Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Очистка сточных вод 15
1.1. Постановка вопроса 15
1.2. Источники загрязнения воды 17
1.3. Типичные схемы очистных сооружений 21
1.4. Механическая очистка сточных вод 26
1.5. Другие способы очистки сточных вод 27
1.6. Физический состав и форма загрязнений в отстойнике 33
1.7. Цель и задачи исследования 39
Глава II. Теоретические основы фильтрации гетерогенной системы через пористую перегородку 40
2.1. Постановка задачи 40
2.2. Течение жидкости через пористые перегородки 40
2.3. Виды фильтрования 45
2.4. Критерий подобия при фильтровании жидкости через фильтровальную перегородку 58
2.5. Выводы 59
Глава III. Экспериментальные исследования фильтровальных перегородок из различных типов волокнистых материалов 61
3.1. Постановка вопроса 61
3.2. Предложения по осуществлению способа доочистки сточных вод 62
3.2.1. Описание режима работы ППВМ в качестве адгезионно-фильтровального насадка 63
3.2.2. Режим работы ОПВМв качестве адгезионно-фильтровального насадка 65
3.3 Методика проведения исследований 65
3.3.1. Методика проведения исследований при использовании глубокой очистки сточных вод ППВМ 65
3.3.2. Методика проведения исследований натуральных фрагментов пластмассовых фильтровальных насадок с ППВМ 67
3.4. Методика проведения и анализ исследований фильтровальных перегородок с ОПВМ 70
3.4.1. Методика проведения сравнительных исследований различных типов ОПВМ 70.
3.4.2. Методика проведения исследований ОПВМ на-лабораторном отстойнике 70
3.5. Результаты экспериментальных исследований фильтровальных насадок 71
3.5.1. Результаты исследований ППВМ. 71
3.5.2. Результаты исследований ОПВМ 74
3.6. Выводы : 75
Глава IV. Разработка и изготовление устройств для регенерации фильтровальных перегородок из ПВМ на отстойнике 83
4.1. Постановка вопроса 83
4.2. Принцип действия насадок для глубокой очистки сточных вод на отстойнике ОС ... 84
4.3. Насадок с переменной регулируемой площадью кольцевого сечения (НПРПС) 87
4.4. Вывод уравнения течения газожидкостной смеси по сложному трубопроводу. Расчет параметров насадка типа НПРПС 89
4.5. Пример расчета НПРПС при течении ГЖС 95
4.6. Техническая характеристика насадка и установки для регенерации фильтровальной перегородки 105
4.7. Методика измерения степени очистки фильтровальной перегородки 107
4.8. Результаты испытаний насадков 108
4.9. Устройство узла регенерации фильтровальной перегородки с насадком регулируемым кольцевым сечением 113
4.10. Меры безопасности при работе с насадком 119
4.11. Выводы 120
Глава V. Лабораторные исследования эффективности очистки воды на отстойнике 121
5.1 Оборудование отстойника с защитным фильтровальным экраном 121
5.2. Методика оценки эффективности очистки сточных вод от взвешенных частиц 123
5.3. Результаты лабораторных испытаний отстойника с ЗЭФ 123
5.4. Выводы 128
Заключение. Основные результаты и выводы 129
Список использованной литературы 132
Приложения
- Типичные схемы очистных сооружений
- Течение жидкости через пористые перегородки
- Предложения по осуществлению способа доочистки сточных вод
- Принцип действия насадок для глубокой очистки сточных вод на отстойнике ОС
Введение к работе
Актуальность работы. Планета Земля в основном покрыта водой и нашей планете больше подходит название Океан. Несмотря на огромные запасы воды, земляне с каждым годом все острее испытывают дефицит пресной воды [116]. По данным ВОЗ'одна треть землян живет в условиях нехватки ресурсов пресной воды [131]. С целью уменьшения антропогенного загрязнения воды пресноводных водоемов, морей и океанов, канализационные и промышленные стоки обрабатываются на городских и промышленных очистных сооружениях [120, 59, 90, 31]. Сточные воды, очищенные на очистных сооружениях, сбрасываются из отстойника через лоток в водоем вместе с незадержанными механическими плавающими загрязнениями. Поэтому уменьшение концентрации механических загрязнений на финише очистных сооружений является актуальной задаче не только для промышленных предприятий РФ, но и для Мировой практики в целом [77, 115, 145, 142]. Проблему экологии поднимает как светская, так и религиозная общественность [64]. В системе водоснабжения и водоотведения используют автоматизированные системы управления и информационные технологии, в частности, при очистке сточных вод, обработке осадка, а также с целью увеличения срока работоспособности очистного оборудования [22, 113]. Несмотря на то, что за, негативное воздействие на окружающую среду наше законодательство предусматривает плату в виде налогов и штрафов [30], усовершенствуется оборудование, разрабатываются новые методики его расчета [90, 105], и новые технологии в пищевой промышленности [15], нам> неизвестны работы, принципиально улучшающие параметры воды, сбрасываемой с очистных сооружений в водоемы.
