автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Разработка водоочистных фильтров с пенопласто-волокнистой загрузкой

%

петербургский государственный университет путей сообщения

Г г ид На правах рукописи

Ж У Р Б А

Жанна Михайловна

удк 628.16:677.4-0.36.746

РАЗРАБОТКА ВОДООЧИСТНЫХ ФИЛЬТРОВ С ПЕНОПЛАСТО-ВОЛОКНИСТОЙ ЗАГРУЗКОЙ

05.23.04 — Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

санкт-петербург 1994

Работа выполнена в Вологодском политехническом институте.

Научный руководитель —

заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, доктор технических наук, профессор, академик РААСН В. С. ДИКАРЕВСКИЙ

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, чл.-корр. РААСН М. И. АЛЕКСЕЕВ; кандидат технических наук, профессор Г. И. НИКОЛАДЗЕ

Ведущая организация — Гипрокоммунводокапал, г. Москва.

Защита диссертации состоится . » 1995 г.

в . гу. . час на заседании специализированного совета К. 114.03.04 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Петербургском государственном университете путей сообщения по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Ф-31.

Московский проспект, д. 9, а уд. 8-108.

^ _

Автореферат разослан «. . .» . . 1994 г

Ученый секретарь специализированного совета

О. А. ПРОДОУС

ОЕГДЛ ХАРЙСГЕЙСТЙНА РАЕОТН

Актуальность работы. В многообразии направлен«!! развит];.': систе:; водоснабжения и водоотведенля населенных мест и про:.:-предприятии по-прежнему одним из глазных является усовершенствование технологии и средств очистки прпрздннх и сточных под фильтрованием чзрез зернистую среду. Одним из путей интенсификации процессов фильтрования воды являетсгГ|использоЕан:;е з качэстье ф-чьтруидих загрузок легких полимерных (/.атериалоБ из отходов производства.

са последние 30 лет в России, Украине, Белоруссии, 1'олда-виипздругих странах разработано и внедрено более 50 типов фильтров с плавающей пенополнстирольной загрузкой (*ПЗ). Однако я эти фильтра "ле лглены отдельных недостатков. К наиболее сусестзенжм из них относится сложность получения келкогрануль-ной (с <=1 = 0,5...Т50 мл) загрузки в больших объемах и возможность формирования неоднородного фильтрующего слоя по убдааш;ей крупности гранул при восходк^о:-1 фильтровании зодп.

Необходимость устранения этих недостатков, создания 0Г13 с более развитой поверхность» поросого пространства при одновременном снижении их высоты и более вярз»!я: и гкбгсс« формированием струх^ур;.; зернистого слол в услоснях населения качеств?. исходная води предопределили актуальность научко-тех-нкчрскизс задач, реягекнх в настоящей работа.

Цель и задачи •работы. Цэльз настоялся диссертационной работ является ссздсние, исслг;.": ь'ледрение в практику

£одоо'.:.чстнь:х фчльтров с п & н о пл ли т о - в о л о к н и с I о П загрузкоЯ (ЙШЗ).

В соотпзтств:::! с поставленной цельэ б:ин определены сле-ду.о^ие задачи:

- оценить современный уровень научных разработок г. внедрения в области очистки природных и доочистки сточных вод на ФПЗ и волокнистых фильтрах;

- предложить новую комбинированную фильтрующую загрузку' из отходов пенопласта и синтетических волокон, разработать технологию получения дробленых гранул пенопласта и изучить свойства предложенных фильтрующих материалов в условиях их совместной работы;

- установить гидравлические закономерности процессов фильтрования через пенопласто-волокнистую загрузку и ее промывки б новых конструкциях фильтров;

- разработать новые конструкции ФЯВЗ для очистки природных и сточных вод;

- разработать теоретические основы и получить расчетные зависимости для определения эффективности процесса осветления воды в слоях пенопласто-волокнистой загрузки;

- выполнить исследования процесса безреагентного осветления природных вод на ФПВЗ с цельи получения исходных данных для их проектирования и внедрения;

- осуществить апробацию и внедрить 6ПЗЗ в технологические схемы очистки прироцных и доочистки сточных вод;

- определить технико-экономическую эффективность от внедрения ¿чио на обт.ектах водоснабкения и канализации.

г'.дучнйя новизна работы заключается в следующей:

- предлэ'кен принцип формирования нового типа комбинированного фильтрущсго слоя из материалов, являющихся отходами производства: гранул дробленого пенопласта и синтетических волокон;

- установлен гидродинамические закономерности восходкдего и нисходящего фильтрования через пенопласто-волокнистые слои

и получены расчетные зависимости для определения в ш,х начальных потерь напора в широком диапазоне скоростей фильтрования ( = 1...130 м/ч);

- предложены параметре верхнего волокнистого слоя для оценки его структуры: коэффициенты наполнения объема фильтровального аппарата волокнистым материалом V и поверхности порозого пространства У ;

- теоретически обоснованы и выведены критериальные комплексы для оценки эффективности работы ОГШ; на их основе получены расчетные зависимости для прогноза процесса осветления воды в пенопласто-Еолокнистой загрузке;

- разработаны на уровне изобретений новые конструкции фильтров с комбинированной пенопласто-волокнистоП загрузкой (АО .,'• 1550ооЗ, АС .'<"> 1717173, заявка на изобретение Р 4943ЬоЬ/2о/

047946 ар.);

- получены ноЕые экспериментальные данные для проектирования и Вне,дрения ФЛЗЗ при безреагентном осветлении воды для технических целей, обезкелезивании подземных вод, доочистке био

Еытоаь'.у.

