Методическое пособие 787
.pdfИсходя из вышесказанного, одна из важнейших задач современного градостроительства, динамический подход в исследовании города как развивающейся, изменяющейся во времени системы. В понятие развитие входят три взаимосвязанные характеристики: изменения, рост, улучшение, последняя является наиболее ценной.
Учет динамизма градостроительных объектов: быстрая адаптация к изменяющимся социальным и функциональным требованиям обеспечивается путем использования структурности построения объекта, т.е. формирования его пространственной структуры на основе блоков, обладающих относительно самостоятельным «жизнеобеспечением» и внутренней композиционной целостностью; формирование моноструктурной композиции.
Такой подход предполагает выявление композиционного каркаса объекта, обусловленного комплексом требований, в рамках которого возможен поиск конкретных форм. Структуроформирующие характеристики объекта имеют три основных аспекта:
-соответствие пространственных параметров объекта требованиям обеспечения социально-функциональных и технологических процессов, локализующихся на территории комплекса;
-фиксация в пространственной организации объекта структуры, обеспечивающей целостность, структурированность и гибкость композиции на разных стадиях развития;
-отражение в пространственных параметрах объекта его взаимодействия с внешней
средой.
Композиционная модель должна фиксировать следующие свойства объекта:
-целостность объекта как градостроительного комплекса, пространственная связь его элементов, разворачивающаяся во времени по мере движения;
-визуальная непрерывность, обеспечивающая ориентацию в пространстве;
-четкая дифференциация и соподчинение элементов объекта, направленные на выявление в архитектурной форме иерархизации функций, выделение ведущей и ее композиционное закрепление в пространственной структуре;
-выявление пространственного каркаса комплекса, обусловленного системой коммуникаций.
Структурность композиции градостроительных объектов должна быть нацелена прежде всего на ориентацию человека в пространстве. Четкая дифференциация и соподчинение элементов системы обостряет восприятие архитектурной формы и является основой художественной выразительности.
Разная степень пространственной закрепленности отдельных элементов градостроительных объектов, обусловленная их функциональными особенностями, позволяет вести поиск вариантов пространственно-планировочных и композиционных решений. Учитывая свойство развития, композиционная модель должна иметь потенциальные возможности ее преобразования без разрушения целостности на каждом из этапов трансформации.
Используя ту же системную классификацию признаков относительной самостоятельности объекта управления по отношению к историческому центру крупного города, можно заметить, что все они наличествуют у этой подсистемы управления, вследствие чего исторический центр города может (и должен) рассматриваться в качестве относительно самостоятельного системного объекта. Это утверждение подтверждается также тем, что исторический центр города имеет специфическую систему целей, не присущих другим компонентам и подсистемам города, – цель сохранять историческое и культурное наследие народа, цель обеспечивать процессы самоидентификации населения, цель обеспечивать воспитательную функцию будущих поколений. Вследствие этих особых целей исторический центр города имеет и существенное экономическое отличие от других территориальных подсистем города: имея относительно незначительную площадь территории, исторический центр города в качестве субъекта деятельности обеспечивает на этой небольшой территории высокую концентрацию
180
финансовых потоков, существенно превосходящую долю финансовых потоков остальной территории города.
В процессе развития города происходит переосмысление его значимости, обновляется образная выразительность элементов, составляющих архитектурно-пространственную среду. Наиболее универсальными в отношении изменений являются символические качества, такие как “ассоциативность” и “знаковость”. Они могут быть взяты за основу трансформации образной выразительности архитектурно-пространственной среды любого города в соответствии с ее новыми значениями. Кроме того, играя важную роль в композиционной организации города, они становятся носителями визуальной информацию при восприятии его образа. Примером такой коммуникативной ситуации является выявление символических элементов в силуэте города [3].
Любому реальному преобразованию архитектурной действительности города предшествует замысел или его новое значение. Исходя из этого, можно говорить о том, что наделенная предполагаемым образом городская среда фиксируется человеком в его сознании и формируется воспринимаемый реальный ее образ.