При производстве масложировых продуктов особенно большие нормы удельного водопотребления свежей из источника питьевой воды. Для производственных и хозяйственных целей расходуется, не считая
оборотной; последовательно и . повторно* используемой воды при производстве, м3/т: маслоэкстракционном, — 2,33; гидрогенизационном — 3,88; маргариновом — 4,8; майонезном — 8,8. Взвешенных веществ в сточных водах маслоэкстракционногО' завода после бензоловушки. экстракционной линии содержится, мг/дм3: НД-1250-200-30; НД-1000- 100-200; Де-Ємет-70 -100-300; МЭЗ-350- 100-300 [168].,
В < диссертационной работе предлагается разработать. дополнительную очистку сбрасываемой воды из, отстойника».очистных сооружений: путем ее фильтрования; три сбросе в сборный лоток. Как; показал опыт,, основной; задачей? прш этом является? разработка метода дополнительной: очистки-сточной; воды от плавающих- механических примесей сточнош воды и способа;его осуществления.
Цель? и*' задачи; исследования; Целью диссертационной* работы, являлась разработка:метода: интенсификации ^ процесса.очистки сточных вод при- непрерывной* регенерации^ фильтровальной; перегородки; насадком с вихревыми, цилиндрическими камерами; и регулируемой! площадью» кольцевого; сеченияша выходе вторичного отстойника очистных сооружений: маслоэкстракционного производства:
В соответствии с поставленной; целью, задачами диссертационной; работы являются:
обследование; очистных сооружений и определение рациональных мест установки, дополнительных; фильтров; дляё улучшения; качества воды, сбрасываемойшз очистных сооружений>маслоэкстракционногошроизводства; в водоохранные водоемы;
теоретическое исследование фильтрации; гетерогенной среды через пористую перегородку при различных видах-фильтрования;
экспериментальное исследование фильтрования через различные фильтровальные перегородки из плоских и, объемных волокнистых материалов; на экспериментальных стендах; и определение эффективности,
фильтрования сточных вод на отстойнике очистных сооружений маслоэкстракционного производства;
разработка принципа действия непрерывной регенерации фильтра кавитирующей струей и его осуществления при помощи насадка с вихревыми цилиндрическими камерами и регулируемой- площадью проходного кольцевого сечения;
проведение исследований эффективности разработанного метода дополнительной очистки сточной воды от механических примесей на выходе ее из отстойника в сборный лоток;
Методы исследования. Решение поставленных задач проведено экспериментальными методами на лабораторных и пилотных установках по очистке сточной воды на отстойнике. Теоретические методы исследования течения газожидкостной смеси выполнены на основе фундаментальных законов сохранения массы, термодинамики идеализированных газов, ячеечной модели течения газожидкостной смеси сжимаемого газа в несжимаемой жидкости. Результаты измерений обрабатывали методами математической статистики и теории вероятностей. Достоверность полученных результатов, подтверждена необходимыми и достаточными, экспериментальными исследованиями, удовлетворительной корреляцией теории и результатов экспериментов.
