автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Состав, свойства, технология кондиционирования и применения поверхностно-сточного и талого стоков (применительно в городам и промышленных предприятиям)

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

РГ6 ОД

У Ш1

ЯРОШЕНКО ЮРІЙ ВАДИМОВИЧ

УДК 628.33.083

СКЛАД, ВЛАСТИВОСТІ, ТЕХНОЛОГІЯ КОНДИЩОНУВАННЯ ТА ВИКОРИСТАННЯ ПОВЕРХНЕВО-ЗЛИВОВОГО ІТАЛОГО СТОКІВ

(СТОСОВНО МІСТ ТА ПРОМИСЛОВИХ ПІДПРИЄМСТВ)

05.23.04 - водопостачання, каналізація

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Харків - 2000

Робота виконана в Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник

кандитат технічних наук, доцент Корінько Іван Васильович кафедра “Водопостачання, каналізації і гідравліки” Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури, професор

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Хоружий Петро Данилович, інститут гідротехніки та меліорації Української академії аграрних наук, завідувач відділу “Водопостачання і каналізація"

кандидат технічних наук, доцент Ткачов Вячеслав Олександрович, Харківська державна академія міського господарства, доцент кафедри “Водопостачання, водовідведення та очистки води”

Провідна установа

Рівненський державний технічний університет, кафедра “Охорони праці та екології у будівництві”, Міністерство освіти і науки України, м. Рівне

Захист відбудеться 27 вересня 2000 р. об П годині на засіданні спеціалізованої вченоі ради Д 64.056.03 при Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40

Автореферат розісланий 22 серпня 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

Колотило М.І.

Загальна характеристика роботи

Актуальність роботи. Одним з важливих заходів, спрямованих на захист навколишнього середовища, є запобігання забрудненню водних об'єктів поверхнево-зливовим стоком (ПЗС). Атмосферні опади у вигляді дощу та снігу, а також поливомиючі води періодично створюють ПЗС, який вносить у водойми більше 90% від загальної кількості забруднюючих речовин, що скидаються всіма різновидами стічних вод з міської території. Значна частина забруднюючих речовин, які визначають якісні показники ПЗС з території міст, створюється на промислових підприємствах. З другого боку, дані, що визначають якість ПЗС з території промислових підприємств, свідчать про те, що в їх складі є специфічні забруднюючі речовини, які не притаманні поверхневому стоку міст. Це, зокрема, емульговані нафтопродукти, іони важких металів та інше. На традиційних очисних спорудах, звичайно, не вдається домогтися зниження вмісту цих речовин до норм скиду у водні об'єкти. Це, в кінцевому підсумку, мас негативний вплив на водно-екологічну ситуацію у басейнах малих та великих водних об'єктів.

Разом з цим, використання ПЗС з території промислових підприємств після очистки та кондиціонуванння в системах технічного водопостачання може надати змогу не тільки виключити його негативний вплив на якість стоку з міської території, але також забезпечити економію природньої води, як такого природнього ресурсу, що не відтворюється. Вказане особливо актуальне для маловодних регіонів України та інших країн світу.

Роботу виконано у відповідності з регіональною програмою оздоровлення басейну Сіверсьхого Дінця, а також з планом Міністерства освіти і науки України “Розробка теорії екологічної безпеки та надійності життєдіяльності для об'єктів будівництва, промисловості та впровадження екологічних систем оборотного водопостачання машинобудівних та металургійних підприємств, які виключають скид стічних вод у водоймища України”. Держ.реестр. Ха 0194 V 03&207.

Мета і задачі дослідження

Метою дисертаційного дослідження є інтенсифікація методів кондиціонуванння поверхнево-зливового стоку на підставі дослідження закономірностей формування його складу та властивостей, а також використання нових апаратів і споруд для відділення забруднень.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні основні задачі:

1 .Розробити методику визначення закономірностей розподілу забруднень території міст та окремих машинобудівних та металургійних підприємств.

2-Здійснити розробку технічних рішень, технологічних схем, методів, апаратів та споруд для очистки ГОС з території міст, а також промислових підприємств.

3.Здійснити втілення отриманих технічних рішень у проектні матеріали.

4.Розробити метод розрахунку ефективності очистки ПЗС у відстійниках-накопичувачах та відстійниках з постійним рівнем води.

Об'єкт дослідження - склад, властивості та методи кондиціонування поверхнево-зливового та талого стоків з території міст та промислових підприємств.

Предмет дослідження - поверхнево-зливові та талі води з території міст та промислових підприємств.