логически очгяценных^и некоторых про,\мпленкых сточных зод.

Практическая значимость:

- разработанные новые ФПВЗ позволили интенсифицировать работу фильтровальных сооружения с традиционным тлделым и плавающим фильтрусщжм слол-ш;

- установленные технологические параметры комбинированных слова и режимов работы прокизленшх §ПВЗ явились основой для их проектирования и конструирования при безреагентном осэетле нии природных сод для технических целей;

- разработаны рекомендации на проектирование ЛШо в составе тзхнолопгческих ехгм обеэкелезивания подземных вод, доочистке

(5цгсеы>: и лиенеьшс сточных вод и сточных вод ыоек автотранспорта;

- разработан!! проект станции обезяслезивалпл для поселка центра "Подкмерсштез" а г.Твери и проект реконструкции станции обезхелезивания "Лучеса" производительностью 40 тыс.м3/сут

в г.Витебске (Бгларусь);

- по результатам работы выполнен проект и начата реконструкция блока доочистки бытоЕых-сточных вод в г.Витебске производительностью 120 ткс.м3/сут;

- осуществлено внедрение ФПЗЗ в составе очистных сооружений базы механизации трсста "Инкдорстрой" производительностью ICO м3/сут к водоочистных установок производительность» от I до 3 м3/сут автоадек контейнерного типа.

Апробация работы. Основные положения работы были доложены п одобрены на 1У региональной научно-технической конференции "АСУ и современные технологии водоснабжения к водоотведени'л с условиях Дальнего Востока" (г.Владивосток, 1990), на научно-технических конференциях "Научно-технические i; социально-экономические проблема охраны окружающей среди" (г.Н.Новгород, 19^2) « Вологодского политехнического института "Экологические проблемы рационального использования п охраны водных ресурсов" (г.Вологда, 1994), расширенных заседаниях кафедр БиЬ Петербургского государственного университета путей сообщения (I9J2, 1994 гг.) и Вологодского политехнического института (1993, 1994 гг.).

Дубликат;;;. По кглорчелсл: диссертационно:': работ:-! огу'лч-ког&но Ю печатных работ, получено 2 авторег.лг. свядотелгггьг п одно положительное реяенкс ка кс.обргтспкг;.

Объем с.аботп. /;:ссгртац::я состоит г.з введения, пяти глав, сб!днх выборов, списка лктерч:'уръ: из 37 наименований и приложения. Работа изложена на 1<Зо страницах машинописного текста, содержит 43 рисунков и ?А таблицы.

СОДЬРлШЕ РАБОТЫ

За введении обосновывается ритуальность вобранной теми диссертации и кратко излагается содер-'лкио и объем работы.

'J первой главе анализируются разрабз" ки ¡1 внедрения в области очистки природных я доочистки стошшх зод на фильтрах с пенополистнрольной и волокнистой оагручка;.;;).

Интенсификация метода очистки соды фллъгрованием базируется на применения нокк фнльтруицих материалов с улучЕент:ми фильтрационшмп свойствами, усоворзонствооании конструкция фильтровальных сооружении, упрощении процессов проюшкн и т.д.

3 настоящее время о практику аодоочисткм сироко пнепряат-ся фильтра с легко:; плававшей загрузкой (С?ПЗ). В отличие от тякелих зернистая ге.гругок пхасоаная не контактирует с шг. ней сборно-рзспредслптельнз" системой фильтров, тто позволяет отказаться от дренагл больного сопротивления. Промывку плавающей загрузки обычно осуществляют без заластгх объемов а резервуарах чисто Л BOiUi я споциалыглх яро»агг.1п« касосов. Физико-ме-хгнические свойства пловаоцих загрузок нэ вспененных гранул полистирола позволял? эксплуатировать их неограниченное время в затоплением состоят!:! л легко транспортировать в корпус или из корпуса фильтра.

Однако и 5113 не лисены отдельных недостатков. К наиболее важны t из них относятся сложность получения и существенная стоимость иелкогранульноЛ пенополистирольной загрузки, а такче

трудности, вознккадцие np;t форжрозам!;: филътруоцпх слоев по убывание,'! крупноета гтнул пр;; восходяще.-: «¡»¡льтровакик вода.

Известны тгк.":е £идьтрц с волокнисто? загрузкой (£3j), которве в боль^зЯ степени реализована в техно.-.огичьских схемах даочкетки производственник :: Сытоеы.ч сточных вал,.