Научная новизна диссертационной работы. В результате проведенных исследований»получены новые научные результаты:
— получена математическая модель зависимости объема септической
камеры на одного жителя от средней температуры сточных вод;
-теоретически определена скорость фильтрации- фильтрата через пористую перегородку в общем виде, из, которого получены частные случаи для известных четырех видов фильтрования;
-разработан способ регенерации фильтровальной перегородки непрерывно при помощи свободной кавитирующей струи;
на основе ячеечной модели течения сжимаемой газожидкостной смеси получено уравнение ее течения В' насадке с вихревыми цилиндрическими* камерами переменной регулируемой площадью кольцевого сечения;
разработана методика расчета сложной трубы с местными гидравлическими сопротивлениями при течении сжимаемой газожидкостной смеси, которая применена, в частности, к расчету насадка;
— произведена оценка вероятности эффективности работы фильтра.
Практическая значимость разработок, полученных лично
автором:
разработана методика обработки результатов измерений зависимости объема септической камеры, на одного жителя от средней температуры сточных вод и получена математическая модель этой зависимости;
разработаны методики проведения исследования плоских и объемных полимерных волокнистых фильтровальных перегородок при очистке сточных вод отстойника очистных сооружений маслоэкстракционного производства;
разработаны и изготовлены устройства в виде насадок, для проведения регенерации фильтровальных перегородок;
разработан, изготовлен и испытан в лабораторных условиях узел регенерации фильтровальной перегородки с насадком, имеющим переменную регулируемую площадь проходного кольцевого сечения;
разработана методика оценки эффективности очистки сточных вод от взвешенных частиц в отстойнике с защитным фильтровальным экраном;
в результате лабораторных испытаний промышленной установки дополнительной очистки сточных вод маслоэкстракционного производства механическая примесь в них с различной вероятностью уменьшилась на величину от 5 до 80 % мас, а в среднем - не менее 26 %.
— результаты проведенных научных исследований используются» в. учебном процессе — при чтении лекций, выполнении практических работ и дипломных НИР, написании учебных пособий по дисциплинам: «Технология жиров», «Механика жидкости и газов», «Гидравлика».
На, защиту выносятся основные положения разделов научной новизны и практической значимости работы.
Апробация работы и і личный вклад > автора. Результаты работы докладывались на XII и XIII научно-технических конференциях МГУТУ (2006г., 2007г.), на научно-технической конференции филиала ЮУрГУ в г. Златоуст (2006г., 2007г.), на четвертой Международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности » 2007г. С.-Пб.
Работа выполнялась по госбюджетной тематике «Интенсификация технологических процессов в нестационарных потоках и их аппаратурное оформление», государственный регистрационный № 0120.0 602985.
Диссертационная работа выполнялась автором с 2004 года по 2008 год в Московском* государственном университете технологий и управления (МГУТУ). В" диссертации использованы данные, полученные в результате экспериментальных и теоретических исследований фильтрации и течения газожидкостной смеси через сложную трубу.
Все результаты, отраженные в разделах «Научная новизна» и «Практическая значимость», получены автором лично.
Теоретическая модель фильтрации жидкости через фильтровальную перегородку читается в МГУТУ по^ курсу «Технология жиров», вывод уравнения Бернулли для текучей газожидкостной смеси используется при чтении лекций по курсу «Гидравлика», «Механика-жидкости и газа».
Публикации. По материалам исследований опубликовано 5' работ в научных изданиях. Личный вклад соискателя во всех работах, выполненных в соавторстве, состоит в постановке задач исследования, разработке методик
обработки экспериментальных данных, непосредственном участии в получении, анализе и обобщении результатов исследований.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, приложений. Работа изложена на 131 странице основного текста, содержит 5 таблиц, 41 рисунка, список литературы, включающий 168 наименований отечественных и зарубежных авторов и приложения.