Методи дослідження. Розподіл поверхневих забруднень на території міст та промислових підприємств здійснювали за допомогою методики, розробленої в межах роботи, що виконується. Ефективність процесу пластівцеутворення визначали за допомогою спеціального пристрою, принцип дії якого полягає в залежності концентрації твердої фази від інтенсивності світового потоку через товщу води в кюветі. Інтенсивність світового потоку фіксували за допомогою фотоопору на самописному мілівольтметрі.

Наукова новизна одержаних результатів

1. Розроблено нову методику визначення закономірностей розподілу поверхневих забруднень на території міст та окремих промислових підприємств.

2. Встановлені закономірності формування складу і властивостей поверхнево-зливового і талого стоків з території міст, а також промислових підприємств.

3. Розроблено метод розрахунку часу змиву пилу та інших забруднень з поверхні міст, а також промислових підприємств.

4. Розроблено метод розрахунку ефективності очистки ПЗС у відстій-никах-накопичувачах та вторинних відстійниках з постійним рівнем води.

Практичне значення одержаних результатів

1. Визначено питомі кількості забруднень з території різноманітних виробництв машинобудівних та металургійних підприємств,

2. Запропоновано нові технічні рішення, технологічні схеми, методи та споруди для очистки ПЗС з території міст, а також промислових підприємств.

3. Визначено показники освітлення загального ПЗС з території машинобудівних заводів на прикладі Харківського заводу “Серп і Молот” як без використання інтенсифікуючого впливу коагуляції і флокуляції, так і з їх використанням.

4.Розроблені технічні рішення використані у технології проектування споруд для очистки ПЗС з території міст, а також підприємств чорної металургії України:

• при проектуванні споруд для очистки ПЗС відповідно з технікоекономічним обгрунтуванням зливової каналізації від мікрорайона Північної Салтівхи у проекті “Дождевая канализация по пробивке ул. Барабашова в г. Харькове”;

• при реконструкції водовідводного каналу по вул. Арктичній до р. Харків у рамках робочого проекту “Дождевая канализация по пробивке ул. Барабашова в г. Харькове”;

• у проекті комплексу очистки ПЗС з частини території металургійного комбінату “Азовсталь”, м. Маріуполь.

Особистий внесок здобувача

1 .Виконано дослідження, що дозволило вивчити якісний склад і кількісні характеристики ПЗС на підставі даних натурних спостережень, а також визначити умови утворення ШС з території міст та промислових підприємств.

2.Розроблено методологію вивчення складу і фізико-хімічних якостей ПЗС з території міст та промислових підприємств.

3.Розроблено технологічні схеми, методи та споруди для кондиціонування ПЗС з метою його використання для поповнення систем водопостачання промислових підприємств.

4.Розроблено методи розрахунку споруд для кондиціонуванння ПЗС з території міст та промислових підприємств.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи та головні положення дисертації доповідались на 54 і 55 науково-технічних конференціях Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури (ХДТУБА), на XXIX і XXX науково-технічних конференціях викладачів, аспірантів і співробітників Харківської державної академії міського господарства (ХДАМГ), на VIII Міжнародній науково-технічній конференції “Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов”. -ГосНИИ УкрВОДГЕО.-12-1б. 06. 2000 р.

Публікації. За результатами роботи опубліковано 9 друкованих робіт у різних видавництвах України, в тому числі 5 без співавторів, отримано патент Росії на винахід № 2015108 “Устройство для очистки жидкости”.

Структура та обсяги дисертації. Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, загальних висновків, списку літератури із 182 найменувань, додатків і вміщує 137 сторінок основного тексту, 33 таблиці, 31 рисунок.

Зміст роботи

У вступі обгрунтовано актуальність роботи, сформульовано мету й задачі дисертаційного дослідження, наукову новизну й практичну цінність.

У першому розділі дисертації наведено аналіз стану питання розробки, досліджень та експлуатації систем очистки та використання поверхнево-зливового і талого стоків з території міст і промислових підприємств. Показано, що увага до вказаних питань постійно зростає завдяки тому, що стічні води цієї категорії суттєво впливають на забруднення водних об’єктів. Проте, в теперішній час робиться дуже мало у напрямку захисту водних об’єктів від прогресуючого забруднення ПЗС. Це, в першу чергу, стосується великих міст України, включаючи Харків, де ПЗС скидають у водойми практично без будь-якої очистки. Це, в кінцевому підсумку, може призвести до справжньої екологічної катастрофи.

