BR11765599-OT-23 Разработка и усовершенствование технологий очистки природных вод и улучшение качества питьевой воды в регионах Казахстана

Сроки реализации: 2021-2023 гг.

Цель проекта:

Исследования качества поверхностных и питьевых вод населенных пунктов РК, в т. ч. г. Алматы, Павлодара, Усть-Каменогорска, и Жетысуской области, а также разработка технологии медленного фильтрования, проведение экспериментальных исследовании в опытно-промышленных условиях на реальных природных водах по технологии очистки природных вод с применением новой конструкции водозаборно-очистных сооружений с эффективностью очистки не менее 30% по показателю мутности, проведение экспериментальных исследовании в опытно-промышленных условиях на реальных природных водах в условиях климатических и антропогенных изменений для совершенствования технологии медленного фильтрования на сооружениях малой производительности для очистки природных вод с эффективностью очистки не менее 90% по показателю мутности. Методы дробления, деминерализации и термической активации цеолитов натрия, технологии получения модифицированных сорбентов из природного цеолита, повышение пористости в строении деминерализованных цеолитов пилотной установки для термической активации и модификации, технические характеристики, модифицированные сорбентов и пилотной установки довести до производственной степени с усовершенствованным строением. Разработка эффективно функционирующей современной инновационной технологии обработки осадков и выявление основных принципов разработки инновационной технологии.

Методы исследования:

Технологические показатели, установленные при производственном испытании, оценивались в соответствии с требуемыми параметрами базовой насосной установки водозаборного сооружения. Компьютерное расчетное моделирование процесса внутри гидроциклона осуществилось по программе SolidWorks (flow simulation). Разработка нового метода изучения медленной фильтрации был осуществлен с использованием многомасштабного метода математического моделирования. Аналитический обзор по данной тематике, экспериментальные исследования, обработку полученных результатов. Экспериментальные исследования проводились на реальных водопроводных осадках Головных очистных сооружений г.Алматы в лаборатории НАО «Казахский национальный исследовательский технический университет имени К. И. Сатпаева» и в лаборатории станции аэрации ГКП «Астана Су Арнасы». Для определения состава и свойств осадков использовались методы химического, биологического и физического анализа, в том числе атомно-абсорбционная спектрометрия, фотометрия, гравиметрия и культивирование на селективных средах.

Полученные результаты и новизна:

Научная новизна заключается в проведении полноценного исследования качества поверхностных и питьевых вод г Алматы, Усть-Каменогорска, Майского района Павлодарской области и реки Аксу, Жетысуской области. Проведена теоретическое обоснования применения технологии медленного фильтрования для обеспечения питьевой водой малонаселенные районы Казахстана. Получены новые результаты усовершенствованного водозаборно-очистного сооружения, позволяющего осуществлять одновременно водоотбор и предвари¬тельную очистку воды с использованием вакуум - гидроциклона и сетчатого фильтра. Впервые в условиях технологии медленного фильтрования применен модифицированный цеолит для природной воды с эффективностью очистки не менее 90% по показателю мутности в условиях климатических и антропогенных изменений. Модифицированные сорбенты экологически чистые, имеют обширную сырьевую базу И представляют собой перспективу для извлечения примесей и загрязняющих веществ из растворов и природных вод. Создан новые технологические и технические решение получения полиоксихлорида, в научно-обоснованном применении коагулянта. Новизна заключается в основных положениях теоретических и экспериментальных исследований, на основе которых разработана новая инновационная технология обработки водопроводных осадков, учитывающая природно-климатические условия Республики Казахстан.

Эффективность:

Новая конструкция водозаборно-очистного устройства как основной обьект исследований, получить дальнейшее развитие по снижению мутности всасываемой воды до 65–70%. Исследование по направлении технологии медленного фильтрования будет продолжаться, так как предварительное испытание технологии медленного фильтрования на модифицированном местном цеолите показало, насколько данный метод является выгодным с экономической и экологической точки зрения. Была создана пилотная установка для термической активации и модификации деминерализованных цеолитов. Пилотная установка имеет возможность получать модифицированные сорбенты с улучшенной структурой технических характеристик и генерировать данные для расширения производства до промышленного масштаба. Возможность тиражировать разработанную технологию на предприятиях водоподготовки питьевой воды, ТЭЦ, очистки сточной и оборотной воды.

