astАрхитектура, строительство, транспортArchitecture, Construction, Transport2782-232X2713-0770Industrial University of Tyumen10.31660/2782-232X-2024-4-55-67ast-179Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВОCONSTRUCTIONТехнико-экономическое обоснование проекта реконструкции станции водоподготовкиFeasibility study for the reconstruction of a water treatment planthttps://orcid.org/0009-0004-4136-0632МатысЕ. Г.MatysE. G.

Матыс Елена Геннадьевна, канд. экон. наук, доцент, заведующая кафедрой управления строительством и жилищно-коммунальным хозяйством

Тюмень

Elena G. Matys, Cand. Sci. (Economic), Associate Professor, Head of the Department of Construction Management and Housing and Communal Services

Tyumen

matyseg@tyuiu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4883-8350ШкилеваА. А.ShkilevaA. A.

Шкилева Анна Александровна, канд. экон. наук, доцент, доцент кафедры управления строительством и жилищно-коммунальным хозяйством

Тюмень

Anna A. Shkileva, Cand. Sci. (Economic), Associate Professor, Associate Professor in the Department of Construction Management and Housing and Communal Services

Tyumen

shkilevaaa@tyuiu.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3177-3025СидоренкоО. В.SidorenkoO. V.

Сидоренко Ольга Владимировна, канд. техн. наук, доцент, заведующая кафедрой инженерных систем и сооружений

Тюмень

Olga V. Sidorenko, Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Head of the Department of Engineering Systems and Structures

Tyumen

sidorenkoov@tyuiu.ruТюменский индустриальный университетРоссияIndustrial University of TyumenRussian Federation202428122024045567Copyright © Матыс Е.Г., Шкилева А.А., Сидоренко О.В., 20242024Матыс Е.Г., Шкилева А.А., Сидоренко О.В.Matys E.G., Shkileva A.A., Sidorenko O.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ast.tyuiu.ru/jour/article/view/179

Представлен вариант реконструкции и технико-экономическое обоснование станции обезжелезивания подземной воды, расположенной на юге Тюменской области. Необходимость реконструкции обусловлена неудовлетворительным качеством воды, подаваемой потребителю, прежде всего по содержанию марганца. На основании анализа качественных показателей исходной и очищенной воды действующей станции выявлены наиболее существенные факторы, влияющие на процессы очистки. В предложенных изменениях технологической схемы учтены особенности состава подземной воды, в частности, избыточное содержание растворенной углекислоты и, как следствие, низкие значения рН, опыт эксплуатации станций обезжелезивания региона и результаты лабораторных и полупроизводственных испытаний, проводимых на аналогичных объектах. Предложен реагентный способ удаления марганца с применением перманганата калия в качестве окислителя. Для обеспечения необходимой степени снижения концентрации углекислоты и повышения рН рекомендовано заменить аэрационную систему с вакуумно-эжекционной на барботаж в слое загрузки. Проект реконструкции не требует увеличения объемов сооружений, технологические расчеты выполнены при максимальном использовании возможностей существующей станции. Технико-экономическое обоснование включает определение капитальных и эксплуатационных затрат, а также расчет увеличения себестоимости подачи воды. Проведена оценка коммерческой эффективности проекта реконструкции, показавшая целесообразность его осуществления.

This article presents a reconstruction plan for an underground water deferrization station in southern of Tyumen Oblast, including a feasibility study. The reconstruction is necessary due to unsatisfactory water quality delivered to consumers, primarily high manganese content. Analysis of the initial and treated water quality from the existing plant revealed key factors affecting the treatment processes. The proposed technological modifications consider the groundwater’s unique composition, in particular, the high dissolved carbon dioxide leading to low pH, along with the operational experience of region deferrization stations and results from laboratory and pilot-scale testing at similar facilities. The proposed solution uses a reagent method for manganese removal, employing potassium permanganate as an oxidant. To reduce carbon dioxide concentration and increase pH, the study recommends replacing the aeration system from vacuum-ejector to barbotage in the loading layer. The reconstruction does not require an increased facility size. Technological calculations take into account maximum use of the existing station. The feasibility study determined capital and operating costs, and calculated the increase in water supply costs. The assessment of reconstruction efficiency demonstrated its economic viability. 