Однако из-за влияния множества различных факторов в архитектуре города нередко возникают несоответствия между задуманным образом архитектурного произведения на уровне проекта и конечным художественным результатом.
Закономерности композиционного построения архитектурной формы для различных условий восприятия отражены в ряде исследований. Важным принципом композиционного построения градостроительных объектов является структурное и пластическое выявление пространств по критерию массовости локализующейся деятельности (функции массовые, групповые, индивидуальные).
Семантика гармоничного развития архитектурно-пространственной среды города характеризуется, прежде всего, непосредственной соотнесенностью элементов городского организма (процесса), которым присуща особая сложность и полифункциональность, с реальной действительностью, ситуационной привязанностью и несводимостью общего смысла города к значениям отдельных его составляющих. Влияние общеэволюционных факторов на структурную организацию отдельных элементов города, несомненно, должно рассматриваться в целостной структуре, а не на отдельных объектах автономно.
Систематизируя родственные характеристики городского пространства в целом, морфологические, образные и семантические качества его частей при помощи критериев и принципов композиционного формообразования, возможно усовершенствование проектного процесса и улучшения уровня удобства городской среды. «Прочтение» смыслов различных этапов формирования города позволяет не просто визуально воспринимать его образное великолепие, но и более точно понять связи с теми или иными эпохами, стилями, направлениями, а также наметить перспективы, его развития в соответствии с приемами нового архитектурного языка для увековечивания нашей эпохи.
Формирование композиции градостроительных объектов необходимо строить на основе предварительного композиционного анализа исходной ситуации, который в градостроительстве имеет ряд особенностей, обусловленных природой градостроительных объектов: синтетичностью функциональных и художественных сторон проектирования, динамичностью процессов формирования объектов, связью с природным окружением, большими физическими размерами объектов, не поддающимися единовременному восприятию.
Иерархическая структура композиции градостроительных объектов проявляется в пространственном выделении главных и второстепенных элементов. В качестве таковых в пространственной структуре следует выделять, соответственно, устойчивые и изменчивые элементы. Последовательное и четкое выявление в пространственной организации структур- но-функциональной роли отдельных элементов градостроительных объектов дает ключ к совершенствованию их формы и композиционно-образной выразительности.
181
Таким образом, синтез пространственной организации современной жизнедеятельности с художественно-выразительным формообразованием, а также достижениями технологий, должен осуществляться при помощи средств композиционного моделирования. Такой подход, позволяющий охватить все градостроительные уровни, является важным фактором эффективного формирования градостроительных объектов в современных условиях.
Библиографический список
1.Ежов В.И. Полвека глазами архитектора. – К.: КНУСА, 2001. – 304 с.
2.Шкляев Н.А., Емельянов А.А., Иванов М.Э. Градостроительные особенности сохранения недвижимого культурного наследия в Москве // Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. Вып.36. – К.: Техніка, 2002. – С.167-171.
3.Линч К. Образ города. / Пер. с англ. В. Л. Глазычева; Сост. А. В. Иконников; Под ред. А. В. Иконникова. – М.: Стройиздат, 1982. – 328 с., ил. – Перевод изд.: The Image of the City / Kevin Lynch. – The M. I. T. Press.
4.Мардер А. К проблеме образа в архитектуре // Методологические проблемы теории архитектуры. – Киев, 1981. – 154 с.
References
1.Ezhov V.I. Polveka glazami arhitektora. – K.: KNUSA, 2001. – 304 s.
2.Shkljaev N.A., Emel'janov A.A., Ivanov M.Je. Gradostroitel'nye osobennosti sohranenija nedvizhimogo kul'turnogo nasledija v Moskve // Kommunal'noe hozjajstvo gorodov: Nauch.-tehn. sb. Vyp.36. – K.: Tehnіka, 2002. – S.167-171.
3.Linch K. Obraz goroda. / Per. s angl. V. L. Glazycheva; Sost. A. V. Ikonnikov; Pod red. A. V. Ikonnikova. – M.: Strojizdat, 1982. – 328 s., il. – Perevod izd.: The Image of the City / Kevin Lynch. – The M. I. T. Press.