Наряду с еозуохвюстью кзмскс:и!я структуры волокнистых сласз с помочь» подек.»с;х перьгородок и электроприводов, наличием pc.3iii.ci вариантов размещения волокнистого материала внутри корпуса, для тс:с;:х фильтров характерны существенная нетадло-¡1 энергоемкость систем регенерации и необходимость применения электродвигателе;! г трудпхея У.сталлэконструк-дп;1, работй'7.у.х в бо.дной среде.

Оценка соьрс;.:онного уровня научных разработок в области очпетк!: веда на пекзлзлигтиро/iьккх и юлокннегьч фильтрах под-гсердяла целесообразность создания и исследования водсочистких ф.'ЛЬТрОГ: С ПрИНЦИПИС-ЛЬНО KOB'JV КОЫСКИИрОБОК!К4 фПЛЬТругЛДПМ' ело ем (1Л-3), позьеля'оцг.х устранить оп.хчекже panics недостатки к ::нт$кс:ф;цлрзвать работу фильтровальных сооружений в целом.

Оси эр ни:.: отличига и судостзенк^; прсгелудсстю:,; такого фпльтрусдего слоя (р::с.1), является то, что в процессе фильтрования за счат Е-тея::иьав'.дсГ. силы Архимеда шетого гранулирован -нсгс пенопластового слоя происходит еглтне юрхнего еодокнксто-го слоя л «¿;ар4;:рсгсн::о era структур:-1 • ^ расширение комбинированно;*! загрузки происходит только за счот энергии нисходящего потока прогавкал eo.zj Ceo дслолнпгельтх электроприводов и ь.еханпчеекпк решето;:.

Б этой rxoBS тагсг.е сфоркулйроБанк цель к задачи исследований.

41

I

Рис.■ I.Установка для очистки вода "Коипахт-б" (АС !"« 1550683)

I - корпус; 2 - кркпка; 3 - дшлце; 4 - вантуз; 5 - трубопровод для подачи промывной воды и отвода фильтрата; 6 - пенопластовая загрузка; 7 -перфорированная перегородка; 8 - волокнистая загрузка; 9 - удерживающая сстка; 10 - блок микроциклонов; II - сливной патрубок; 12 -струеотрахагель; 13 - трубопровод исходной воды; 14 - трубопровод для отвода про!.мзной воды; 15 - осадкопрнемная камера

Вторая глава посвацена обоснованна применения и исследованию новых фильт^уюцпх материалов из гранул дробленого пенопласта и синтетических волокон, делящихся отходами производства и имеющих низкую стоимость.

В качестве исходного сырьл для приготовления пенопластовой загрузки предложены отходы пенопластовой упаковочной тары, тепло- и звукоизоляционные бракованные плиты и блоки, используемые промышленным! предприятиями по выпуску бытовэП техники, стройиндустрии, самолето- и судостроения и др.

Разработана технохогия и установка для приготовления пла-ваацей загрузки из отходов пенопласта.

Анализ литературных данных и исследования физико-механических, химических и санитарно-гигиенических свойств показал», что гранулы дробленого пенопласта по их удельной поверхности, плотности и поверхности слоя прозосходят ранее ссвоенше фнльт-руюдие материалы из гранулированного пенояолистирола. Так, загрузка из гранул дробленого пенопласта к:еет насыпку» массу с 4..? раз кенызе, уделькуа поверхность в 1,3..1,б раза больше, пористость, определенную после предварительного замачивания гранул, выпе на 16..30", чем загрузи из гранул пенополкстиро-ла. Истираемость и измельчаемость дробленых гранул пенопласта не превышает соответственно 0,10 и 1,14.3.

Химические и сонитарно-гигиошчеыше свойства загрузки из дробленого пенопласта, обусловленные структурой его исходного сырья - вспенивающегося полистирола марок ПСЗ и ПСЗ-С, удовлетворяют требованиям, предъявляемым к фильтрующим иатериапам водоочистных установок и сооружений.

На основании анализа научных работ, посвященных исследованию свойств натуральных и химических волокон, было установ-

леио, что плотность большинства волокнистых нитей колеблется з пределах от 0,91 до 2,2 г/см3, а их удельная поверхность -

о

от 19,7 до 120,6 /г. Многие из них являются прочными по отнесении к воздействию механических нагрузок, химически сто'.*-кку.и в агрессивных средах и незначительно подвергхешзл&й биологической деструкции.

С целью определения наиболее оптимального состава комбинированного фильтруадего слоя из гранул пенопласта и волокнистых ките*! были проведены сравнительное гидравлические и технологические исследования на воде р.Днестр. Е&ыга рассмотрены три варианта ко«бикиро паи!¡ых загрузок: ясноплпстовал с «1« = = 0,6; 1,0 и 1,2 и тслциноГ; слоя К = 0,7; 1,2 и 1,1 п соответственно; волокнистая из капрона ( ^ - 2,0 юл, 1о = 0,1.4 и. X? - 0,19/, НЛТрОИа ( сЬ* = 1,2 1-, 0,30 м, <{ 0;39) и полиэтилена ( ■=*</.= 0,7 :-.<, = 0,Ео м, - 0,11).

