CORRIDOR-TYPE BAFFLED MIXING BASIN WITH CROSS POROUS BARRIERS

S. M. Epoyan, V. A. Yarkin, G. I. Sukhorukov, S. P. Babenko

Abstract


Purpose. The paper hightlights the increase in operational efficiency of corridor-type baffled mixing basin by installing of cross porous barriers made of gravel (or other materials) and epoxy resin, grade ED-20 (ED-16) with the hardener polyethylenepolyamine (PEPA), approved by Ukrainian Ministry of Health in systems of utility and drinking water supply. Methodology. The first stage of the experiments was performed on the model of the proposed mixer in scale 1:4 in order to determine the local resistance of the porous barrier, which is made of gravel with a size of 10-15 mm (average diameter 12.5 mm) and thickness of 50 mm. The local resistance of the barrier was measured using piezometers installed before and after the porous barrier. The velocity of water motion in the corridor of the mixer was determined depending on the water consumption, incoming on the mixer accordingly to the water meter and by the volumetric method. Findings. In accordance with researches when the water flows at a velocity of 0.1 m/s in the corridor of the mixer, the head losses in the porous barrier is 17 cm (0.17 m), and at a velocity of 0.2 m/s–0.68 m. The resistance coefficient (ξ), which is equal to 333.2 for the investigated barrier, was determined experimentally. It allows determining the head losses in the porous barrier at other velocities of water motion. When the velocity of water motion in the corridors of the mixer is from 0.7 up to 0.5 m/s, head losses increase almost fourfold. The conducted researches allowed to develop a calculation methodology for corridor-type baffled mixing basin with porous polymer-concrete barriers. Originality. Authors developed and investigated the corridor-type baffled mixing basin with porous polymer-concrete barriers. These barriers allow increasing and regulating the intensity and time of reagents mixing with the initial water exactly in the barriers, improving the distribution of the flow through the section of the mixer corridors. Practical value. The location of removable porous barriers in the corridors of the baffled mixing basin makes it possible to increase the efficiency of its operation and improve the quality of the treated water.


Keywords


baffled mixing basin; cross barriers; porous polymer-concrete; intensity of mixing; increase in operational efficiency

Full Text:

PDF

References


Epoyan, S. M., Kolotylo, V. D., & Drushliak, O. H. (2010). Vodopostachannia ta ochystka pryrodnykh vod: Navchalnyi posibnyk. Kharkiv: Faktor. (in Ukrainian)

Vyrovoy, V. N., Dovgan, I. V., & Semenova, S. V. (2004). Osobennosti strukturoobrazovaniya i formirovaniya svoystv polimernykh kompozitsionnykh materialov. Odessa: TES. (in Russian)

Gerasimov, G. N. (2001). Protsessy koagulyautsii-flokulyatsii pri obrabotke poverkhnostnykh vod. Vodosnabzheniye i sanitarnaya tekhnika, 3, 26-31. (in Russian)

Draginskiy, V. L., Alekseeva, L. P., & Getmantsev, S. V. (2005). Koagulyatsiya v tekhnologii ochistki prirodnikh vod. Moskow: Nauka. (in Russian)

Zhurba, M. G., Sokolov, L. I., & Govorova, Z. M. (2010). Vodosnabzhenie. Proektirovanie sistem i sooruzheniy, v 3t. T2. Ochistka i konditsionirovanie prirodnykh vod. Izd. 3-e, pererab. i dop.: Uchebnoe posobie. Moskow: ASV. (In Russian)

Zapolskiy, A. K. (2005). Vodopostachannya, vodovіdvedennya ta yakіst vodi: Pіdruchnik. Kyiv: Vyshcha shkola. (In Ukranian)

Myakishev, V. A. (2005). Modernizatsiya kommunalnykh sistem vodosnabzheniya i vodootvedeniya. Simferopol: NAPKS. (IN Russian)