4.Marder A. K probleme obraza v arhitekture // Metodologicheskie problemy teorii arhitektury. – Kiev, 1981. – 154 s.
182
ВОДОСНАБЖЕНИЕ, ВОДООТВЕДЕНИЕ, ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ
УДК 628.321
Воронежский государственный архитектурно-строительный университет Д-р техн. наук, проф. кафедры гидравлики, водоснабжения и водоотведения В.Ф. Бабкин;
Аспирант кафедры гидравлики, водоснабжения и водоотведения С.Н. Гвоздев Россия, г.Воронеж, meл. +7(4732)71-50-48 e-mail: www.vgasupb@mail.ru
Voronezh Stare University of Architecture and Civil Engineering
D.Sc. in Engineering, Prof. of Chair of hydraulics, water supply and water disposal
V.F. Babkyn;
Postgraduate student of Chair of hydraulics, water supply and water disposal S.N. Gvozdev Russia, Voronezh, tel. +7(4732)71-50-48 e-mail: www.vgasupb@mail.ru
В.Ф. Бабкин, С.Н. Гвоздев
АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ГЛУБОКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕРАСТВОРЕННЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ
В современном техногенном обществе на лидирующие по остроте и актуальности позиции выходят проблемы экологии. Уже стало понятно, что экологические проблемы ведут не только к изменениям природной среды, но и к негативным социальным, экономическим последствиям. Вопросы, связанные с современным состоянием систем очистки сточной воды оказывают непосредственное влияние на сложившуюся экологическую картину. В работе автор приводит обзор современных схем и методов очистки нефтесодержащих сточных вод.
Ключевые слова: нерастворенные нефтепродукты, флотация, фильтрация, ультразвуковая обработка, сорбция, коагуляция.
V.F. Babkyn, S.N. Gvozdev
THE ANALYSIS OF TECHNOLOGICAL PROCESSES OF DEEP SEWAGE TREATMENT FROM INSOLUBLE PRODUCTS OF OIL
In a modern technogenic society on in the lead on a sharpness and a position urgency there are ecology problems. It became already clear that environmental problems conduct not only to environment changes, but also to negative social and economic consequences. The questions connected with a current state of systems of clearing of sewage make direct impact on the developed ecological picture. In work the author results the review of modern schemes and methods of clearing of petrocontaining sewage.
Keywords: not dissolved mineral oil, flotation, filtration, ultrasonic processing, sorption, coagulation.
Анализ технологических процессов глубокой очистки сточных вод от нерастворенных нефтепродуктов.
Одним из загрязнителей окружающей среды, а именно поверхностных водоёмов, являются сточные воды, содержащие нерастворённые нефтепродукты, масла и жиры. Действующие нормативные документы предусматривают жёсткие требования по ПДК указанных
© Бабкин В.Ф., Гвоздев С.Н., 2009
183
загрязняющих веществ (не более 0,03 мг/дм3) содержащихся в производственных стоках сбрасываемых в городские системы канализации, а также в очищенных сточных водах отводимых в поверхностные водоёмы.
Наличие нерастворённых нефтепродуктов в значительных концентрациях характерно для многих видов производственных сточных вод, а также для ливневых и талых стоков. Поэтому проблема глубокой очистки сточных вод от нерастворённых нефтепродуктов весьма актуальна.
Основными методами очистки сточных вод от нефтепродуктов является их очистка в сооружениях использующих механические и физико-химические методы очистки, а также их комбинацию.
Из механических методов очистки наибольшее применение нашло отстаивание, фильтрование и очистка в поле центробежных сил. Из физико-химических методов флотация, которую иногда относят к механическим методам. Важную роль при очистке нефтесодержащих вод выполняют коагуляция и флокуляция. В отдельных случаях используется сорбция, в том числе с применением активированных углей. Иногда для глубокого обезвреживания нефтесодержащих вод прибегают к химическим методам – окислению хлором и озоном.
Ввиду сложности состава очищаемых нефтесодержащих вод и высоких требований к степени очистки в технологических схемах очистных станций используются комбинации различных методов.