Создание экспериментальных лабораторных, пилотных и полупромышленных установок
Разработка методики проведения экспериментальных
исследований
Экспериментальные исследования
Лабораторные
Пилотные
Полупромышленные
Обработка результатов измерений и их обсуждение
Заключение, выводы,
рекомендации
Рис.1. Блок - схема структуры диссертационной работы: ОС - очистные сооружения, ДОСВ - дополнительная очистка сточных вод
Типичные схемы очистных сооружений
Сточные воды пищевых, в частности, маслоэкстракционных предприятий обрабатываются на очистных сооружениях (ОС) механической и биологической очистки [9, 12, 51, 82, 93, 107, 140]. Технология очистки сточных вод развивается в направлении интенсификации процессов биохимической очистки, проведения последовательно процессов биохимической и физико-химической очистки, конечной целью которых является повторное использование глубоко очищенных сточных вод для технических нужд на промышленных предприятиях.
При очистке сточных вод предусматривается комплекс отдельных сооружений, в которых по ходу движения сточная вода постепенно очищается сначала от крупных, а затем от все более мелких загрязнений, находящихся в нерастворенном состоянии.
Для очистки относительно небольших расходов сточных вод (до 50000 м /сут.), проектируют ОС, которые строятся на предприятиях пищевой промышленности в районных городах и поселках городского типа, где в качестве сооружений искусственной биологической очистки используют биологические фильтры (рис. 1.2.). После дезинфекции вода сбрасывается в1 водоем [9,12, 51,82].
Для нормального хода процесса в биофильтрах иногда необходимо осуществлять рециркуляцию осветленной во отстойниках воды, т.е. подавать перед биофильтрами и смешивать с, водой из первичных отстойников. Необходимость рециркуляции определяется расчетом.
В варианте станций без метантенков осадок из первичных отстойников направляется- на сооружения для обезвоживания, а затем сушится в сушилках со встречными струями теплоносителя и хладоагента и используетсяг в качестве удобрения. Биологическая пленка из вторичных отстойников попадает в преаэратор и затем осаждается в первичном, отстойнике.
При больших расходах сточных вод наиболее широко применяется, схема, приведеннаяі на рис. Механическая очистка сточных вод производится на решетках, в песколовках и отстойниках. Отбросы с решеток направляются на дробилку, а дробленные отбросы в виде пульпы сбрасываются в канал перед отстойниками. Осадок из отстойника направляется в метантенк, где под воздействием . анаэробных микроорганизмов происходит распад или сбраживание органического вещества1 осадка, т.е. его. минерализация: После отстойника сточные воды попадают в аэротенк, куда подается активный ил. Активный ил - это колонии аэробных микроорганизмов, способных окислять органическое вещество. Содержимое аэротенков постоянно перемешивается с воздухом, который подается воздуходувками из машинного зала.
Описанные здесь схемы широко распространены как в отечественной, так и зарубежной практике. Существуют и другие ОС, например; без первичных отстойников, когда сточные воды направляются непосредственно в аэротенк, откуда поступает во отстойник. Такая- схема применима только при очистке слабоконцентрированных сточных вод.
В этом случае на поверхности воды в отстойнике возможно нахождение плавающих механических примесей, которые без дополнительной очистки сбрасываются-в водоем.
Механическая.очистка сточных вод позволяет уменьшить концентрацию нерастворенных и частично коллоидных примесей путем отстаивания, фильтрования, удаление примесей в гидроциклонах и на центрифугах.
