Введение к работе
Актуальность проблемы. Сложившаяся к настоящему времени экологическая обстановка остро ставит перед всеми отраслями народного хозяйства страны задачу дальнейшего совершенствования водопользования и очистки сточных вод. Учитывая, что целлюлозно-бумажная промышленность (ЦБП) является одним из крупнейших потребителей свежей воды и имеет большой объем загрязненных сточных вод, решение проблемы повышения качества очистки сточных вод предприятиями отрасли приобретает особую значимость. В связи с этим Государственной программой природоохранного строительства отрасли предусматривается снижение содержания взвешенных веществ (ВВ) в сточных водах предприятий ЦБП, сбрасываемых в природные водные объекты, в пределах до 10 мг/л.
Решение этой задачи возможно введением дополни
тельной очистки биологически очищенных сточных вод
(доочистки). Однако, на сегодняшний день в отрасли накоплен
отрицательный опыт доочистки биологически очищенных сточ
ных вод (БОСВ) традиционными способами (в прудах-
отстойниках, на песчаных фильтрах). Настоящая работа
представляет собой исследование возможности использования
для доочистки отраслевых БОСВ принципиально нового способа:
на фильтрах с плавающей загрузкой из гранул пенополистирола
(ФПЗ). Подобное исследование в отрасли не проводилось, и до
настоящего времени отсутствуют рекомендации по установлению
оптимальных параметров загрузки и технологического режима
таких фильтров, которые могли бы быть использованы при их
проектировании и эксплуатации.
Цель и задачи исследования. Основной целью работы явилось обоснование целесообразности применения ФПЗ и разработка рекомендаций по их использованию для доочистки БОСВ предприятий отрасли от взвешенных веществ, являющих-
ся основным загрязняющим их ингредиентом. Практической задачей исследования являлось установление взаимозависимостей между параметрами (толщиной слоя и диаметром гранул) фильтрующей загрузки и технологическим режимом работы ФПЗ (скоростью фильтрования). На основе установленных взаимозависимостей предстояло разработать рекомендации по расчету фильтров.
Методика исследований. Теоретические исследования включали в себя анализ различных методов расчета фильтров как с тяжелой, так и плавающей загрузками, и определение взаимозависимости процессов и технологических параметров, которые присущи процессу фильтрования БОСВ целлю-лозно-бумажных предприятий на ФПЗ. Экспериментальные исследования проводились на пилотной установке, смонтированной на станции биологической очистки сточных вод Сыктывкарского ЛПК. Методика их проведения предусматривала определение времени защитного действия фильтра при различных толщинах слоя и гранулометрическом составе загрузки, а также скоростях фильтрования. Для установления характера распределения в толще загрузки фильтра загрязнений с помощью пьезометров во время всех серий опытов в загрузках определялся рост потери напора.
Научная новизна. Впервые для отрасли определены характерные для процесса фильтрования БОСВ ЦБП на ФПЗ взаимозависимости между толщиной слоя загрузки, диаметром ее гранул и скоростью фильтрования, установлены характер и степень их влияния на снижение концентрации в фильтрате взвешенных веществ и дли-тельность защитного действия фильтра, обеспечивающего содержание ВВ в фильтрате в допустимых пределах. Определены границы автомодельной области работы ФПЗ на доочистке БОСВ ЦБП. На основании экспериментальных данных и выявленных зависимостей предложена формула для определения продолжительности защитного действия ФПЗ. В ходе
проведенных исследований установлено, что снижается в фильтрате и величина БПК5. Размер снижения может быть определен расчетом. В работе установлена также приемлемость исходных концепций, положенных Д.М. Минцем в основу разработанной им методики расчета фильтров с тяжелой загрузкой, для ФПЗ, работающих на доочйстке БОСВ ЦБП. Обоснована воз: можность использования предложенных им формул для расчета продолжительности защитного действия фильтра и времени достижения предельной потери напора.
Практическая значимость. Проведейное исследование обосновывает целесообразность использования ФПЗ на доочйстке БОСВ ЦБП. Выявленные взаимозависимости между параметрами фильтрующей загрузки фильтра (толщиной слоя и гранулометрическим составом) и режимом его работы (скоростью фильтроват ния) позволили предложить формулы для расчета продолжительности защитного действия фильтра и величины снижения в ходе доочистки БОСВ ЦБП на ФПЗ значений БГЖ5. Установлена возможность осуществлять расчет таких фильтров и устанавливать их оптимальные параметры на различных режимах работы в ходе проектирования, решать конкретные вопросы, связанные с повышением производительности ФПЗ и улучшением качества очистки в процессе их эксплуатации.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
42-й и 43-й научно-технических конференциях профессорско-
преподавательского состава, аспирантов, молодых специали
стов и научных сотрудников ЛТИ ЦБП по итогам научно-
исследовательских работ за 1988 и 1989 гг. (Ленинград, март
1989 г., март 1990 г.);
совещании у зам. главного инженера по охране окружающей
среды Сыктывкарского ЛПК (Сыктывкар, июнь 1990 г.)
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ.
Структура и объем дисссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы из 107 наименований и восьми приложений. Диссертация изложена на 162 страницах машинописного текста (включая приложения), содержит 18 таблиц и 10 рисунков.
Автор защищает:
-
Целесообразность использования ФПЗ для доочистки БОСВ на предприятиях отрасли.
-
Установленные в результате проведенного исследования закономерности связей между основными параметрами фильтрующей загрузки и технологическим режимом, работы фильтра с плавающей загрузкой из пено- полистирола.
-
Формулу для определения продолжительности защитного действия ФПЗ, работающих на доочистке БОСВ ЦБП.
-
Формулу для установления степени снижения БПК5 при доочистке на ФПЗ отраслевых БОСВ.