Конструктивное оформление механической очистки нефтесодержащих вод предусматривает использование нескольких видов сооружений, в том числе отстойников (нефтеловушек) с тонкослойными блоками, гидроциклонов (напорных и открытых). Указанные сооружения эффективно применяются на первой стадии очистки – для снятия основной массы нефтепродуктов при их высоких исходных концентрациях.
Внастоящее время нефтеловушки и гидроциклоны хорошо известны, изучены и широко применяются на предварительной стадии очистки нефтесодержащих вод. Однако даже при эффективной их работе невозможно получить требуемую глубокую очистку стоков от нефтепродуктов.
Поэтому наиболее рациональной схемой глубокой очистки стоков от нефтепродуктов является двухступенчатая схема с предварительной очисткой в нефтеловушках или на гидроциклонах и окончательная в фильтрах или флотаторах. При этом глубокая очистка на второй стадии возможна лишь с использованием физико-химических методов, в том числе процессов флотации, коагуляции, флокуляции, сорбции.
Внастоящей работе дан обзор наиболее перспективных способов глубокой очистки стоков от нефтепродуктов, сточных вод уже прошедших предварительную очистку на сооружениях механической очистки.
Фильтрование. В пористой среде частицы нефтепродуктов прилипают к поверхности фильтрующего материала и задерживаются (накапливаются) в мелких порах. Наибольшее распространение для очистки нефтесодержащих вод получила фильтрующая среда (загрузка) из кварцевого песка и антрацитовой крошки, а также полимерных синтетических материалов.
Процесс взаимного прилипания веществ тесно связан с показателем смачиваемости. Смачиваемость веществ обусловлена сродством молекулярного строения в их поверхностных областях. Сродственные вещества хорошо смачиваются друг другом, и наоборот. Вещества по отношению к смачиванию их водой делятся на гидрофильные (хорошо смачиваемые)
игидрофобные (несмачиваемые). К числу гидрофильных относятся кварц, стекло и др. Гидрофобными являются жиры, масла, нефтепродукты, газы.
При использовании в качестве фильтрующей среды кварца прилипание частиц нефтепродуктов к его чистой поверхности будет затруднено. Однако гидрофильные свойства отдельных участков поверхности частиц кварцевого песка неодинаковы. Наличие менее гидрофильных участков делает возможным прилипание к ним нефтепродуктов. С течением вре-
184
мени прилипающие частицы оттесняют пленку воды с гидрофильных участков поверхности зерна и покрывают его полностью.
В связи с этим, как показывает опыт, при фильтрации нефтесодержащих вод через свежий песок высокая степень очистки воды наступает не сразу. Продолжительность промежутка времени, в течение которого происходит превращение гидрофильной поверхности песчаных зерен в гидрофобную, зависит от их размеров, скорости фильтрования, концентрации и дисперсного состава эмульсии нефтепродуктов.
Сила прилипания частиц нефтепродуктов к поверхности загрузки фильтра пропорциональна поверхностному натяжению на границе нефтепродукт-вода и размерам улавливаемых частиц. Эффективность фильтрационного метода будет ниже при наличии в очищаемой воде поверхностно-активных веществ и размерах частиц нефтепродуктов, близких к коллоидным.
Основным рабочим элементом фильтра является зернистая загрузка высотой 0,5—1,0 м из песка крупностью 0,8—2,0 мм, расположенного на подстилающем слое из гравия 0,2— 0,3 м. Рабочая площадь фильтра определяется допустимой нагрузкой по воде [м3/(м2 . ч)], называемой также скоростью фильтрования.