Крупные плавающие вещества и мелкие, преимущественно волокнистые загрязнения выделяют путем фильтрования. Крупные загрязнения задерживаются, на вертикальной или наклонной решетке, которая устанавливается на входе ОС. Они предусмотрены на всех ОС. Для выделения мелких взвешенных частиц чаще всего применяют барабанные сетки с ячейками 0,5 х 0,8 мм. Если в сточных водах имеются волокна, то применяют волокноуловители различной конструкции.
Очень мелкие частицы задерживаются в барабанных, рамных, ленточных фильтрах, которые помещают непосредственно в резервуар со сточными водами. Например, в барабанных фильтрах с одного- конца барабана поступает неочищенная сточная вода. Фильтрующая сетка укреплена на боковой поверхности барабана. Ноток, воды из барабана выходит в резервуар через фильтрующую сетку. Частицы задерживаются на внутренней-поверхности-барабана. Наружные насадки позволяют смывать,задержанные частицы в бункер. Фильтры имеют диаметр барабана (0,75- -3) м. Их пропускная способность 20- -45 тысяч м /сут.
Методом отстаивания из сточных вод выделяют нерастворенные и частично коллоидные загрязнения минерального и органического происхождения. Отстойники могут быть самостоятельными сооружениями, на которых процесс очистки заканчивается, или же сооружения, предназначенные только для предварительной очистки.
Если в маслоэкстракционных пищевых производственных сточных водах содержится большое количество жиров, то для их выделения устраивают жироловки — горизонтальный резервуар, в котором всплывающие мелкие вещества (жиры) за время прохождения по нему жидкости успевают подняться наверх и отделяются от сточной жидкости. Для ускорения процесса отстаивания иногда используют процесс флотации. Закономерности работы жироловок такие же как и гравитационных отстойников. Скорость подъема жировых шариков определяется тем же критериальным уравнением Re = f(\(/ -Аг).
Жироловки предусматривают также на мясокомбинатах, молочных и других заводах пищевой промышленности. Цеховые жироловки устанавливают у отдельных цехов, сточные воды которых содержат много жира, а общие жироловки на общем стоке жиросодержащих вод.
На ТЭЦ, НПЗ устанавливают нефте-бензиноловушки подобные жироловкам. В этом случае обезвоженные осадки сжигают в многоподовых или барабанных печах, в реакторах со взвешенным слоем.
Течение жидкости через пористые перегородки
В 1855 году французский инженер Дарси экспериментально, на основе изучения течения жидкости через трубу, заполненную песком, установил, что разность давлений Ар воды на пористой перегородке толщиной / с площадью поверхности F линейно зависит от объемного расхода Q жидкости с коэффициентом динамической вязкости /лж: Величину Q/F называют скоростью фильтрации. Данное уравнение, известное как закон Дарси, или линейный закон фильтрации, который до настоящего времени является основным расчетным соотношением в практике разработки фильтров.
Коэффициент К, называемый обычно коэффициентом гидравлической проницаемости обратно пропорционален сопротивлению фильтрации. Он зависит от физико-геометрических характеристик пористой среды. Эта зависимость описывается уравнением Козени-Кармана в виде ко- параметр, зависящий от формы и размеров площади проходного сечения поровых каналов (например для цилиндрических капилляров к0=2, для формы сечения в виде многоугольника или эллипса 2 к0 2,5 [ 167]. /э/ / - фактор извилистости, равный отношению длины канала к толщине фильтровальной перегородки, для большинства пористых структур находящийся в интервале (2- -4).
В рамках гипотезы Козени-Кармана фильтровальный материал можно представить в виде совокупности извилистых поровых каналов. В действительности каналов, как таковых, не существует, а гидравлические участки образуются переплетением волокон и имеют весьма сложную форму. Очевидно, геометрические характеристики этих трактов в пористой структуре определяются размерами волокон и плотностью их упаковки, т.е. пористостью, и от них зависит не только; значение потерь давления, на фильтре, но и величина задерживаемых им; частиц- Многие исследователи предпринимали попытки получить, количественные зависимости между гидравлическими (проницаемость) и геометрическими (эффективность фильтрования) характеристиками, поровых.каналов; Например, в работе С.N. Davies [152] для1 нетканых материалов с. неупорядоченной поровой структуройшолучено выражение: Из, приведенных формул следует, что чем меньше диаметр волокон, образующих фильтровальную перегородку, тем меньше ее гидравлическое сопротивление при тех же пористости є и толщине d.