В удосконалення систем збору та відведення ПЗС з території міст та промислових підприємств, а також методів й апаратів для їх очистки великий внесок зробили відомі вчені, фахівці та інженери: Молоков М.В., Шифрін В.Н., Дікаревський B.C., Курганов A.M., Хваг В.М., Музикіна З.С., Епштейн С.І., Китаєв A.JL, Пантелят Г.С. та інші. Але практика свідчить, що традиційні підходи до вирішення задачі очистки та використання ПЗС не завжди надають змогу досягти необхідного результату. Зокрема, вони не спроможні досягти такої глибини очистки, яка дозволяє скидати ці стічні води до водних об'єктів рибогосподарського призначення.

Показано, що перспективним напрямком є дослідження складу, властивостей і розробка на цій підставі технології кондиціонування та використання поверхнево-зливового та талого стоків.

У другому розділі викладено результати вивчення й дослідження закономірностей формування, визначення кількості та складу ПЗС з території міст і промислових підприємств. Виконана робота дозволила встановити, що мережа зливової каналізації міст України розвинута в недостатній мірі. Діюча система відводу поверхнево-зливового стоку з території Харкова знаходиться у незадовільному стані. Очистка ПЗС з території більшості міст України, також і м. Харкова, здебільшого не здійснюється. Рівень забруднення водних об'єктів за рахунок поверхневого стоку сягає 93-95%, забруднений ПЗС є основним джерелом, яке негативно впливає на санітарно-епідеміологічне становище річок та інших водних об'єктів переважної більшості міст країни.

Основний об'єм досліджень виконано на прикладі м. Харкова. Встановлено, що при діючій системі очистки стічних вод у м. Харкові забруднення водних об'єктів продовжує зростати здебільшого за рахунок скиду до них поверхневого стоку. Особливо це відчутно на ділянках річок, що

розташовані вище скиду Диканівської станції аерації. Місто Харків в межах 1998 року має територію, площа якої 305,6 км2, довжина його вулиць -1450 км, зокрема вулиць з твердим покриттям - 800 км, що складає 53% від загальної їх довжини. Загальна кількість скидів води у водні об'єкти у межах міста -120. Ці скиди мають випуски у канави та струмки і вносять суттєвий вклад у їх забруднення. Незадовільне становище ливнестоків призвело до розмиву проїзжих частин вулиць, значних порушень в експлуатації інженерних споруд.

На підставі виконаних досліджень визначено забруднення дощового стоку ряду машинобудівних заводів м. Харкова (табл.1).

Таблиця 1

Склад стічних вод машинобудівних заводів м. Харкова

Показники Заводи

ім. Малншева Серп і Молот Турбін- ний Електро- важмаш Трак- торний ТЕЦ-5

РН 7,5-8,3 7,5-8,3 7,6-8,3 7,3-8,3 7,2-8,2 7,2-8,0

Нафтопродукти, мг/л 75-125 80-100 50-70 30-55 30-50 20-30

Завислі речовини, мг/л 100-150 120-160 70-100 50-85 50-70 40-80

Іони важких металів, мг/л 1,2-1,7 1,0-1,5 1,5-2,0 1,0-2,0 0,8-2,1 0,5-1,0

БПК5, мг/л 20-50 40-80 50-85 40-60 60-85 30-60

Третій розділ містить результати досліджень складу поверхневих стічних вод методом прогнозування стоку. Крім того, цей розділ присвячено вивченню фізико-хімічних властивостей ГОС з території міст та промислових підприємств, а також дослідженню методів інтенсифікації очистки ПЗС.

Вивчення складу ПЗС методом прогнозування стоку проводили на машинобудівних та металургійних заводах, розташованих у різних районах України. Для визначення накопичення забруднень на території промис-лових підприємств розроблена наступна методика.

Проби забруднень, які осаджуються на територію підприємства, відбирали у найбільш характерних точках, що забезпечувало отримання повної картини забруднення водозбірної території промисловими викидами. Методика проведення досліджень передбачала кількісне визначення забруднень, що

випадають на одиницю площі різноманітних ділянок території підприємства. Для збору забруднень, що випадають, виготовляли спеціальні піддони розміром 450 х 450 мм, які розташовували у попередньо намічених точках як на асфальтованих, так і на незамощених (грунтових) ділянках, на газонах, покрівлях будинків та інше. При цьому визначали як добові накопичення забруднень, так і накопичення їх за декілька діб з обов'язковою фіксацією термінів початку та закінчення експерименту. Експерименти проводили у такі періоди року, коли не було опадів у вигляді дощу чи снігу, тобто влітку і восени. Після визначення питомих накопичень забруднень у заданих ділянках складали їх усереднені проби. Для цього пил, зібраний у різноманітних точках одного регіону, змішували і визначали його усереднений дисперсний склад, хімічний склад, а також хімічний склад водної витяжки із суспензії відібраного пилу. Суспензію пилу для вивчення кінетики осадження готували на технічній воді, для визначення хімічного складу - на дистильованій. В процесі виконання роботи здійснено вивчення розподілу поверхневих забруднень по території окремих машинобудівних та металургійних підприємств, що дозволило визначити ті цехи та окремі виробництва, які надають максимальний внесок у забруднення поверхні. Подібний підхід може бути використано для визначення забруднення міської території.