При фильтровании воды сверху вниз в мелкозернистых верхних слоях в первую очередь задерживаются наиболее крупные частицы примесей. По мере движения воды вниз в крупнозернистые слои поступают все более мелкие капли нефтепродукта. Эксплуатация фильтров показывает, что основное количество загрязнений при фильтрации сверху вниз откладывается в верхних слоях фильтра толщиной 0,25-0,40 м. Грязеемкость этих слоев незначительная, а нижние наиболее грязеемкие слои фильтра мало влияют на очистку и остаются незагруженными. В верхних слоях быстро возрастает потеря напора, и фильтр выходит па регенерацию задолго до использования всей своей грязеемкости. По производственным данным при очистке воды с концентрацией нефтепродуктов 50—200 мг/дм3 и взвешенных веществ около 50 мг/дм3 продолжительность фильтроцикла составляет соответственно от 28 до 8 ч при оптимальной скорости фильтрации 5-6 м/ч и средней грязеемкости фильтра 13-15 кг/м3. Наиболее устойчивый и высокий эффект очистки имеет место при концентрации нефтепродуктов в воде не более 100 мг/дм3.
Лучшие технологические показатели работы фильтра можно получить при подаче воды снизу вверх. При этом наиболее крупные частицы нефтепродуктов и взвешенных веществ откладываются в нижних крупнозернистых слоях, а мелкие - в верхних тонкозернистых. Все слои загрузки при такой технологии используются более равномерно, грязеемкость фильтра возрастает, продолжительность фильтроцикла увеличивается иногда более чем в 3-5 раз по сравнению с нисходящими фильтрами. Однако такие фильтры чувствительны к повышению скорости фильтрации более 5 м/ч, требуют отверстий больших сечений в распределительной системе и, следовательно, устройства поддерживающих гравийных слоев. По данным ВНИИВОДГЕО, взвешивание («вскипание») слоя песка фракции 0,5—2 мм происходит при скорости воды около 6 м/ч. При скорости 7 м/ч эффективность очистки снижается в 2 раза по сравнению с плотным слоем.
Наиболее рациональным является фильтр, имеющий направление потока сверху вниз и обладающий грязеемкостью фильтра с восходящим потоком воды. Это оказывается возможным тогда, когда крупнозернистые слои состоят из более легкого материала, чем мелкозернистые. После промывки первые оказываются наверху, а вторые — внизу фильтра. В качестве легкого зернистого материала используется антрацит, плотность которого в 1,5-1,7 раза меньше плотности кварцевого песка.
Наряду с таким материалом загрузки зернистых фильтров, как кварцевый песок и антрацит, для загрузки фильтров применяют дробленый керамзит. По поглотительной способности фракции 0,5-2 мм при 20 °С в отношении нефтепродуктов эти материалы характеризуются следующими показателями, кг/кг: кварцевый песок 0,11; дробленый антрацит 0,2; дробленый керамзит 0,33. Из естественных материалов эффективен и дробленый сырой диа-
185
томит (0,83 кг/кг). Представляет также интерес котельный шлак (0,2—0,3 кг/кг), горелая порода (0,25 кг/кг), литейный кокс (0,25 кг/кг), нефтяной кокс (0,23 кг/кг) и др.
Вкачестве плавающей загрузки в напорных фильтрах используются недробленые и дробленые гранулы вспененного полистирола и других полимерных материалов, гранулы керамзита, металлургических шлаков. Применение плавающего фильтрующего слоя позволяет увеличить скорость фильтрования, начальное содержание примесей и значительно упростить регенерацию загрузки.
Практический интерес представляет использование фильтров с отжимаемой загрузкой. Конструкция фильтра предусматривает в качестве фильтрующего материала поролона (химическое название пенополиуретан), обладающего упругоэластичными свойствами и обеспечивающего его регенерацию путем отжима, с последующим восстановлением своей формы.
Отметим, что фильтрование относится к наиболее прогрессивным методам очистки воды и включает две стадии: собственно фильтрование и регенерацию загрузки, т.е. восстановление ее поверхностных свойств. Процесс регенерации предусматривает разрушение агломератов задержанных загрязнений и вынос их за пределы фильтра. Эффективность процесса регенерации определяет выбор фильтрующей загрузки и применимость фильтров в каждом конкретном случае.
Неполное восстановление загрузки фильтров приводит к образованию и росту в ней кальматированных ядер загрязнений загрузки, нарушению равномерности распределения воды, сокращению фильтроцикла, увеличению объемов промывной воды и в итоге необходимости замены фильтрующей загрузки.