, Исследования процесса безргагентного осветления води р.Днестр, предварительно помутненной отстоснчоЯ суспензией речного ила и гликг:, прэссдились в диапазоне средних скоростей фильтрования от 0,93 до 8,Ь м/ч. При нтом концентрация взьешен-н1:>: ес-сс?в в ксхочноП Еоде составляла 30-50, Ь0.Л50 и 1Ь0...3ои.•.т-л.

Прирост потерь напора за ф/.льгеоцикл продолг.::толы-:остьа 6...в часов при Л = 0,93_.5,2 ;:/ч и С0 250 мг/л не превышал ~ 0,24 м для первого варианта загрузки, - 0,12...0,09м - для второго и третьего сариггггоэ. При ото:; э^ект осветления составляя ея^ю;;.

Полученное зкслср',::.:енталыиэ дакккэ показали, что зффект осветления теп вкге, чем ¡'.сльчо грянули дробленого пенопласта, больше их. удельная поверхность и больно плотность упаковки волокон, определяемая коэффициентом наполнения .

Е'.лло установлено, что наиболее г.ерспектг.ЕН^м;; в облает:; безреагентного ОСВЭГЛС МЛ Л rîPi"pO ÏZHl'K ПОД -' /7 T<3XHÎ':'GCi*ÎÎX 1ДСЛСМ являются синтетические голэкга типа капрон, нитрон, легко поддающиеся уплотненна под де'йствис:,! гцталкивавдоП силы Архимеда шсдслетдеро слоя п^ьэяласта. Синтетические ьелоктюпа полиэтилен, характеризуя-неся жесткой структурой, могут оцть рекомендованы в качестве основ- для прикрепления никрофлора при доочпетке сточных под.

Третьи гларг." освещает результат'.! теоретических и экспериментальных '■.сслецованиГ: гидродинамики восходящего п нисходящего по то IX в 1юды через какблниро ¡¡зянуа пекзпласто-волокнкстуи загрузку.

lia основе анализа работ Д.Коэеап, П.Кгр:.:а:-:а, М.Э.Лзрова, О.!.:.Тодеса, Д.Н.икнца, С.Л.Шуберта, Sl.r.Jryp&i и других ььторов по гидравлике зернистых тялелой и плавающей загрузок, поток жидкости через предложении" ксмбикировшшвЯ фильтрутощи;; слоя, с точки зрения автора, кокет быть рассмотрен по аналогии с движение.».: г:идкости через пористую зернистуд сроду.

Для оценки структуры верхнего волокнистого слоя были предложены коэффициент наполнения объема фильтроьалвкого аппарата волокнистым материалом: •

U, Л С f.t. Vу „ (I)

1 A* U

где - диаметр волокна, ым; f«/K - длина волокна и толщина слоя, к; - количество волокон в фильтровальном аппарате с диаметром Д , et; >: коэффициент, характеризующий поверхность порового пространства слоя волокон:

где .7 - хсг4«1.и'цек? согг.,ск:глсни«: эталонного слоя волокнисто:;

¿ Z-l

характеризуемого Jv = 2,0 г.::!, '¿, - U,o 'J ~ O.C'ó, f* x. 2,£ ¡Üa, i.

Гидравлические закоког' cнести .. ocxe;;: rv:.ro :: ::::c>:or,..-.;ci с фильтрования хараотсрязуггсг. ждопшо:; суькаркого давления, оп^сдсл*.е-:.:o:S по рср^'учс

h'P('l) 'А '.Г, ,

где Q ( Í ) - давление, создаваемое с млей Архимеда н;к:сли.::а^его Слоя псноя«асга и де истгу.дее снизу бкг^х, к!1а; ) -

падение гидродинамического давления, ¿la.

Прл разпкх геллчиках i: нътравленилх ьозд(. ;:етннл л Рг будст происходить либо c^aint,либо 4а;лирсн:;е верхнего волок;¡истого с лея. длл объективней оценка этих процессов бь-лп кге^иш понятия приведенных взличин относительного с:-.:атня £ п относительного расширения в волокнистого слоя:

г- ' ' '*•>„ МЧ- " > ^

- е '«л ■ 1- dy.'.'trj.i/. ,

где h. - .длина волокон,«; и.-. - толщина слоя, г.:; - кооЛфициент наеддьного наполнения сбгека фильтровального аппарата еолскнг.м:!.

iKcr.efпоказали,что при движении гсехсд.',г;е1 о потока годы oe¿.e3 канби.-а:рогакную загрузку со скоростей до 2,0 м/ч на величий' влияет ллль „авлзкие Л , величина которого для пекоплаетовего слоя толцжей 0,7...1,0 м и пенистость с 0,СС...С,о0 колеблется в пределах от 2,5 до 4,Ь ¡-ala. С увеличением сксрссти фильтрован;;;: пселедуздее с.?лтие волокнистого слоя происходит за счет Рг ¡(Лх^.кривю 1,2,0). При достижении критической скорости нисходщего потека,

!