В книге Э;И; Удлера [121] указывается; на наличие функциональное зависимости; между обобщенным параметром- гидравлической проницаемости (К/е)0 5 и средним диаметром пор dcp ( рис. 2.1і, кривая: 1). Экспериментальные данные, приведенные, например, в статье Dr. Е. Mayer [160] также подтверждают взаимосвязь между размерами: пор; и гидравлической; проницаемостью; с большим: коэффициентом корреляции (0,925 и более).
Вывод о наличии; либо отсутствии такой зависимости практически очень важен, ибо, размер пор; во-первых, однозначно связан с эффективностью фильтрации;, то есть процентом;числа;частиц, отделяемых фильтром, а во-вторых - характеристики размера; пор; достаточно просто определяются экспериментально. Однако, повторение предложенного в упомянутой работе анализа и экспериментов применительно к материалам того же типа, но поставленным в производство двадцатью годами позже, показывает, что dcp, мкм 50 30 20 (К/єУ \ мкм
Корреляционная зависимость между диаметром пор фильтроматериала и параметрами гидравлической проницаемости (Пояснения в тексте) количественные соотношения между параметрами поровой структуры и гидравлической проницаемости стали существенно иными (рис.2.1, кривая 2).
Для материалов, например, из стекловолокон, получится еще более отличающаяся характеристика. Объяснение этого факта состоит в разнообразности строения поровой структуры материалов, изменении характеристик сырья и так далее.
Таким образом, взаимосвязь между гидравлической и фильтрационной характеристиками каждой технологической группы материалов следует обосновывать испытаниями, и только по результатам этих испытаний возможно будет судить о количественных параметрах соответствующей функции. Фактически это означает, что пока технически и экономически наиболее целесообразно определять коэффициент гидравлической проницаемости для каждого конкретного фильтровального материала или конкретного типа фильтроматериалов со сходными характеристиками, экспериментально.
На практике площадь поверхности фильтровальной перегородки выбирают таким образом, чтобы скорость фильтрации соответствовала линейной области изменения разности давлений. В этом случае увеличиваются эффективность фильтрования и срок службы фильтра.
Второе ограничение определяется вязкостью фильтрата, причем, как показывают эксперименты, при возрастании коэффициента вязкости жидкости замедляется рост разности давлений фильтрата на фильтровальной перегородке, но границы применимости линейного закона фильтрации для различных фильтроматериалов также будут различны.
Предложения по осуществлению способа доочистки сточных вод
Химическая промышленность выпускает различные виды синтетических материалов: - лавсановый объемный волокнистый материал («ерши»); - синтетические ткани; кислотно- и щелочеустойчивые к агрессивным средам, предназначенные к использованию в качестве фильтров; - полимерные плоские и объемные волокнистые материалы различной конфигурации, обладающие высокой пористостью и развитой поверхностью. Для повышения эффективности очистки от крупных и мелких механических примесей — осветления сточных вод одним из возможных решений является размещение насадки по контуру слива воды из очистных сооружений. Для исследования эффективности работы фильтрующих насадок было разработано и изготовлено несколько типов из полимерного материала «ПОЛИВОМ»: - плоскостная ткань толщиной 5 мм с различной степенью пористости трех типов (приложение 1); - плоскостная ткань толщиной 1 мм (приложение 2); - объемный контур диаметром от 80 до 120 мм и длиной два метра. Материал обладает высокой пористостью и соответственно, развитой поверхностью, инертен по отношению к низко концентрированной иловой смеси, которая находится в отстойнике. Задачей исследовательской работы на данном этапе является нахождение технического решения, которое позволит на стадии реконструкции существующих очистных сооружений использовать волокнистые материалы в качестве фильтровальной перегородки для задерживания взвешенных частиц, выносимых с осветленной водой , и повышения, тем самым, качества очистки сточных вод по основным показателям (взвешенные частицы, биологическое потребление кислорода (БПК)).