Вобъеме фильтра наблюдается неравномерное распределение загрязнений. Кроме того, прочностные характеристики присоединяемых загрязнений к зернам загрузки, вследствие изменения адгезисной активности частиц суспензий, так же распределены неравномерно. Это дает основания считать, что распределение осадка по прочности в теле фильтра носит случайный характер.
Величина энергии взаимодействия частиц загрязнений с зернами загрузки определяется поверхностными свойствами двух контактирующих частиц. В этом просматривается аналогия с процессом агломерации взвешенных частиц, которая имеет место при других процессах разделения (например, при отстаивании).
Одним из интенсивных способов очистки поверхностей от загрязнений является обработка ее в поле ультразвуковых колебаний. Ультразвук обладает комплексом свойств, благодаря которым обеспечивается эффективное удаление загрязнений с обрабатываемой поверхности. К этим свойствам относятся высокоскоростные акустические течения, кавитация и др.
Врезультате исследований, описанных в [1], было установлено, что ультразвуковая обработка зернистой загрузки фильтров позволяет практически полностью удалить задержанные в ней загрязнения.
Эффективность ультразвуковой обработки повышается примерно в 2 раза при повышении избыточного давления до 0,3 мПа (3 атм.) при этом органические загрязнения загрузки, определяемые при прокаливании, могут быть снижены в 14 раз.
Замечено, что при увеличении продолжительности ультразвукового воздействия гидрофильность зерен повышается. Это объясняется, по-видимому, не только снижение количества адсорбированных загрязнений, но и поверхностных природных свойств кварцевого песка.
Таким образом, установлено, что ультразвуковая обработка фильтрующих загрузок может служить целенаправленному изменению их поверхностных свойств и способствовать повышению эффективности последующего процесса фильтрования.
Весьма эффективными для тонкой доочистки воды от нефтепродуктов являются и так называемые намывные фильтры [2]. Они представляют собой тонкий намывной слой тонкодиспергированного фильтрующего материала на поверхности сетчатой (пористой) подложки или мелкозернистого слоя обычного фильтра. Высота намывного слоя обычно составляет 1-5
186
мм. В качестве материалов намывных фильтров используются диатомит, асбестовый порошок, нефтяной кокс, вспученный перлит, угольная пыль и другие пылевидные материалы фракций от 40 до 100 мкм.
Намывные слои из перлита в процессе работы уплотняются, что ведет к увеличенным энергетическим потерям. Хорошо себя зарекомендовали смеси перлита с угольной пылью и нефтяным коксом. Регенерация намывных фильтров производится при достижении напора 8—10 м или при появлении минимально допустимого проскока нефтепродуктов в воде.
Флотация. Наиболее эффективной и экономичной является воздушная (пенная) флотация, которая в настоящее время получает все более широкое распространение и в технологии очистки воды, преимущественно для очистки сточных вод. Далее под флотацией понимается воздушная (пенная) флотация.
Взаимное закрепление пузырьков и частиц в водной среде основано на физикохимическом взаимодействии трех фаз (вода, вещество частицы, газ) и в большинстве случаев определяется явлениями смачивания. В связи с тем, что газы являются гидрофобными веществами, в жидкой среде они могут активно взаимодействовать лишь с гидрофобными поверхностями других дисперсных примесей. Чем выше степень гидрофобности извлекаемых примесей, тем больше вероятность их закрепления на пузырьках. Гидрофильные поверхности веществ с пузырьками газа не взаимодействуют [3].
Флотационная очистка сточных вод технологически и экономически эффективна при извлечении примесей, обладающих природной гидрофобностью (нефть, нефтепродукты, углеводородные жидкости, жиры, мыла, синтетические моющие средства и др.). При отсутствии природной гидрофобности у примесей сточных вод флотация возможна лишь с применением специальных флотореагентов, регулирующих степень гидрофобности поверхностей извлекаемых частиц.
По способу введения в очищаемую жидкость пузырьков воздуха различают механическую флотацию, пневматическую флотацию и флотацию с выделением воздуха из раствора (с изменением давления) [4].