£

tcP^KÎIa

- 1,6 1,4 !

> 3.L/ /

1,2

1,0 / .л» / / '

0,8 / 2

0,6 £ • fï /

Л 4 / 1 , I .—

0,2 ✓ f

0

I /ё I 2 4 Л* i 1 m п . i ..

/а 0 в ■4 ру

5 р? р? 1 !

б Ve |

1,0

e'

Рис...2.Зависимости величин относительного сжатия (&) и относительного расширения ( е') волокнистого слоя от суммарного давления (ZP)

1, 4 -J. = 0,8 км, 0,64 ы, у = 0,22, 0,35 ы;

2, 5 -d, = 1,8 км, £.= 0,75 и, if = 0,11, 0,69 м;

3, 6 1,2 мм, f» = 1,06 и, у = 0,16, £«= 0,45 ы'

когда величина Рг становится разной или больше Р* , сначала начинает расширяться гранулированный слой пенопласта, а затем •л слой волокон (рис.2, кривые 4, 5, б).

5изнческу:о суть этого процесса отражают также графики изменения начальных потерь напора i3 отдельных слоях и во все,'i комбинированной загрузке и величин с-е относительного расширения при 1« о? I до ICO и/ч.

На основе теоретических выкладок и результатов экспериментальных исследований били построены графики в координатах ~ обобщение которых позволило получить фор-

мулы для определения начальных потерь напора в комбинированной загруз::е при восходящем

I ( З.С5^(1-т)г„ , 58.92 гЬ- U-S ) ,r¿ (6)

^" { г./js , íi-íñt'1

и к:сходяг(ем фильтра ганки

/ f З.свы.а-тя)г, 112.29 Уу \ Г2

h- * Ue»;' * ""геЛЛИ^»''' ''

Оормулы (б) и (7) справедливы при í?eat от 0,2 до 30, Re»» от 0,4 до 95. Отклонения значений потерь напора, рассчитан' них по формула:,! (6) и (7) и фиксируемых во время эксперимен-тоз, не превышают -

Было установлено, что потери напора в расширенной пенопластовой загрузке составляют в среднем 435& от толщины пенопластового слоя в плотном состоянии.

Б четвертой главе приведе:;^ теоретические и экспериментальные исследования процесса с'езреагентного осветления природных вод и технологические параметры работы £1133, рекомендуемые для использования при их проектировании и строительст ве.

(7)

Применительно i: процессам осветления веда на QiE3 висе-дены критермальше безразмерные комплексы, отралеаацие зависимость эффекта осветления вода в качцом слое от технологических параметров процесса с учетом структурных характеристик пенопластовой и волокнистой загрузок.

На основании полученных экспериментальных данных составлена математическая модель процесса безраагентного осветления воды и рассчитаны с помощью ЭВМ коэффициенты регрессии для оп-

ь

ределсния функции отнг.жа шце :

гп A-. w- i.w in (А). 0>g9 и (ф-j. с,91 Av ((8)

vn. — с

(9)

-ц» 7

Формулы (8) и (9) справедливы для условий работы 'ЫВЗ при про-долзштельностн фильтроцикла ' = 6..13 ч, концентрации взвеси в исходной воде С0 ^ 250 кг/л, заданной концентрации взвеси в очищенной воде С^ - Еи.ЬО кг/л и пенопласто-волокнистого слоя со следующими характеристика!.«!: = 1,0..1,8 км, £» = 0,7..Д,С :.!, та = 0,50...0,60, г{ = 0,2._0,3, г£ = 0,43...0,53, 1,05...0,46 м. Отклонения значений С^/С0 и Р-ссч;:тан(кх г;о формулам

(8) и (9), от экспериментальных не лревшают* 15

Технологические исследования '¿ПЗЗ проводились на экспериментальном стенде, включающем блок приготовления и дозировки замутнителя, воздухоотделитель, три фильтра с различной пенопласто-волокнистой загрузкой и систему технологических трубопроводов.

Для оценки процессов, происходящих в пе.чопласто-волокнис-тоя загрузке толщиной ^ ( £ ) при фильтровании воды через нее

в течение некоторого промежутка времени t , бнли получены окспернменталькге краше з'ииетики послойного осветления воды, описываемые функцией типа C/ü = j (х , с ) или Ч = ] Í 37, * ). При это:.! скорость фильтрования п опытах составляла 0,У3..1и,и м/ч, С изменялось в пределах от 94 до 153 иг/л, крупность частиц взвеси не превышала 4..10 i/k.'í.