Oleynik, O. Y., & Kaydalov, V. Y. (2014). Ispolzovanie polimerbetona dlya stroitelstva smotrovykh shakht sistem vodootvedeniya. Komunalne hospodarstvo mist: naukovo-tekhnichnyi zbirnyk Kharkivskoho natsionalnoho universytetu miskoho hospodarstva imeni O. M. Beketova, 114, 18-21. (In Russian)

Epoyan, S. M., Blagodarnaya, G. I., Dushkin, S. S., & Stashuk V. A. (2013). Povyshenie effektivnosti raboty sooruzheniy pri ochistke pitevoy vody: Monografiya. Kharkiv: KhNAGKh. (In Russian)

Vasylenko, O. A., Hrabovskyi, P. O., & Larkina, H. M. at al. (2010). Rekonstruktsiia i intensyfikatsiia sporud vodopostachannia ta vodovidvedennia: Navchalnyi posibnyk. Kharkiv: Ukrheliotekh. (In Russian)

Rybev, I. A. (2002). Stroitelnoe materialovedenie: Uchebnoe posobie dlya VUZov. Moskow: Vyshcha shkola. (In Russian)

Kulikov, N. I., Naymanov, A. Y., Omelchenko, N. P., & Chernyshev, V. N. (2009). Teoreticheskie osnovy ochistki vody: Uchebnoe posobie. Donetsk: Noulidzh. (In Russian)

Tuhai, A. M., & Orlov, V. O. (2009). Vodopostachannia: Pidruchnyk. Kyiv: Znannia. (In Ukranian)

Khoruzhyi, P. D., Khomutetska, T. P., & Khoruzhyi, V. P. (2008). Resursozberihaiuchi tekhnolohii vodopostachannia. Kyiv: Ahrarna nauka. (In Ukranian)

Shevchenko, V. A. (2012). Tekhnologiya i primenenie spetsialnіkh betonov: Uchebnoe posobie. Krasnoyarsk: SFU. (In Russian)

Epoyan, S. M., Sukhorukov, G. I., & Yarkin, V. A. (2016). Metod povysheniya effektivnosti smeshcheniya prirodnoy vody i metodika provedeniya issledovaniy. Naukoviy vіsnik budіvnitstva, 1(83), 187-193. (In Russian)

Biliaiev, M. M., & Kozachyna, V. A. (2015). Numerical determination of horizontal settlers performance. Science and Transport Progress, 4(58), 34-43. doi: 10.15802/stp2015/49201. (in English)

Bratby, J. (2016). Coagulation and Floculation in Water and Wastewater Treatment. Third Ed. London: IWA Publishing. (In English)

Kozachyna, V. A. (2016). Investigation of admixture sedimentation in the horizontal settler. Science and Transport Progress, 4(64), 7-14. (In English)

Pontius, F. W. (2016). Chitosanas as a Drinking Water Treatment Coagulant. American Journal of Civil Engineering, 4(5), 205-215. doi: 10.11648/j.ajce.20160405.11. (In English)