Дослідження седиментаційних характеристик завислих речовин, що містяться у поверхнево-зливовому й талому стоках з території машинобудівних підприємств м. Харкова, свідчать про те, що отримання необхідної якості очищеної води (100 мг/л) досягається при осадженні твердих часток з гідравлічною крупністю 0,02 - 0,05 мм/с. При цьому швидкість осадження завислих речовин багато в чому залежить від їх природи, тобто від того, на території яких цехів та заводів утворюється ПЗС в залежності від особливостей технологічних процесів. Сказане в повній мірі відноситься і до особливостей завислих речовин, які знаходяться у ПЗС з різноманітних ділянок міських територій. У процесі виконання дисертаційного дослідження вивчені методи інтенсифікації очистки ПЗС за допомогою коагуляції та флокуляції різноманітними реагентами - пластівцеугворювачами. Це покладено в основу розробки нових типів очисних пристроїв (апарати, споруди). Основний об'єм експериментальних досліджень виконано на машинобудівних заводах м.Харкова: ім.Малишева, Харківському тракторному заводі (ХТЗ),

виробничому об'єднанні “Серп і Молот”. Випробовано камери флокуляції (пластівцеуїворення) різноманітних конструкцій (рис.1). Визначено, що найкращі результати з укрупнення (флокуляції) часток досягаються в камерах гідроциклонного типу (табл.2).

1.

2.

Рис.І. Конструкції досліджених камер пластівцеутворсння:

1 - гідроциклонного типу; 2 - вихрьова; 3 - з механічною мішалкою.

Таблиця 2

Значення константи ефективності коагуляції для різних гідравлічних режимів роботи камер флокуляції

Кон-

Конструкція камери фло- станта Величина висхідної швидкості

куляції і пара- потоку, м/год

метри 10 20 ЗО 40 50

0,48 0,48 0,50 0,51 0,54

Сопла 0 8 мм в 61 172 311 488 671

Гідро- ЄТ 5734 8084 9631 11468 12749

циклон - Рср 0,51 0,47 0,45 0,47 0.52

ного Сопла 011 мм в 27,3 77 139 218 300,3

Типу СТ 2566 3619 4309 5123 5700

Гср 0,53 0,48 0,34 0,38 0,43

Сопла 014 мм в 19,6 55,3 100 157 215,6

єт 1842 2599 3100 3689 4095

Р.р 0,50 0,44 0,40 0,41 0,43

п=72 об/хвил в 17,3 17,3 17,3 17,3 17,3

СТ 1591 796 519 398 311

Ър 0,52 0,50 0,50 0,51 0,52

Меха- п=153 об/хвнл с 52,9 52,9 52,9 52,9 52,9

нічна єт 4867 2434 1587 1216 952

Р ср 0,54 0,56 0,60 0,58 0,55

п=260 об/хвил є 117 117 117 117 117

єт 10764 5382 3510 2691 2106

Рф 0,53 0,50 0,51 0,48 0,50

Внхрьова в 35,3 100 187 284 399

вт 3247 4600 5550 6532 7182

Вміст завислих речовин у очищеній воді визначали безперервно у потоку води на виході з апарату за допомогою спеціального пристрою, принцип дії якого полягає в залежності концентрації твердої фази від інтенсивності світового потоку через товщу води у кюветі. Інтенсивність світового потоку фіксували за допомогою фотоопору на самописному мілівольтметрі. При цьому, чим інтенсивніше проходить світовий потік через кювету, тим нижче вміст завислих речовин у очищеній воді.

В табл.2 наведено величини добутку ОТ для кожного гідравлічного режиму. Ці дані свідчать, що при використанні коагуляції хлорним залізом і поліакриламідом процес пластівцеутворення в камері флокуляції гідроциклон-ного типу здійснюється достатньо інтенсивно при величинах (7=60-150с~'.

Величини градієнтів швидкості обчислюються за відомими залежностями, у яких використовуються дані витрат енергії на перемішування рідини. Градієнт швидкості води характеризує дисипацію кінетичної енергії потоку рідини на одиницю об'єма камери флокуляції, або, іншими словами, визначає інтенсивність силових впливів на утворені агрегати зависі. Для розрахунку потужності перемішуючого пристрою використовували залежність Уайта, яка дійсна для турбулентної течії рідини у межах чисел Рейнольдса /?Є=60і-5х 106.