Для очистки сточных вод стали также возможно применять электрохимическую (электрофлотацию) и химическую флотацию, в которых пузырьки газа образуются в результате электролиза воды или химических реакций.
Эффективность механической флотации по очистке нефтесодержащих сточных вод невелика. При продолжительности обработки 20-30 мин из них выделяется нефтепродуктов 60-70 %. Это объясняется трудностями закрепления очень мелких частиц нефтяной эмульсии на сравнительно крупных пузырьках, образующихся при механической флотации. Эффективность очистки может быть повышена с помощью введения в воду поверхностно-активных веществ или электролитов, изменяющих электрокинетические свойства эмульсии.
В связи с тем, что выделение из воды тонкодиспергированных примесей безреагентной напорной флотацией осуществляется недостаточно полно, для повышения эффекта очистки применяют химическую коагуляцию. Коагуляция обычно осуществляется с помощью сернокислого алюминия, сернокислого и хлорного железа, которые в щелочной среде образуют нерастворимые гели гидроокисей металлов.
Сочетание коагуляции и флотации требует тщательного учета всех особенностей обоих процессов. Полнота очистки воды от тонкодиспергированных и эмульгированных примесей может быть обеспечена только оптимально налаженным процессом коагуляции. Роль флотации в этом случае сводится лишь к выполнению задачи интенсификации выделения из жидкости скоагулированных загрязнений и получению более плотного слоя всплывшей массы по сравнению с осадком при простом отстаивании. Любое вмешательство в ход процесса коагуляции должно быть увязано с его особенностями. Недоучет данного фактора отражается на эффективности очистки воды напорной флотацией с коагуляцией. Примерно такого же характера обстоя-
187
тельства необходимо учитывать в случае применения флокуляции (введение органических высокомолекулярных флокулянтов) для разрушения стойких тонкодисперсных систем.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что в отличие от флотации без коагуляции, где механизмы извлечения загрязнений и образования флотоагрегатов сочетаются в одном процессе, при флотации с применением коагуляции механизм извлечения загрязнений из воды — это прежде всего механизм коагуляции, а флотирующие хлопья пузырьки выполняют главным образом транспортную функцию. Следовательно, в этом случае под механизмом образования флотоагрегатов необходимо понимать формирование совокупности хлопьев скоагулированных загрязнений и пузырьков воздуха.
Сорбция. Для глубокой очистки воды от нефтепродуктов, находящихся в тонкоэмульгированном и растворенном состояниях, наряду с другими применяется сорбционный метод. В широком понимании сорбция представляет собой процесс поглощения веществ, из той или иной среды с помощью других веществ, называемых поглотителями или сорбентами. Различают три разновидности сорбции: адсорбцию, абсорбцию и хемосорбцию.
В качестве адсорбентов применяют различные природные и искусственные пористые материалы: золу, коксовую мелочь, торф, активные глины, силикагели, алюмогели, активированные угли. Наиболее эффективными являются активированные угли. Их пористость составляет 60—75 %, а удельная поверхность 400—900 тыс. м2/кг.
Выводы. Действующие нормативные документы предусматривают жёсткие требования по ПДК указанных загрязняющих веществ (не более 0,03 мг/дм3). Основными методами очистки сточных вод от нефтепродуктов является их очистка в сооружениях использующих механические и физико-химические методы очистки, а также их комбинацию.
Наиболее рациональной схемой глубокой очистки стоков от нефтепродуктов является двухступенчатая схема с предварительной очисткой в нефтеловушках или на гидроциклонах и окончательная в фильтрах или флотаторах.
Наиболее эффективной фильтрующей средой для очистки нефтесодержащих вод являются кварцевый песок, антрацитовая крошка, а также полимерные синтетические материалы.
Для глубокой очистки сточных вод содержащих нефтепродукты методом флотации необходимо его сочетать с коагуляцией с тщательнымучетом всех особенностей обоих процессов.