GOST Style Citations


  1. Водопостачання та очистка природних вод : навч. посіб. / С. М. Епоян, В. Д. Колотило, О. Г. Друшляк [та ін.]. – Харків : Фактор, 2010. – 192 с.
  2. Выровой, В. Н. Особенности структурообразования и формирования свойств полимерных композиционных материалов / В. Н. Выровой, И. В. Довгань, С. В. Семенова. – Одесса : ТЭС, 2004. – 168 с.
  3. Герасимов, Г. Н. Процессы коагуляуции-флокуляции при обработке поверхностных вод / Г. Н. Герасимов // Водоснабжение и санитарная техника. – 2001. – № 3. – С. 26–31.
  4. Драгинский, В. Л. Коагуляция в технологии очистки природних вод / В. Л. Драгинский, Л. П. Алексеева, С. В. Гетманцев. – Москва : Наука, 2005. – 576 с.
  5. Журба, М. Г. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений : учеб. пособие : в 3 т. / М. Г. Журба, Л. И. Соколов, Ж. М. Говорова. – 3-е изд., перераб. и доп. – Москва : АСВ, 2010. – Т. 2 : Очистка и кондиционирование природных вод. – 532 с.
  6. Запольский, А. К. Водопостачання, водовідведення та якість води : підручник / А. К. Запольский. – Київ : Вища шк., 2005. – 671 с.
  7. Мякишев, В. А. Модернизация коммунальных систем водоснабжения и водооотведения / В. А. Мякишев. – Симферополь : НАПКС, 2005. – 200 с.
  8. Олейник, О. Ю. Использование полимербетона для строительства смотровых шахт систем водоотведения / О. Ю. Олейник, В. Ю. Кайдалов // Комунальне господарство міст : наук.-техн. зб. / Харк. нац. ун-т міськ. госп-ва ім. О. М. Бекетова. – Харків, 2014. – Вип. 114. – С. 18–21.
  9. Повышение эффективности работы сооружений при очистке питьевой воды : монография / С. М. Эпоян, Г. И. Благодарная, С. С. Душкин, В. А. Сташук ; Харьк. нац. акад. гор. хоз-ва. – Харьков : ХНАГХ, 2013. – 190 с.
  10. Реконструкція і інтенсифікація споруд водопостачання та водовідведення : навч. посіб. / О. А. Василенко, П. О. Грабовський, Г. М. Ларкіна [та ін.]. – Київ : Укргеліотех, 2010. – 272 с.
  11. Рыбьев, И. А. Строительное материаловедение : учеб. пособие для вузов / И. А. Рыбьев. – Москва : Высш. шк., 2002. – 701 с.
  12. Теоретические основы очистки воды : учеб. пособие / Н. И. Куликов, А. Я. Найманов, Н. П. Омельченко, В. Н. Чернышев. – Донецк : Ноулидж (Донец. отд-ние), 2009. – 298 с.
  13. Тугай, А. М. Водопостачання : підручник / А. М. Тугай, В. О. Орлов. – Київ : Знання, 2009. – 735 с.
  14. Хоружий, П. Д. Ресурсозберігаючі технології водопостачання / П. Д. Хоружий, Т. П. Хомутецька, В. П. Хоружий. – Київ : Аграрна наука, 2008. – 534 с.
  15. Шевченко, В. А. Технология и применение специальных бетонов : учеб. пособие / В. А. Шевченко. – Красноярск : СФУ, 2012. – 201 с.
  16. Эпоян, С. М. Метод повышения эффективности смешения природной воды и методика проведения исследований / С. М. Эпоян, Г. И. Сухоруков, В. А. Яркин // Наук. вісн. буд-ва : зб. наук. пр. / Харк. нац. техн. ун-т буд-ва та архітектури. – Харків, 2016. – № 1 (83). – С. 187–193.
  17. Biliaiev, M. M. Numerical determination of horizontal settlers performance / M. M. Biliaiev, V. A. Kozachyna // Наука та прогрес транспорту. – 2015. – № 4 (58). – С. 34–43. doi: 10.15802/stp2015/49201.
  18. Bratby, J. Coagulation and Floculation in Water and Wastewater Treatment / John Bratby. – 3rd ed. – London : IWA Publishing, 2016. – 538 р. doi: 10.2166/9781780407500.
  19. Kozachyna, V. A. Investigation of admixture sedimentation in the horizontal settler / V. A. Kozachyna // Наука та прогрес транспорту. – 2016. – № 4 (64). – С. 7–14. doi: 10.15802/stp2016/77827.
  20. Pontius, F. W. Chitosanas as a Drinking Water Treatment Coagulant / F. W. Pontius // American Journal of Civil Engineering. – 2016. – Vol. 4. – Іss. 5. – P. 205–215. doi: 10.11648/j.ajce.20160405.11.


DOI: https://doi.org/10.15802/stp2018/124428

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN 2307–3489 (Print)
ІSSN 2307–6666 (Online)