Перечень опубликованных работ по теме ПЦФ в базе данных Web of Science и Scopus

2022

1. Kassymbekov Zh, ShinibaevA., Kassymbekov G.  Study of discharge and jump of water flow from water regulatory structures in channels /Journal of Water and Land Development/ 2022, No. 53 (IV–VI): 22–29/ DOI: 0.24425/jwld.2022.140776 (квартиль  Q3, процентиль 51%). (на английском)
2. Zhuzbay Kassymbekov, Yerzhan Kuldeev and Galymzhan Kassymbekov. Study of an Ejector Water Intake and Treatment Plant with a Pressure-Vacuum Hydrocyclone Water 2022, 14(18), 2855; doi:10.3390/w14182855 (квартиль  Q1, процентиль  76%.). (на английском)

Заявка на изобретения 2022 год

1. Заявка «Способ получения полиоксихлорида алюминия» рег. № 2022/0604.1 от 07.10.2022 /Бойко Г.И., Сармурзина Р.Г., Кенжалиев Б.К., Галиева Н.П.,  Кеняйкин П.В., Карабалин У.С., Тиесов Д.С.  Электронная подача Заявления на изобретение 2728617 «Способ получения полиоксихлорида алюминия» № 170303 Входящий №2022-47580    от 07.10.22. Штрих код № 2728617(на русском)

2023

Перечень опубликованных работ по теме за 2023 год в базе данных Web of Science и Scopus

1. R.G. Sarmurzina, G.I. Boiko, B.K. Kenzhaliyev , U.S. Karabalin, N.P.Lyubchenko , P.V. Kenyaikin, Zh.B. Ilmaliyev Coagulants for water based on activated aluminum alloys// Global J. Environ. Sci. Manage. Volume 9, Issue 4 , October 2023, Pages 673-690. Глобальныжурнал экологической науки и менеджмента (GJESM).  Homepage: https://www.gjesm.net/ Original Research Paper . Q1 , Процентиль 77 (на английском)
2. Kaldibek Abdiyev ,Seitkhan Azat ,Erzhan Kuldeyev , Darkhan Ybyraiymkul, Sana Kabdrakhmanova, Ronny Berndtsson,Bostandyk Khalkhabai, Ainur Kabdrakhmanova, and Shynggyskhan Sultakhan, “Review of Slow Sand Filtration for RawWater Treatment with Potential Application in Less-Developed Countries”, Water 2023, 15, 2007. https://doi.org/10.3390/w15112007 (Процентиль 76, Q1). (на английском)
3. Erzhan Kuldeyev, Kairat Ospanov, Dariusz Andraka and Snejanna Merkýreva. Experimental Study on the Application of Sludge from Water Treatment Plant as a Reagent for Phosphate Removal from Wastewater. Water (Процентиль 76, Q1) 2023, 15(15), 2691; https://doi.org/10.3390/w15152691. (на английском)
4. Е. Kuldeyev , М.Seitzhanova , S. Tanirbergenova  , K.Tazhu , E. Doszhanov, Z. Mansurov, S.Azat , Ruslan Nurlybaev and Ronny Berndtsson ,Modifying Natural Zeolites to Improve HeavyMetal Adsorption Water (Процентиль 76, Q1)  2023, 15, 2215. https://doi.org/10.3390/w15122215 (на английском)
5. Kuldeyev, E.I.; Orynbekov, Y.S.; Mansurov, Z.A.; Nurlybayev, R.E.; Zhumadilova, Z.O.; Murzagulova, A.A. Applicability of Zeolite from the Daubabinsk and Chankanai Deposits as a Sorbent for Natural Waters. Water (Процентиль 76, Q1) 2023, 15, 2231. https://doi.org/10.3390/w15122231(на английском)

В печати

1. Ronny Berndtsson, Seitkhan Azat, Erzhan Kuldeyev, Sana Kabdrakhmanova, Bostandyk Khalkhabai, Darkhan Ybyraiymkul, Ainur Baikadamova, Shynggyskhan Sultakhan, Kaldibek Abdiyev, “Anthropogenic Pollution of Groundwater Affecting Drinking Water Quality in the Pavlodar Region Kazakhstan”,Science of the total environment (процентиль 95, Q1, under review ) (на английском)
2. Mathematical model of slow filtration of water using zeolites.  Zh. Alsar, B. Kurbanova, E. Kuldeev, Z. Mansurov, and Z. Insepov. Water | An Open Access Journal from MDPI (Процентиль 76, Q1, under review).. (на английском)
3. N.V. Sidorova, M.A. Imanbayev, B. Khalkhabay, A.A. Zharmenov. E. Kuldeyev, S. Azat, R. Berndtsson. New spatial-globular structure polymer for pre-treatment in reverse osmosis membrane filtration. Journal of water process engineering (Процентиль 93, Q1) , 2023, (under review). (на английском)

Перечень опубликованных работ в журналах, рекомендованных КОКСОН МОН РК за 2023 год