качество питьевой водытехнология очистки водысметная стоимостьэксплуатационные затратыоценка коммерческой эффективностиdrinking water qualitywater treatment technologyestimated costoperating costscommercial efficiency assessmentReferencesШтенгелов Р. С., Филимонова Е. А., Маслов А. А. Питьевая вода – драгоценное полезное ископаемое. Природа. 2010;(10):38–46. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=16857424.Shtengelov R. S., Filimonova E. A., Maslov A. A. Drinking water – a precious treasure of the soil. Priroda. 2010;(10):38–46. (In Russ.) Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=16857424.Матусевич В. М., Смоленцев Ю. К. Гидрогеологические структуры Западно-Сибирской плиты. В сб.: Пресные и маломинерализованные воды Западной Сибири. Тюмень: Тюменский индустриальный институт им. Ленинского комсомола; 1989. С. 4–17.Matusevich V. M., Smolencev Yu. K. Hydrogeological structures of the West Siberian Plate. In: Presnye i malomineralizovannye vody Zapadnoj Sibiri = Fresh and low-mineralized waters of Western Siberia. Tyumen: Tyumen Industrial Institute named after Lenin Komsomol; 1989. P. 4–17. (In Russ.)Крайнов С. В., Швец В. М. Геохимия подземных вод хозяйственно-питьевого назначения. Москва: Недра; 1987. 237 с. Режим доступа: https://reallib.org/reader?file=1479788&pg=3.Krajnov S. V., Shvec V. M. Geochemistry of groundwater for domestic and drinking purposes. Moscow: Nedra; 1987. (In Russ.) Available at: https://reallib.org/reader?file=1479788&pg=3.Матыс Е. Г. Экономическое обоснование проекта обеспечения чистой водой г. Мегион. Экономика и предпринимательство. 2020;(11):500–503. https://doi.org/10.34925/EIP.2020.124.11.092Matys E. G. Economic feasibility study of a project to provide clean water to Megion. Journal of Economy and entrepreneurship. 2020;(11):500–503. https://doi.org/10.34925/EIP.2020.124.11.092Elsheikh М., Guirguis H., Fathy A. Removal of iron and manganese from groundwater: a study of using potassium permanganate and sedimentation. In: MATEC Web of Conferences. 2018;162:05018. https://doi.org/10.1051/matecconf/201816205018Elsheikh М., Guirguis H., Fathy A. Removal of iron and manganese from groundwater: a study of using potassium permanganate and sedimentation. In: MATEC Web of Conferences. 2018;162:05018. https://doi.org/10.1051/matecconf/201816205018Elsheikh М., Guirguis H., Fathy A. A comparative study of methods used for Fe and Mn oxidation and removal from groundwater. Journal of Engineering and Applied Science. 2016:63(4):277–292. Available at: https://www.researchgate.net/publication/326990940.Elsheikh М., Guirguis H., Fathy A. Acomparative study of methods used for Fe and Mn oxidation and removal from groundwater. Journal of Engineering and Applied Science. 2016:63(4):277–292. Available at: https://www.researchgate.net/publication/326990940.Roccaro P., Barone C., Mancini G., Vagliasindi F. G. A. Removal of manganese from water supplies intended for human consumption: a case study. Desalination. 2007;210(1-3):205–214. https://doi.org/10.1016/j.desal.2006.05.045Roccaro P., Barone C., Mancini G., Vagliasindi F. G. A. Removal of manganese from water supplies intended for human consumption: a case study. Desalination. 2007;210(1-3):205–214. https://doi.org/10.1016/j.desal.2006.05.045Khadse G. K., Patni P. M., Labhasetwar P. K. Removal of iron and manganese from drinking water supply. Sustainable Water Resources Management. 2015;1(2):157–165. https://doi.org/10.1007/s40899-015-0017-4Khadse G. K., Patni P. M., Labhasetwar P. K. Removal of iron and manganese from drinking water supply. Sustainable Water Resources Management. 2015;1(2):157–165. https://doi.org/10.1007/s40899-015-0017-4Селюков А. В., Рахимов В. В. Реконструкция станции очистки подземных вод г. Ноябрьска (ЯНАО). Водоснабжение и санитарная техника. 2020;(2):4–7. https://doi.org/10.35776/MNP.2020.02.01Seliukov A., Rakhimov V. Reconstruction of the ground water treatment plant in Noyabrsk (Yamal-Nenets Autonomous Okrug). Water Supply and Sanitary Technique. 2020;(2):4–7. (In Russ.) https://doi.org/10.35776/MNP.2020.02.01Селюков А. В., Байкова И. С. Обезжелезивание-деманганация подземных вод водозабора «Северный» г. Ханты-Мансийска. Водоснабжение и санитарная техника. 