Четвертий розділ присвячено розробці технологічних схем, методів та споруд для очистки ГОС. Ці технічні рішення базуються на результатах досліджень процесів очистки стічних вод за допомогою освітлення у відстійниках як без використання реагентів для інтенсифікації процесу осадження завислих речовин, так і з їх використанням.

Визначення раціональних схем відведення та очистки поверхневих стічних вод з території міст та промислових підприємств, зокрема машинобудівного профілю, обумовлено нормативними вимогами, що забезпечують охорону водних об'єктів від забруднення і необхідністю використання вказаного стоку у якості додаткового джерела води для водопостачання підприємств. Раптовість виникнення поверхневого стоку, різкі коливання його витрат та кількості забруднюючих речовин у воді в значній мірі перешкоджає рішенню питань очистки та використання цього виду стічних вод. Тому, перед подачею його на очистку для подальшого використання, треба вирішити питання про регулювання витрат поверхневих стічних вод.

Найбільш зручною та перспективною слід враховувати схему, яка складається з резервуару-накопичувача з постійно відбираємою витратою води (первинна очистка), відстійника з постійним рівнем води для очистки ПЗС від механічних домішок і нафтопродуктів (вторинна очистка), а також напірних фільтрів (третинна очистка) (рис.2). Враховуючи тенденцію, що склалася, про неможливість скиду ПЗС у водні об'єкти, в дисертації пропонується, при наявності відповідних умов, приймати об'єм накопичувача Жнах.= ІУдж-

У п'ятому розділі викладено результати розрахунків споруд для очистки ПЗС з території міст та промислових підприємств.

У якості першого етапу розрахунку очисних споруд, що пропонуються для очистки ПЗС з території міст та промислових підприємств, прийнято визначення об'єму споруд для прийому дощових та талих вод. Об'єм накопичувача для дощового стоку з певним запасом можна прийняти таким, що дорівнює об'єму стоку.

Розрахунок об'єму талих вод пропонується здійснювати згідно залеж-ності

(1):

IV

Ж=\0^ = 0А2їГТдоб, (і)

Рис. 2. Рекомендована основна схема очистки поверхневих стічних вод:

1 - розподіпювальна камера; 2 — поплавковий водозабір; 3 - плаваючий маслоудержуючий щит; 4 - маслозбірне обладнання; 5 - резервуар для масла; 6 - шибери накопичувача;

7 - шибери відстійника; 8 - скид надлишкової води у водойму.

де IV - ємність для прийому талих вод, м3;

И^тдоб ' Добовий об’єм талих вод, лЛ Наступним етапом є визначення концентрації завислих речовин у

поверхнево-зливовому та талому стоках до і після очистки. Це необхідно для вирішення питання стосовно можливості безпосереднього використання води або необхідності її доочистки (наприклад, на фільтрах), а також у інших випадках - для оцінки якості водн, скидаємої у водні об'єкти.

Пропонується наступний порядок розрахунку відстійника з постійним рівнем водн. Уявляєм собі відстійник у вигляді напівбезкінечного каналу, де рідина рухається зі швидкістю V, а розповсюдження забруднень С уздовж відстійника описується рівнянням поздовжньої дисперсії (2):

X - поздовжня відстань, м;

/ - час, с.

В основу розрахунку покладено уявлення про те, що відстоювання завислих важких часток визначається двома основними параметрами: гідравлічною крупністю та гідродинамічною структурою потоку води у відстійнику.

Гідравлічна крупність завислих речовин, що містяться у ПЗС, в залежності від розмірів часток визначена на підставі седиментаційного аналізу.

Розподіл часу перебування “часток” потоку у відстійнику можна отримати не тільки на підставі експериментальних чи натурних досліджень, але також і розрахунковим шляхом на підставі рішення рівняння переносу консервативної домішки у поздовжньому напрямку з урахуванням турбулентної дифузії та дисперсії домішки внаслідок нерівномірного розподілу швидкості по перерізу потоку (2) з початковими і граничними умовами при імпульсному уводі індикатора на вході у відстійник (3), (4).

дС тгдС д(^дС\ ---Ь V — = — и--

ді дх дх)

(2)

де С - коцентрація речовини, г/м ;

V - середня по поперечному перерізі швидкість руху рідини, м/с\ Г) - коефіцієнт поздовжньої дисперсії, м2/с\

Початкові умови

Фо э*о) — Фо 5 О) — 0

(3)

n

Граничні умови

c(o,0=c„s(f-f0).

де Свх - концентрація речовини на вході у відстійник, мг/л\

S(t- /q ) - дельта функція.