Один из возможных вариантов использования ППВМ в качестве фильтра изображен на рис.3.1. Плоский фильтрующий материал 2, в виде съемного легко заменяемого элемента, размещается на пластмассовой насадке 5, которая устанавливается на ребре сборного лотка 6 осветленной воды. Вода переливаясь через водослив сборного лотка, одновременно проходит через фильтрующий материал. В корпусе насадка имеется воздуховод 4 с отверстиями 3 для воздушной регенерации фильтрующего материала 2. Насадок собирается из двухметровых секций по всему периметру сборного лотка. В основу рассмотренной конструкции положен принцип унификации в изготовлении отдельных элементов, из которых собирается пластмассовый насадок.
Периодический режим регенерации для данной конструкции неприемлем ввиду того, что воздухопровод является неотъемлемой частью конструкции пластмассового насадка, собираемого из отдельных элементов. При регенерации материала предусматривается освобождение его от налипшей биомассы активного ила и других механических примесей. При прекращении подачи воздуха прекращается регенерация фильтрующего ППВМ, воздуховод заполняется водой, которую каждый раз необходимо вытеснять через отверстия воздуховода перед началом регенерации.
ОПВМ крепится на ребре сборного водослива вторичного отстойника с помощью металлических скоб-кронштейнов (рис. 3.2). Крепление осуществляется так, чтобы верхняя часть ОПВМ находилась выше уровня воды 1 в отстойнике. В этом случае поток воды.в «рукаве» прижимал бы его к ребру водослива 4 при наибольшем загрязнении ОПВМ перед регенерацией. В этом случае весь поток воды отстойника фильтруется через поверхность «рукава» ОПВМ:
Объемная конструкция фильтрующего материала и тип крепежа ее к ребру водослива позволяют осуществлять механическую регенерацию. Регенерация фильтрующего материала: уменьшает гидравлическое сопротивление:осадка при фильтровании потока сточных очищенных вод и увеличивает вынос взвешенных частиц вотстойник, где они осаждались под действием:гравитационного поля.
По условиям фильтрующей способности исследовались четыре типа ППВМ. Первый тип - толщина 1 мм, второй + четвертый одинаковой толщины 5 мм, но с различной степенью пористости. Методика проведения исследований натуральных фрагментов пластмассовых фильтрующих материалов из ППВМ
Исследования предусматривали проведение испытаний натуральных фрагментов конструкции пластмассовой насадки, с фильтрующим 1ДIBM; которые располагались на ребре сборного водослива отстойника.
Установка представляла собой короб в виде прямоугольного, параллелепипеда с размерами 4,0 х 0,3 х 0,6 м3, который размещался в отстойнике и- имитировал режим; работы сборного лотка вторичного отстойника,(рис. 3.4). На одной стороне короба устанавливается пластмассовая сборная конструкция 1, в которой размещается фильтрующий ППВМ И; воздухопровод для его регенерации. Осветленная; вода откачивается эрлифтом 2 в отстойник 4 с уровнем воды 3;
Принцип действия насадок для глубокой очистки сточных вод на отстойнике ОС
В качестве фильтровальных перегородок использовала сетки из ПВМ; которые предназначались для; дополнительного процесса фильтрования с целью задерживания плавающих и всплывших загрязнений в исследуемых отстойниках маслоэкстракционных производственных ОС при переливании очищаемой воды через верхний край ребра отстойника в его сливнойлоток.
