРИ. БІБЛІОГРАФІЧНИЙ ОГЛЯД

2024-03-27T21:12:40+02:00

Проведено кількісний аналіз найбільш цитованих статей, опублікованих у наукометричній базі даних Scopus до 2023 року. Показано, що більшість публікацій, об'єктом вивчення яких стали «зелені» конструкції, фокусуються на дослідженні «зелених» дахів. Наведено, що з 1981 року кількість досліджень «зелених» дахів неухильно зростає: приблизно 45% статей зосереджені на вивченні переваг у контексті термічного впливу та теплоізоляції, 18% – відведення дощової води, 15% – на якості повітря, 5% – на шумопоглинальних властивостях «зелених» дахів та 17% – витрати на будівництво та експлуатацію «зелених» дахів, рекреаційні об'єкти, протипожежний захист та інші супутні питання. Описано вимоги та загальновживані матеріали для стандартного «зеленого» даху, а також відсоткова частка наукових публікацій, залежно від функцій та задіяних шарів конструкції «зелених» дахів. Проведено аналіз найбільш цитованих наукових досліджень щодо впливу систем «зелених» дахів на якість дощового стоку. Показано, що результати досліджень, викладені в наведених публікаціях, свідчать про необхідність подальшого вивчення впливу «зеленого» даху на обсяг забруднення у воді, що стікає з її поверхні. Підкреслено, що подальші дослідження повинні бути зосереджені на конструктивних шарах даху (товщина і використовувані матеріали), а саме на товщині та видах шарів підкладки, а також на умовах догляду за рослинами (наприклад, внесення добрив), особливо на інтенсивних «зелених» дахах. Крім того, повинно бути вивчено та проаналізовано, як затримка дощової води рослинами та шаром ґрунту «зеленого» даху впливає на відносну вологість повітря поблизу будівлі в періоди без дощу. Виділено сукупність факторів, які відіграють головну роль в процесі впливу «зелених» дахів на якість дощового стоку. Здійснено аналіз найбільш цитованих наукових досліджень, присвячених зменшенню забруднюючих речовин повітря за допомогою «зелених» дахів. Зроблено висновок, що майбутні дослідження повинні бути зосереджені на вивченні видів рослин, які добре пристосовані до вирощування на дахах (в помірному кліматі) та найбільш ефективно здійснюють процес фотосинтезу, поглинаючи СО₂ і виділяючи О₂ в атмосферу навколо будівлі. Наведено аналіз найбільш цитованих наукових публікацій, присвячених дослідженню шумопоглинальних властивостей «зелених» дахів. Обґрунтовано необхідно максимально підвищувати відсоток впровадження «зелених» дахів на всіх будівлях і спорудах у місті для того, щоб «зелені» дахи могли суттєво впливати на якість навколишнього середовища в урбанізованих районах.

ВИЗНАЧЕННЯ ТЕХНОГЕННИХ РИЗИКІВ ПРИ ВИКОРИСТАННІ РІЗНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ВОДООЧИЩЕННЯ

2024-03-27T21:25:05+02:00

В сучасних умовах забезпечення надійності та безпеки роботи систем водопостачання є першочерговим завданням для промислового господарства та безпеки життєдіяльності населення України. Постійне бомбардування і пошкодження об'єктів критичної інфраструктури, зокрема об’єктів водного господарства, ставлять під загрозу стабільність і якість водних ресурсів країни. У цьому контексті проведення досліджень з визначення техногенних ризиків в системах водоочищення при використанні різних технологій, а також розробка стратегій для підвищення надійності та безпеки експлуатації систем водопостачання стають актуальними для промислового сектору України. З метою підвищення надійності роботі блоків систем водоочищення та їх безпеки експлуатації були досліджені техногенні ризики при використанні технологій іонного обміну, електродіалізу та дистиляції води на підприємствах теплоенергетики. Показано, що при штатній роботі системи іонообмінного очищення води середньої продуктивності 400 м³/год в разі частих змін концентрації солей на вході ризик одержання недоочищеної води складає 0,0783. Цю величину необхідно враховувати для оцінки економічних і соціально-екологічних ризиків, оскільки вона перевищує загально прийняту величину 0,01. При використанні електродіалізного водоочищення та частих змінах концентрації солей на вході ризик одержання недоочищеної води складає 0,0271. Ця величина також більш як 0,01 ризику, прийнятого в якості припустимого. Технологія дистиляції води має достатній запас, щоб компенсувати будь-які відхилення при здійсненні процесу очищення, і дає дуже низький ризик. Проте, процес дистиляції ефективніший у видаленні лише розчинних домішок, тоді як у випадку завислих речовин, зокрема органічного походження, існує ризик виходу за межі 0,01.