При вказаних початкових та граничних умовах рішення рівняння (2) відомо і має наступний вигляд (5)

і _

Ре(1 - т )2

C(£,t)_ \(Ре\

ЄХГ)

\7UT

А т

(5)

Де

т=-

безрозмірний час;

СР

і

tCp — - середній час руху потоку ВОДИ зі швидкістю V у від-

стійнику довжиною

£,с;

IV

Ре = — - число Пекле, яке визначено по коефіцієнту поздовж-

D

ньої дисперсії та характерним масштабам t і V.

Далі здійснюємо побудову розрахункових кривих відгуку на імпульсний увід індикатора на вході у відстійник для чотирьох значень чисел Пекле:

Ре = 1, Ре = 10, Ре = 20, Ре = 100.

Якщо відомі дійсний час перебування води у відстійнику (коефіцієнт використання об’єму р — 0,75) і гідравлічна крупність зависі, визначаємо реальний час, необхідний для затримання часток певної крупності згідно залежності (б).

Розрахунок ефекту осадження слід вести по часу перебування часток завислих речовин у відстійнику. При цьому, якщо змінилася гідравлічна крупність 1/ і зважуюча турбулентна швидкість збурень то час осадження

завислих речовин на глибині Н складе

Це свідчить про наступне - якщо цей час буде меншим, ніж час перебування часток у відстійнику, то це означає, що усі частки з заданою гідравлічною крупністю будуть затримані у відстійнику.

Виконано співставлення розрахункових даних з практичними даними по очищенню ПЗС у відстійниках подібних конструкцій з урахуванням фактичного гідрографу дощового стоку і фактичного коефіцієнту використання об'єму відстійника р. Встановлено, що розбіжність цих даних не перевищує 10%, що задовольняє вимогам до інженерних розрахунків.

Крім того, у роботі надаються методи розрахунків концентрації завислих речовин у воді, яка скидається в водні об'єкти після очистки у відстійниках-накопичувачах та відстійниках з постійним рівнем води, а також визначення кількості твердого осаду, що потрапляє на очисні споруди.

Техніко-економічними розрахунками встановлено, що для Харківського тракторного заводу використання очищених поверхнево-зливових та талях вод в якості поповнення існуючих систем оборотного водопостачання замість свіжої технічної води дає економію 3,5 млн. грн. у рік.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1 .Аналіз досвіду експлуатації систем водовідведення поверхнево-зливового та талого стоків міст України свідчить про те, що ці стічні води здебільшого скидають у водні об'єкти без будь-якої очистки.

Річки м.Харкова (Уди, Лопань, Харків, Немишль) приймають недостатньо очищені стічні води деяких промислових підприємств, а також неочищені поверхнево-зливові та талі води з території міста та промислових підприємств. У підсумку річки Харкова перетворилися у канали, що транспортують забруднені стічні води.

2,Мережа зливової каналізації у населених пунктах України, зокрема у м.Харкові, розвинута недостатньо. В той самий час діючі системи відводу поверхнево-зливових і тал их вод знаходяться у незадовільному, а в деяких випадках у напівзруйнованому становищі. Рівень забруднень, що вносяться поверхневим стоком у водні об'єкти міст, сягає 93-95 %. Забруднений поверхневий стік є основним джерелом, що здійснює негативний вплив на санітарно - епідеміологічний стан річок та інших водних об'єктів міст.

3.Досліджено хімічний склад снігового покрову, талого та поливо-миючого стоків з території машинобудівних та металургійних підприємств України і Росії. Встановлено, що вміст завислих речовин у талому стоку

коливається у межах від 200 до 2200 мг/л, нафтопродуктів від 14 до 50 мг/л, у поливомиючому стоку відповідно від 2300 до 14000 мг/л і від 12 доі 12 мг/л.

4.Розроблено і випробувано методику кількісного визначення забруднень, які випадають на одиницю площі різних ділянок території промислових підприємств та прилеглих до них ділянок міст. Ця методика може бути використана для міст та інших населених пунктів.

5.Визначено седиментаційні характеристики та хімічний склад завислих речовин, які вміщує ПЗС з території промислових підприємств машинобудівного і металургійного комплексів.

6.Досліджено методи інтенсифікації очистки ПЗС з території машинобудівних підприємств. Визначено, що флокуляційне змішування у камерах флокуляції гідроциклонного типу з часом перебування ґ=10 хвил. і градієнті С=100-200с"1 суттєво прискорює процес очистки ПЗС. Визначено, що застосування коагуляції разом з флокуляцією інтенсифікує процес очистки ПЗС від завислих речовин та нафтопродуктів: у якості коагулянту доцільно використати сірчанокислий алюміній дозою 20-30 мг/л у комплексі з поліакриламідом.