Некоторые плавающие полые загрязнения, попадая в газожидкостную струю насадка, которая проходит через сетку ПВМ, наполняются водой или разбиваются, на мелкие частицы, теряют плавучесть и осаждаются на коническое дно, вторичного отстойника,, уменьшая. массовую-концентрацию взвешенных твердых частиц в.переливающейся очищенной воде через борт отстойника в сливные лотки.
Принцип действия работы насадка — гидродинамическая кавитация в вихревом потоке самонастраивающейся: собственной частотой вращения а соответственно, и колебаний, газожидкостной смеси в цилиндрической вихревой5 камере посредством механического регулирования их высоты. Собственные частоты вращения и колебаний смеси определяются не только геометрическими параметрами вихревой камеры, но и объемной концентрацией, свободного" газа в жидкости, так как от концентрации свободного газа в смеси зависит скорость распространения, звука [3, 25,. 66,111,124,133,143].
Разработка принципа действия и конструкций насадков должны, обеспечить длительную эксплуатацию фильтровальных сеток путем ее непрерывной очистки в рабочем положении. Кроме насадок с регулируемой вихревой- камерой, в лабораторных условиях исследовались и другие насадки. Инерционный принцип очистки фильтровальной сетки, испытывался с использованием насадок формирующих длинную узкую «ножевую» струю газожидкостной смеси, вытекающей под большим давлением, а4 соответственно, и скоростью, т.е. с большим динамическим давлением: Лабораторные опыты по очистке фильтровальной сетки барабанного фильтра показали, что для осуществления данного принципа необходимы меньшая площадь проходного сечения щели или насосы большей объемной производительности и давления. В силу того, что они трудны в изготовлении, то этот принцип действия насадка для промышленных испытаний считали нецелесообразным.
Затем был изготовлен и испытан в лабораторных и пилотных условиях насадок в виде вихревого излучателя с переменной регулируемой площадью кольцевого проходного сечения потока газожидкостной смеси на входе в вихревую камеру. Вихревая камера имела возможность перестраиваться [26, 27, 60, 61] в зависимости от разности давлений газожидкостной смеси на входе камеры и ее выходе, объемного расхода и давления смеси на входе камеры. Лабораторные испытания показали: интенсивность кавитирующеи струи регулируется величиной кольцевого зазора для данного источника смеси: в режиме кавитирующеи струи происходит достаточно хорошая очистка фильтрующей сетки [11]. Данный насадок можно использовать для регенерации фильтрующей сетки (Приложение 4).
Насадок в виде излучателя с переменной высотой цилиндрической вихревой камеры, высота которой изменялась путем поступательного перемещения ее дна микрометрическим винтом, торец которого и является дном камеры. С одной стороны, в процессе изменения гидравлических параметров смеси (концентрация свободного газа, давление смеси в различных поперечных сечениях гидравлической цепи, поле скоростей), изменяется собственная частота вихревой камеры. С другой стороны, изменяя линейные размеры камеры, можно всегда подстроить частоту вращения смеси на собственную частоту камеры в соответствии с изменением входных гидравлических параметров, то есть всегда можно настроить вихревую камеру на резонансную частоту. Причем регулировку насадка можно и даже необходимо проводить в процессе его работы, поддерживая оптимальную высоту камеры при помощи микрометрического винта 5 (рис. 4.1) [23, 35, 53, 75, 79, 86, 95, 125, 127, 137, 161]. Вытекающая из сопла излучателя газожидкостная кавитирующая струя содержит в себе нелинейно радиально пульсирующие и осциллирующие пузыри самого различного размера с регулируемой модой распределения пузырей по размерам. Такие пузыри, попадая в ячейки фильтровальной сетки, в процессе механических колебаний газа и воды очищает ее, а содержимое загрязненных ячеек сетки удаляется потоком газожидкостной смеси обратно в отстойник, так как противодавление смеси на сетке не превышает несколько миллиметров водяного столба. Динамическое же давление газожидкостной смеси в кавитирующей струе много больше противодавления смеси.