Баю установлено, что з начальны:; момент прсминн осгетле-кие ю:;ы происходит з основном в первом по ходу дьи;.'.ек«я слог пенопластовой загрузки толл'.нно'Л и,1!3...и,25 и. lio мере накопления оездга з ото:.: слое эадер':и!:ал!;ая способность псноллесто-во1 загрузки постепенно скитается и через 3...5 пасов от нашла фнльтроцпкла нас'л вдается переме-декие фронта загрязнен;:" вглубь загрузни. Последующее фильтрование приводит >с прорыву и переносу части осадка в слои волокон.

На основании полученных данных для бозреагентного осветления природных вод для технически:: целсП рекомендуется при !ч й 2,0 м/ч и С = £50 >:г/л назначать толщину пенопластовой зегрузки с «Jp =■ 1,2.. 1,5 iü равно" 0,5u.0,G н. Толщину волокнистого слоя (для капрона с I,75„2,ü ;/м) следует принимать в пределах 0,3 0,35 м. При этом зеличкна коэффициента наполнения волокон должна варьироватьельпределах от 0,2 до 0,3. Для V1 > 2,0 м a 0Q - 250 кг/л толщина пенопластового слоя дол;х на составлять не менее 0,tí м, слоя вололон - 0,4 и (</ = 0,2-0,3).

Анализ экспериментальных зависн.чостей C/CQ = f ( гг, 0Q) показал, что зффгкт осветления по взвешенным вецестзам и продолжительность фильтроцикла снижаются с увеличением скорости фильтрования от 1,0 до 10,0 ti/ч, от 9 до б._5 часов при условии обеспечения качества фильтрата по взвеиенным веществам до 30 иг/л^рис.3).

Рис.3. Зависимость C/CQ от скорости фильтрования (V) и концентрации

взвешенных веществ ь исходной воде (С ) для различных бильтрувцнх сл:ев

I, 2 - Г = 1,0 м/ч; I', 2' - 5,0 м/ч; Г, 2" - Г = 10,0 м/ч;

- -с/, = 1,2 к.:, f. = 0,8 м, = 2,0 ш, if = 0,23;

----- , ci, = 1,8 км, t"» = 0,7 м, ob = 1,75 мм, Y =

Величина грязеемкостп коибкнаросанного слоя прямо пропор-

о

циональна значения*« "С V! С и составляла з опытах от 7 до 12;г/М*".

При восходящем фильтрований сысскодисперсной суспензии примерно одинакового качества с увеличение!/, скорости фильтрования от 1,1 до 5,1 г/Уч и С0 = 120_.2С0 мг/л сухарные потерн напора составили 0,18...0,42 н. Это свидетельствует о высокой грлзеемкости комбинированной загрузки и возможности увеличения продолжительности ф!:льтрсцикла до -момента достижения ь-аъг-л.нч располагаемого напора.

Промывка пенопласто-вслокнистоЯ загрузки осуществляется нисходящим потоком чистой воды из надфпльтрового пространства сверху вниз. Е"-,1ло установлено, что при интенсивности промывки Ц- = 18...22 л/с-м'" и относительней расширении комбинированного слоя до <0ь основная масса загрязнений удаляется в течение 4 5 минут.

Больсио требуеше значения промиэхи для "МВЗ по сравнения с известными пенополистирольгам! объясняются меньшими величина:« плотностей гранул пенопласта. Другой особенностью процесса прокызки пенопласто-волокнистоЯ загрузки является требуемый относительно небольсо!1 по величине коэффициент расширения (0,15„.0,20), что в 2..2,5 раза меньве по сравнению со скорыми фильтра*« с тяжелой и плавающей загрузка:.;!!. Этот важный показатель обосновывает возможность снижения строительной высоты Ф1ВЗ до 2,8...3,0 метров.

3 пятой главе описана внедряемые и перспективные конструкции новых Ф1БЗ и технологии счистки природных и доочистки сточных вод, основанные на их гг-'хльзэевнии.

Установки "Компакт-6", "Ксмпакт-9" рекомендованы для применения, в перзую очередь, з системах технического водо-

снабаенин и микрооро^ения. Они могут с минимальными затратами переоборудоваться на баге серийно освоенных установок "Koi,:na:cT-2" и "Компакт-3".

Обоснована целесообразность устройства пенодласто-волок-нпстсй загрузки с гидроавтоматических фильтрах комбинированного типа с гидравлической промывкой для осветления поверхностных и'обсзжолезисшшя подземных вод, и также для доочист-ки бытовых к прог.калешагх сточных вод.

Исследованиями, выполненном;-! на подземных водах гг.Твери, ¡лелеэподорожного и Витебска, установлено, что при пекспласто-волоккпетом слое толщиной до 1,5 м и скоростях фильтрования от ¡J до 12 ч/ч содержание железа общего в исходной воде посла упрощенно',! аэрации может быть снижено с 2,6 до 0,3 мг/л.

Разработаны проекты станций обеззеелезивания для поселка "Иолимерсинтеэ" и реконструкции станции 1У водозабора "Луче-са" г.Витебиса.