7.Розроблено декілька різновидів схем акумулювання, очистки та використання поверхнево-зливових, талих та поливомиючих стічних вод міст України, включаючи м.Харків, а також промислових підприємств. Найбільш зручною у експлуатації та надійною з точки зору захисту водних об'єктів є схема, що вміщує відстійник-накопичувач з постійно відбираємою витратою води, вторинний відстійник з постійним рівнем води для очистки стічних вод від механічних домішок та нафтопродуктів, а також фільтри. Ця схема враховує сучасні тенденції у питаннях захисту водних об'єктів від забруднення, зокрема, тенденцію до виключення скиду цих вод. При цьому пропонується приймати об'єм накопичувача стоків

8.Розроблено нові конструктивні рішення по акумулюванню, очистці та використанню ПЗС, які дозволяють запобігти забрудненню водоймищ. При цьому очищений ПЗС доцільно використовувати як підживлювач води (замість свіжої води) систем оборотного водопостачання промислових підприємств. Розроблено споруди для очистки ПЗС, які обладнані пристроями для постійного відбору очищеної води за допомогою поплавкового водовідбору, плаваючого нафто-маслоутримуючого щита, маслозбірного пристрою та інше. Розроблено конструкції відстійників та ставків-накопичувачів, обладнаних тонкошаровими модулями і фільтрами для доочистки ПЗС.

9.Виконано узагальнення існуючих методів розрахунку основних параметрів, що характеризують кількісні показники поверхнево-зливових і талих стічних вод з поверхні міст і промислових підприємств. На цій підставі запропоновано методи розрахунку об'ємів споруд для прийому дощових і

талих вод, тривалості змиву технологічного пилу з поверхні землі, освітлення стічних вод у відстійниках-накопичувачах і вторинних відстійниках з постійним рівнем води. В основу розрахунків відстійників зі сталим рівнем води покладено рівняння поздовжньої дисперсії.

ІО.Розроблені технічні рішення використані:

- при реконструкції водовідводного каналу по вул. Арктичній до р. Харків у рамках робочого проекту “Дождевая канализация по пробивке ул. Барабашова в г. Харькове”;

- у проекті комплексу очистки ПЗС з частини території металургійного комбінату “Азовсталь”, м. Маріуполь;

- при проектуванні споруд для очистки ПЗС відповідно з техніко-економіч-ним обгрунтуванням зливової каналізації від мікрорайона Північної Салтівки.

П.Техніко-економічними розрахунками встановлено, що для умов Харківського тракторного заводу використання очищених поверхнево-зливових та галих вод для поіювненння діючих систем оборотного водопостачання замість свіжої технічної води дає економію 3,5 млн. грн. у рік.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Ярошенко Ю.В. Состояние вопроса очистки поверхностно-ливневого стока с территории машиностроительных и металлургических предприятий // Науковий вісник будівництва. - Харків: Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, ХОТВ АБУ,- 1999. - Вип. 6.-с. 123-125.

2. Кориньхо И.В., Ярошенко Ю.В. Условия образования и состав поверхностно-ливневого стока с территории промышленных предприятий //Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - ХГТГУ.

- 1999.-Вып. 56.-с. 53-56.

3. Ярошенко Ю.В. Метода та споруди для очищення поверхнево-зливового стоку з території машинобудівного та металургійного виробництва // Вісник Рівненського державного технічного університету. Збірник наукових праць. -Вип. 2. Частина 2. - 1999.-е. 125-127.

4. Ярошенко Ю.В. Методы очистки и доочистки поверхностно-ливневого стока с территории промышленных предприятий // Вісник Донбаської державної академії будівництва і архітектури. Збірник наукових праць. - Вид. ДонДАБА,- Вип.2000-3 (23), - 2000. -с.20-21.

5. Ярошенко Ю.В. Физико-химические свойства поверхностио-ливневого стока с территории промышленных предприятий // Науковий вісник будівництва. - Харків: Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, ХОТВ АБУ. - 2000. - Вип. 9. - с. 176-179.

6. Пат. 2015108 Российской Федерации. Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам. (Роспатент). Устройство для очистки жидкости // Пантелят Г.С., Никулин С.Е., Маслова И.П., Хаммар Яхия (Республика Алжир), Ярошенко Ю.В. - № 4932047; Заявл. 05.05.91; Опубл. 30.06.94.

