Введение к работе
Актуальность работы. Одной из важнейших экологических и технических проблем является загрязнение водных объектов и рельефов местности загрязняющими веществами, поступающими со сточными водами.
Основная причина сложившегося положения состоит в физическом и моральном износе оборудования очистных сооружений, а также отсутствии высокоэффективных аппаратов и процессов для водоподготовки природных и очистки сточных вод.
При очистке сточных вод отстаивание является одним из основных методов выделения из очищаемой воды взвешенных веществ, а к наиболее распространенному методу водоподготовки относится осветление, которое осуществляется путем отстаивания суспензий в отстойниках.
Широкое распространение получили вертикальные отстойники. Их преимущество - в простоте конструкции и надежности эксплуатации. Недостатком является большие габариты в частности, диаметр (типовые первичные вертикальные отстойники имеют диаметр 4, 6 и 9м) и общая высота, которая достигает 10м, что значительно удорожает их стоимость. Наряду с этим следует отметить, что несовершенство конструкции, которое способствует низкому эффекту осветления сточных вод (не более 30-40%), в то время как в горизонтальных и радиальных отстойниках эффективность очистки достигает 50-60%. Особую значимость приобретает проблема интенсификации работы вертикального отстойника.
Одним из вариантов решения этих задач является создание вертикального отстойника со спирально-навитой насадкой, применение которого позволит повысить эффект очистки воды и уменьшить размеры отстойника. Однако, конструкция и методика расчета подобного отстойника до настоящего времени не разработана.
Таким образом, целью диссертации следует считать разработку принципиально новой конструкции вертикального отстойника со спирально-навитой насадкой и исследование процесса осветления природных и сточных вод при его применении в водоподготовке и водоотведении.
Объект исследования - 25@B8:0;L=K9 >BAB>9=8: A> A?8@0;L=>-=028B>9 =0A04:>9.
Методика исследований основана на сочетании теоретических и экспериментальных исследований по изучению осаждения взвешенных веществ в покое и в исследуемом отстойнике. Указанные исследования выполнены в соответствии с основными положениями теории кинетики отстаивания в резервуарах периодического и непрерывного действия, а также на основе общей теории седиментации.
В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие основные задачи исследования:
- осуществить анализ известных типов и конструкций отстойников, а также изучить механизм осветления сточных вод в вертикальных отстойниках;
- разработать конструкцию вертикального отстойника со спирально-навитой насадкой и выполнить экспериментальные исследования его работы в лабораторных условиях;
- разработать физико-математическую модель процесса отстаивания частиц суспензии в разработанном отстойнике новой конструкции;
- разработать методику его расчета и дать рекомендации по его проектированию.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- в предложенном на основе теоретических и экспериментальных исследований механизме осветления очищаемой жидкости в отстойнике со спирально-навитой насадкой;
- в разработке физико-математической модели процесса осаждения взвеси в предлагаемом отстойнике;
- в получении зависимостей и в создании методики технологического расчета разработанного отстойника, базирующейся на кинематической модели и результатах экспериментальных исследований.
Достоверность результатов работы подтверждается:
- адекватностью полученных экспериментальных данных по работе отстойника со спирально-навитой насадкой с теоретической моделью процесса осаждения взвеси в отстойнике непрерывного действия;
- апробацией методики технологического расчета отстойника со спирально-навитой насадкой при проектировании станций очистки бытовых сточных вод ФГУП 53 ЦПИ МО РФ и ХОЗУ МО РФ в 2007г. и станции водоподготовки ООО НТЦ «Стройнаука - ВИТУ» в 2007г.
Практическая ценность работы. Создана новая конструкция вертикального отстойника – вертикальный отстойник со спирально-навитой насадкой. Разработаны методика и алгоритм расчета вертикального отстойника со спирально-навитой насадкой. Применение, которого позволила снизить капитальные вложения в 1,8 раза при проектировании станции очистки бытовых сточных вод для военного городка №14 г. Каменск-Шахтинский Ростовской обл. производительностью 500м3/сут.. Внедрение отстойника со спирально-навитой насадкой в проект станции очистки бытовых сточных вод для в/ч 83240 Раменского р-на Московской обл. производительностью 1500м3/сут., позволило снизить сметную стоимость на 6% и сократить продолжительность строительства в 1,5 раза.
Результаты работы использованы:
- при разработке проекта станции очистки бытовых сточных вод для военного городка №14 г. Каменск-Шахтинский Ростовской обл. производительностью 500м3/сут.;
- при разработке проекта станций очистки бытовых сточных вод для в/ч 83240 Раменского р-на, Московской обл. производительностью 1500м3/сут.;
- при разработке проекта станции водоподготовки для линейного отделения «Нагурское» в/ч 9794 расположенной на острове Александра архипелага «Земля Франца-Иосифа» производительностью 1м3/ч..
Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на 55-, 56- и 57-ой ежегодных научно-технических конференциях молодых ученых СПбГАСУ «Актуальные проблемы современного строительства» (1997-1999г.), а так же на VI Международной научно-практической конференции «Технологии очистки воды «ТЕХНОВОД – 2011»» (Чебоксары, 2011)
По материалам исследований опубликовано 9 печатных работ, в том числе 2 статьи в журналах, входящих в список ВАК, получены 2 патента на изобретения.
На защиту выносятся:
- новая конструкция и устройство вертикального отстойника со спирально-навитой насадкой;
- результаты экспериментальных и теоретических исследований работы данного отстойника;
- физико-математическая модель процесса осаждения взвеси в разработанном отстойнике;
- методика технологического расчета предложенного отстойника.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 137 страницах, содержит 18 рисунков и 29 таблиц, 12 страниц приложений. Список литературы включает 108 наименований.