1. Tumlert V.A., Kassymbekov Zh.K. Zh.K., Dzhaisambekova R.A. , Tumlert E.V. , Amanbayeva B.Sh. Influence of the hydrogeological mode of operation on the character of collating of the filter and the filter  Zone of seasonal wells/ News of  the academy of sciences  of the republic of Kazakhstan. Satbayev University, Series  of  geology    and   technical   sciences, № 3(459), may – june 2023, Almaty, pp 294-304. http://geolog-technical.kz/assets/2023-3/21.295-304.pdf(на английском)
2. Г.И. Бойко , Р.Г. Сармурзина , Н.П. Галиева, У.С. Карабалин, Д.С. Тиесов , Т.Р. Аханова , П.В. Кеняйкин Перспективы использования энергоаккумулирующих веществ в решении экологических проблем нефтяной отрасли// Ж. Вестник нефтегазовой отрасли Казахстана. 2023. Том 5, №2 (2023.)-с.128-154. DOI: https://doi.org/10.51301/ISC.2023.v2.3.10(на русском)
3. Азат С. Кабдрахманова С., Кабдрахманова А., Абдиев К. Арып К., Кульдеев Е., Халхабай Б., Султахан Ш., Раш А. Качественные показатели питьевой воды Майского района Павлодарской области Республики Казахстан // Вестник НЯЦ. – 2023. - № 2. – С. 25 – 35. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2023-2-25-32(на русском)
4. Сейтжанова, М.А., Досжанов, Е.О., Кульдеев, Е.И., Мансуров, З.А., Тажу, К., Танирбергенова, С.К., Канжаркан, E., Тажкенова, Г.К. Влияние термической обработки на сорбционные характеристики цеолита применяемого в процессе очистки воды // Горение и Плазмохимия. 2023. Т. 21. № 3. С. 173–179. doi: 10.18321/cpc21(3)127-138. (на русском)
5. Fischer, D.E., Kuldeyev, Y.I., Bektenov, N.A., Atanova, O.V., Amanzholova, L.U., Toilanbay, G.A., Smailov, K.M. Research on the application of microwave synthesis to obtain aluminum-containing coagulant // Горение и Плазмохимия. 2023. Т. 21. № 3. С. 127–138. doi: 10.18321/cpc21(3)173-179. (на английском)
6. К.Т.Оспанов, Е.И.Кульдеев, С.Н.Меркурьева, А.Б.Абдукадырова. Использование осадка водопроводных очистных сооружений в качестве реагента для очистки сточных вод от фосфатов. Научный журнал «Исследование,  результаты», КазНАУ, Алматы, 2023. №4 (100). (на русском)

Материалы конференции 2023 год

1. G.I. Boiko, P.V. Kenyaikin, R.G. Sarmurzina, B.K. Kenzhaliyev, K.T. Tastambek, N.P. Lyubchenko. Physico-Chemical and Microbiological Parameters of Natural, Industrial Recycled Water and Its. Treatment /ICSEE 2023: 025-019, статус  статьи:  публикация в журнале “American Institute of Physics Conference Proceedings”: International conference on sustainability engineering education ( ICSЕЕ), 2023 (Environment and energy), 24-25 июня 2023 , Малайзия, индексируются: Web of Science (WoS), Scopus, Inspec, Chemical Abstracts Service (CAS), and Astrophysics Data System (ADS) (на английском)
2. П.В. Кеняйкин, Н.Б.Тiлеубеков, А.Е. Галиева. Эффективность очистки природной и оборотной вод полиоксихлоридом алюминия на основе активированного сплава алюминия/ Труды Международной научно-практической конференции «International Satbayev Conference 2023 (Сатпаевские Чтения – 2023). Наука и технологии: от идеи до внедрения». Volume 2, 653-657. (на русском)
3. А.Т. Тлеукулов, К.Т. Оспанов, У.Г. Дюсенгазина, Г.Н. Муханова. Головные очистные сооружения водопровода города Алматы. Актуальные проблемы науки и техники. Инноватика / Сборник научных статей по материалам XII Международной научно-практической конференции (26 мая 2023 г., г. Уфа). / В 3 ч. Ч.3 – Уфа: Изд. НИЦ Вестник науки, 2023. стр. 156-171. (на русском)

Заявка на изобретения 2023 год

1. №32209 от 04 июля 2023 год. Заявка на изобретение «Способ получения композитной диатомитовой мембраны для медленной фильтрации воды», Алсар Ж.Т, Гаджимурадова А.М., Тыныштыкбаев К.Б., Серік Н.Ғ, Азат С., Кульдеев Е.Т., Инсепов З.А. (на русском)

Патенты за 2023 год

1. Патент KZ на  изобретение № 36300 «Водозаборное  очистное  сооружение» (заявка  № 2022/0374.1от 14.06.2022), авторы  Касымбеков  Ж.К.,Кульдеев Е.И.,  Касымбеков Г.Ж., утвержден  21.07.2023.Приложение (на русском)
2. Патент на полезную модель №7895. 2023/0094.2, утвержден 24.03. 2023. «Способ получения сорбента на основе природного цеолита». Танирбергенова С.К., Мансуров З.А., Досжанов Е.О., Жылыбаева Н.К., Кульдеев Е.И., Канжаркн Е., Тажу К. Сейтжанова М.А. Приложение (на русском)