Библиографический список
1.Пономарев В.Г. Очистка производственных сточных вод от грубодиспергированных примесей: автореферат диссертации на соискание ученой степени докт. техн. наук., М., ВНИИ ВОДГЕО, С. 1-65.
2.Покровский В.Н., Аракчеев Е.П. Очистка сточных вод тепловых электростанций.
М., Энергия, 1980. 255 с.
3.Классен В.И., Мокроусов В.А. Введение в теорию флотации. М., Госгортехиздат, 1959. 636 с.
4.Мещеряков Н.Ф. Флотационные машины. М., Недра, 1972. 250 с.
References
1.Ponomarev V.G. Purification of industrial sewage from grossly dispersion impurity: abstract of Ph.D’s thesis., М., all-union scientific research institute VODGEO, pp. 1-65.
2.Pokrovsky V.N., Arakcheev E.P. Sewage treatment of thermal power stations. М., Energiya, 1980. 255 pp.
3.Klassen V.I., Mokrousov V.A. Introduction in the flotation theory. M., GOSGORTEHIZDAT, 1959. 636 pp.
4.Meshcheryakov N.F. Cars of flotation. M., Nedra, 1972. 250 c.
188
УДК 628.218 (083.93).004.18
Воронежский государственный архитектурно-строительный университет Д-р техн. наук, проф. кафедры гидравлики, водоснабжения и водоотведения, заслуженный работник высшей школы РФ В.Ф. Бабкин; Канд. техн. наук, доцент кафедры гидравлики, водоснабжения и водоотведения И.В. Журавлева
Россия, г. Воронеж, тел. +7(4732)71-50-48 e-mail: IRA_J@list.ru
Voronezh State university of Architecture and Civil Engineering
D.E., professor of faculty
The deserved worker of the higher school of the Russian Federation V.F. Babkin;
Candidate |
of Technical Sciences, docent |
of faculty |
I. V. Zhuravleva |
Russia, Voronezh, ph. +7(4732)71-50-48 e-mail: IRA_J@list.ru
И.В. Журавлева, В.Ф. Бабкин
НОВАЯ КОНЦЕПЦИЯ ПОВЫШЕНИЯ НАДЁЖНОСТИ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ВОДООТВЕДЕНИЯ
Дан глубокий анализ соответствия теоретических и фактических гидравлических процессов в водоотводящих трубах, в том числе на сетях, оборудованных насосными станциями. Предложена новая концепция повышения надёжности и эффективности работы всего комплекса водоотведения (сетей, сооружений и насосных станций) в периоды проектирования, строительства новых и реконструкции старых трубопроводов.
Ключевые слова: надёжность, сеть водоотводящая, установившееся и равномерное движение, концентрация взвешенных веществ, гидравлический расчёт, уклон, расход, скорость, наполнение.
I.V. Zhuravleva, V.F. Babkin
THE NEW CONCEPT OF INCREASE OF RELIABILITY OF WORK
OF SYSTEM OF WATER REMOVAL
The deep analysis of conformity theoretical and actual hydraulic processes waterallocating pipes, including on the networks, is equipped-th with pump stations Is given. The new concept of increase of reliability and an overall performance of all complex of water removal (networks, constructions and pump station) during the periods of designing, construction new and is offered to reconstruction of old pipelines.
Keywords: reliability, a network water-allocating, established, uniform movement, concentration of the weighed substances, hydraulic calculation, a bias, the charge, speed, filling.
В настоящее время большинство водоотводящих сетей работает с низкой надёжностью по причине частых засорений. Чтобы повысить надёжность работы существующих или вновь проектируемых сетей необходимо вскрыть основные причины, из-за которых происходит нарушение эксплуатации сети, и предложить пути их ликвидации.
К причинам нарушения работоспособности сети необходимо отнести достоверность существующей теории, положенной в основу проектирования как напорных, так и безнапорных сетей, а также достоверность реальных гидравлических процессов, имеющих место в трубах, положениям, принятых в основу их расчёта. Только глубокий анализ теоретических и фактических данных расчёта водоотводящих сетей может послужить объективной оценкой
© Журавлева И.В., Бабкин В.Ф., 2009
189