2012;(2):15–18. Режим доступа: https://www. vstnews.ru/ru/archives-all/2012/2012-2.Seliukov A., Baikova I. Deironing-demanganation of ground waters at the Severny intake facilities of KhantyMansiysk. Water Supply and Sanitary Technique. 2012;(2):15–18. Available at: https://www.vstnews.ru/ru/archivesall/2012/2012-2.Mohd Sanusi A, Adlan M. N., Mohd Remy Rozainy M. A. Z., Jamil R. Removal of Iron and Manganese Using Cascade Aerator and Limestone Roughing Filter. Materials Science Forum. 2016;857:509–13. https://doi.org/10.4028/www. scientific.net/msf.857.509Mohd Sanusi A., Adlan M. N., Mohd Remy Rozainy M. A. Z., Jamil R. Removal of Iron and Manganese Using Cascade Aerator and Limestone Roughing Filter. Materials Science Forum. 2016;857:509–13. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.857.509Золотова Е. Ф., Асс Г. Ю. Очистка воды от железа, марганца, фтора и сероводорода. Москва: Стройиздат; 1975. 176 с. Режим доступа: https://www.c-o-k.ru/library/document/12945.Zolotova Е. F., Аss G. Yu. Water purification from iron, manganese, fluorine and hydrogen sulfide. Moscow: Strojizdat; 1975. (In Russ.) Available at: https://www.c-o-k.ru/library/document/12945.Civardi J., Tompeck M. Iron and Manganese Removal Handbook. 2nd edition. American Water Works Association; 2015.Civardi J., Tompeck M. Iron and Manganese Removal Handbook. 2nd edition. American Water Works Association; 2015. 14. Phatai P., Wittayakun J., Chen W.-H., Morales Futalan C., Grisdanurak N., Kan Ch.-Ch. Removal of manganese (II) and iron (II) from synthetic groundwater using potassium permanganate. Desalination and Water Treatment. 2014;52:5942–5951. https://doi.org/10.1080/19443994.2013.819150Phatai P., Wittayakun J., Chen W.-H., Morales Futalan C., Grisdanurak N., Kan Ch.-Ch. Removal of manganese (II) and iron (II) from synthetic groundwater using potassium permanganate. Desalination and Water Treatment. 2014;52:5942–5951. https://doi.org/10.1080/19443994.2013.819150Sidorenko O. V., Shkileva A. A., Smirnova Ye. S. Comparison of methods of carbon dioxide removal from Groundwater (on the example of Borovsky deferrization station). In: Problemy upravleniya rechnymi basseynami pri osvoyenii Sibiri i Arktiki v kontekste global'nogo izmeneniya klimata planety v XXI veke = Problems of management of river basins in the development of Siberia and the Arctic in the context of global change of the planet's climate in the XXI century. Issue I. Tyumen: Industrial University of Tyumen; 2017. P. 264–270. (In Russ.)Сидоренко О. В., Шкилева А. А., Смирнова Е. С. Сравнение методов удаления углекислоты из подземной воды (на примере станции обезжелезивания п. Боровский). В сб.: Проблемы управления речными бассейнами при освоении Сибири и Арктики в контексте глобального изменения климата планеты в XXI веке. Т. I. Тюмень: Тюменский индустриальный университет; 2017. С. 264–270.Zhulin A. G., Sidorenko O. V. Groundwater carbonic acid degassers. Tyumen: Tyumen State University of Architecture and Civil Engineering; 2016. (In Russ.)Жулин А. Г., Сидоренко О. В. Дегазаторы угольной кислоты подземных вод. Тюмень: ТюмГАСУ; 2016. 114 с. 17. Aleksandrova N. N., Shkileva A. A., Popov V. V. Comparison of reconstruction options for water supply network of small village. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020:753(3):42–56. https://doi.org/10.1088/1757-899x/753/4/042056Aleksandrova N. N., Shkileva A. A., Popov V. V. Comparison of reconstruction options for water supply network of small village. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020:753(3):42–56. https://doi.org/10.1088/1757-899x/753/4/042056Жулин А. Г., Сидоренко О. В., Белова Л. В. Технологические схемы обезжелезивания подземных вод Тюменского региона. Архитектура, строительство, транспорт. 2023;(3):61–71. https://doi.org/10.31660/2782-232X-2023-3-61-71Zhulin A. G., Sidorenko O. V., Belova L. V. Technological schemes for deferrization of groundwater in the Tyumen region. Architecture, Construction, Transport. 2023;(3):61–71. https://doi.org/10.31660/2782-232X-2023-3-61-71

The authors declare that there are no conflicts of interest present.