Feasibility study for the reconstruction of a water treatment plant

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

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. 

About the authors

E. G. Matys

Industrial University of Tyumen

Email: matyseg@tyuiu.ru
ORCID iD: 0009-0004-4136-0632

A. A. Shkileva

Industrial University of Tyumen

Email: shkilevaaa@tyuiu.ru
ORCID iD: 0000-0002-4883-8350

O. V. Sidorenko

Industrial University of Tyumen

Email: sidorenkoov@tyuiu.ru
ORCID iD: 0000-0003-3177-3025

References

  1. Штенгелов 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. Матыс Е. Г. Экономическое обоснование проекта обеспечения чистой водой г. Мегион. Экономика и предпринимательство. 2020;(11):500–503. https://doi.org/10.34925/EIP.2020.124.11.092
  5. Elsheikh 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/201816205018
  6. Elsheikh 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.
  7. 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.2006.05.045
  8. Khadse 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/s40899-015-0017-4
  9. Селюков 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.2020.02.01
  10. Селюков 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.
  11. 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.857.509
  12. Золотова 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.
  13. 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/10.1080/19443994.2013.819150
  15. 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.
  16. 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/753/4/042056
  17. Жулин 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-2023-3-61-71

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).