Двухлетняя апробация усовершенствованной конструкции фильтра SJ13-IK (рис.4), где волокна используются в качестве носителя прикрепленной микрофлоры, на станции биологической доочистки сточних вод г.Витебска,' позволила приступить к промышленному его внедрению г. общей производительностью сооружении до 120 тыс.ыэ/сут. Ожидаемый экономический оф£ект от этого внедрения составляет в ценах 1234 года 1,81 ылн.рублей.

С 1990 года Ф1ШЗ успешно эксплуатируется в составо станции очистки сточных вод моек автотранспорта Клейновского треста Тнчцорстрой" с произвоцительностьо 100 м3/сут.

3 настоящее время разработана техдокументация и осуществляется внедрение новой конструкции ШВЗ в водоочистном блоке автомоек контейнерного типа, освоенных АО "Рссннтерзкотех".

сг:;;,^ ияо^ц и РлКСМЛ^Ш

1. и,;юя1к.н анализ |;аухв»с-тсхы'л«.;.к>:х разработок и сСй&зсиия оге та оьсплупт^пн ;1.-:.попалпст.;рольп'..'х к 1о::о:а:исткг. фильтров не станция; счистка прк^орнл. и до очистки стоюшх вод.Сделан п-ьод п обоснована цалесообгазность создания нового типа фильтров с комбинированно;! г.<_нопласто-волохкпетон загрузкой ЦПВЗ).

2. П.сдлсг.он в соавторе те ^ нсььТ1 сильтрухдиГ; материал по отходов производитва ~ дроблении пенопласт, ¡вручен;' пснстса,разработана и апрсбирсвана технологии его получения. 3 качестве загрузки волокнистого слоя дли юдог.роьодпьо: фильтров обосновано применение капроновых (ТУ б-СО, С1;-6-8?) п нитронокгх (ССТ 17740-78) голоксн,дяя доочистки стсчнгх вод - полиэтиленовых

(ССТ .

3. бучены закономерности влития гнталк:;вак:е;1 силн Архимеда шгшего пенопластового слоя и скоростного напора на процессы сжатия ьолоишетого слоя фильтров. Установлено,что при 1ГС ч 2м/ч к изменении Рл г. продолах от 2,5 до Ша, величина относительного скатил гал;жп;;стоге слоя колеблется в пределах от • 0,3 до 0,7.

4. Подучено; зависимости для определения начально: потерь напора в пзнопласто-волокпкстой загрузке па;: восходпче:--; к нисходящем фильтровании с диапазокэ скоростей ~ 1—70 м/ч ;:

К о I. - .150 ¡л/ч.

6. Для сценки структуру волокнистого слоя загрузки предложены коэффициенты наполнения объема фильтровального аппарата волокнистым ьлтсриалси у и поверхности поросого пространства 1".

6. Определена аначенкл скорости начала псевдоо\«*:.'.екия комбинированной ззгрузки равкне 70..1С0 и/ч и потерь напора п пенопластовой загрузке в расширенном состоянии, составлявшие

2 средне:: 43^ от толщины пенопластового слоя в плотной состоянии.

7. Теоретически обоснованы и получены расчетные завися-мости типа С^/С » ] (, " ,1 , Ь. ) и С9/С| •- ] (, с!к,,

-'■{ , , г , 1. , ) для определения зффективчости процесса осветления вода в слоях пенопласто-волокнисто" загрузки.

С. Установлен» оптимальные параметры фильтрующего комбинированного слоя я режима работа промнзленных фильтре?:

- шскниЯ пекопластоаыГС слоя: <=*« = 1,2-1,8 )ял; ?« С,5...0,0 и; тг = 0,50.Х,60; о, = ?Х2в кг/а3;

- верхний .слоП волокон: = 1,8-.2,0 мм; ^ = 0,3,-0,4 >•; V == 0,?.С1..0,36;

- допустимая скорость фильтрования в зависимости от требуемого качества очищенной воды - 1,0.Л0,0 м/ч;

о

- интенсивность прокыэкл ^ » 18.-22 л/с• ;«*"; е *> 20..25?;

= 5...4 мин.

9. Разработан на уроенз изобретения ряд перспектязнцх конструкция пснопласто-Еолокнмстых гёильтроз: "Комшая-б" (АС Ьи 1550683 А1 от 20.1X3.88), фильтр для очистки воды с гидтю-аптоматическоЯ про;плвкоР (АС £>1' 1717173 А1 от U5.C3.90), фильтр для счистки вод;; с фсрроиагниттгги ча.стииа:«и и эолокнистоЭ загруз коМ (полст/.т«лы».ое ргазниэ пз заявке "* 4913585/20/04794" от 05.¡>3.91),

10. Разработаны и переданы заказчикам рекомендации на проектирование пенопласто-солокнистых фильтров в составе технологических схем обезхелезивания подземных вод, доочистки бытовых сточных вед и сточных вод моек автотранспорта.

11. Осуществлена апробация &.ТЗЗ в технологических схемах обезжелсзиЕанип подземных вод гг.Твери, /лелезнодорокного и Ьи-тебска. При комбинированной загрузке с толщиной слоя пенопласта до 1,5 м, волокон - до 0,3-0,4 ы и скорости фильтрования

от 5,0 до 12,0 м/ч обеспечивалось снижение железа общего с 0,76...2,б2 ыг/л до 0,05-0,2 ыг/л. Разработаны проект станции обезкелезиЕания для поселка центра "Полимерсиктез" в г.Твери и проект реконструкции' станции обезяелезивания "Лучеса" производительность»: 40 тыс.м3/сут.

12. На базе двухлетних полупромышленных испытаний фильтра доочистки СПЗ-Ш разработан проект и начата реконструкция

р

одного из существующих контактных резервуаров с площадью 165 ы станции биологической очистки сточках вод г.Витебска производительностью 120 тыс.и3/сут. Расчетный экономический эффект от внедрения разработок диссертанта составил в ценах 1934 года 1,81 млн.рублей.

13. Осуществлено с 15Э0 года внедрение 5ПЗЗ в составе очистных сооружений оборотного водоснабжения базы ызханизации Вишневского треста "Шкдорстрой" пронзводительностьо 100 ц3/сут I; в составе водоочистных установок производительность» 1._3 м3/'ч автомоек контейнерного типа, выпускае-гах серийно АО "Росинтер-окотех" и ¡ф "Радуга" в г.Коломна.

Основные положения диссертации опубликованы б следуадих работах:

I. Л.с. 1550633 (СССР). Установка для. счистки воды "Комг.акт-б"/ is.F.%p6a, ä.al.Hypöa, 1933., BOI 5 36/00.

J 2. л.урба .il.r., .Ляки^ев В.А., лурба л.м. Новый фильтрующий материал из отходов пенопласта // Водоснабжение и санитарная техника, 1990. - }> I. - С.22-23.

3. .iypöa л.Ы.Фильтры с волокннсто-пенопластоЕоЯ загрузкой. Тезисы докладов 1У НТК "АСУ и современные технологии водоснабжения и Еодоотзецения з условиях Дальнего Востока" Владивосток, 19.0. - С.61.

4. £ильтр для очистки воды / Б.В.Ковалев, И.Д.Лнглнчев, Н.М.Еур-ба, А.П.Ткач и др., положительное резение по заявке 4943535/26/047Э46 от 06.Сб.91.

5. дурба Н.М. Гидравлические закономерности работы водоочистных фильтров с комбинированной пенопласто-волокнистой загрузкой // Известия ВУЗов. Строительство. - 1992. - !,> 2. - С.66-90.

6. A.c. 1717173 (СССР). Фильтр для очистки жидкостей / .¿.Г..:.урба, Н.Н.Гироль, Е.Н.Якимчук, д.Л.лурба. - Опубл.в Б.П., I9-32, 9.

7. лурба д.М. Доочистка сточных вод моек автотранспорта на фильтрах с пенопласто-волокнистой загрузкой. Тезисы докладов УП НТК "Научно-технические и социально-экономические проблемы охраны охругашдгя среды", Н.Новгород, 1992.

3. дурба S.U. Гидравлические закономерности работы водоочистных фильтров с комбинированной пенопласто-Еолокниетой загрузкой (сообщение П)// Известия ВУЗоз. Строительство.-1993.-ГЗ.-С.79-32

9. iypöa id.Г., Лябнна Т.Н., мезенеса Е.А., Курба Z.M., Приемышез С.Р., »яхизев З.А. Новые рсг.^ :•<:< з подготовке питьевых вод // Водоснабжение и санитарная техника, 1994. - ].< I. - С.3-5.

10. £урба Доочистка сточных вод на пенспласто-волокнистпх

фильтрах. Тезисы докладов-НТК Во ГО "Экологические пробле:.«ы рационального использования и охраны водных ресурсов", I с

/ояошше обозначения: Д»- , - дкаиатр гранул дробленого пенопласта ц волокон, им; £л - ?олцы:з слоя пенопластовой загрузкам;^ - пористость пенопластовое загрузки; - коэффициент формы гранул ; 'Л , У~н - средняя скорость восходящего и нис-ходяьего фильтрационного потеха, к/ч;' - прэдолмктелькость фильтроцккла, Ч ; - концентрация взвеси на эходо и

луходе ия пенопластового и волокнистого фильтрувких слоэв, ст/л;

ь' - коэффициент сжатия и раезкронгя ; потери иа-

г.'ора в чистои в закольнатированяоя пенопластовой и волокнистой !:ьгрузхсх, к ; ~ эквавалэнтнка значаккя кри-

терия Ревиольдса к коэффициента сопротивления загрузки пр;; восхо-диаеи и нисходпаен неправлении фильтрационного потоке ;

с//

подписано а печати ЪЛ'с.9чг. Усл. пач. г. 1,6

почать сметная. Ъумага для мноют.кш. 60x8ч 1/16

Тир"Ко ;кз. Ьаказ к /с

КИ ПГУГ.С Т9оо31,С-Погербург, Носкозскг.; пр. .9