7. Коринько И.В., Ярошенко Ю.В. Конструктивные особенности сооружений для очистки поверхностно-ливневого стока // Программа и тезисы докладов. XXX научно - техническая конференция преподавателей, аспирантов и сотрудников Харьковской государственной академии городского хозяйства. Часть 1. Строительство, архитектура и экология. - 2000.- с. 30.

8. Ярошенко Ю.В. Защита водных объектов от загрязнения поверхностноливневыми и талыми сточными водами городов и промышленных предприятий /У VIII Международная научно-техническая конференция “Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов.” (труды конференции том III). - ГосНИИ УкрВОДГЕО. -2000. - с. 493-496.

9. Коринько И.В., Зеленский Б.К., Булгаков В.В., Ярошенко Ю.В. Стратегия улучшения санитарно-эпидемиологического состояния городов // VIII Международная научно-техническая конференция “Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов.” (труды конференции том III). - ГосНИИУкрВОДГЕО. -2000. - с. 472-475.

АНОТАЦІЯ

Ярошенко Ю.В. Склад, властивості, технологія кондиціонування та використання поверхнево-зливового і талого стоків ( стосовно міст та промислових підприємств).-Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.04 - водопостачання, каналізація. - Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, Харків, 2000.

Дисертаційну роботу присвячено вирішенню актуальної задачі інтенсифікації методів кондиціонування поверхнево-зливового стоку на підставі дослідження закономірностей формування його складу та властивостей, а також використання нових апаратів і споруд для відділення забруднень. За допомогою розробленої методики отримано нові дані щодо інтенсивності забруднення поверхні міст та промислових підприємств твердими механічними складовими (пилом), а також нафтопродуктами. Запропоновано нові конструкції очисних споруд, технологічні схеми для акумулювання і очистки поверхнево-зливового стоку, методи їх розрахунку. Розроблені технічні рішення спроможні забезпечити отримання очищених стічних вод такої якості, що дозволяє використовувати їх для поповнення систем водопостачання промислових підприємств, а в разі потреби скинути їх у водні об'єкти. Основні результати роботи використані у технології проектування споруд для очистки ПЗС з території міст, а також підприємств чорної металургії України інститутом НДГП “Енергосталь”.

Ключові слова: поверхнево-зливовий і талий стоки, інтенсифікація, коагуляція, флокуляція, тверді механічні складові (пил), нафтопродукти, очисні споруди, відстійник-накопичувач, норми технологічного проектування.

АННОТАЦИЯ

Ярошенко Ю.В. Состав, свойства, технология кондиционирования и использования поверхностно-ливневого к талого стоков (применительно к городам и промышленным предприятиям).- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.04 - водоснабжение, канализация. - Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, Харьков, 2000.

Диссертационная работа посвящена решению актуальной задачи интенсификации методов кондиционирования поверхностно-ливневого и талого стоков на основе исследования закономерностей формирования их состава и свойств, а также использования новых аппаратов и сооружений для улавливания загрязнений. В процессе выполнения диссертационного исследования разработана методика определения закономерностей распределения поверхностных загрязнений по территории населенных пунктов и отдельных машиностроительных и металлургических производств, определены удельные количества загрязнений с территории различных производств промышленных предприятий, определены се-диментационная характеристика и химический состав взвешенных веществ, содержащихся в поверхностно-ливневом стоке (ПЛС), исследованы методы интенсификации очистки ПЛС. Установлено, что флокуляционное перемешивание в камерах флокуляции гидроцнклонного типа при времени пребывания воды £=10 минут и градиенте скорости <7=100-200 с1 существенно ускоряет процесс очистки, предложены новые технические решения, технологические схемы, методы и сооружения для очистки поверхностно-ливневого стока, предложен метод расчета периода смыва пыли с поверхности территории населенных пунктов и отдельных предприятий, а также методы расчета эффективности осветления ПЛС в отстойниках-накопителях и отстойниках с постоянным уровнем воды. Установлено, что применение коагуляции совместно с флокуляцией интенсифицирует процесс очистки ПЛС от взвешенных веществ и нефтепродуктов: в качестве коагулянтов целесообразно применять сернокислый алюминий дозой 20-30 мг/л в комплексе с полиакриламидом дозой 1,0 мг/л. Разработаны технические средства для аккумулирования, очистки и использования ПЛС с территории городов, а также машиностроительных и металлургических предприятий, определены показатели осветления общего ПЛС с территории машиностроительных заводов на примере Харьковского завода “Серп и Молот”. Установлено, что вопросам очистки и использования ПЛС с территории городов и промышленных предприятий Украины уделяется все большее внимание, так как эти сточные воды вносят существенный вклад в загрязнение водных объектов. Однако, реально в этом направлении делается мало. Это, в первую очередь, относится к крупным

городам Украины, включая Харьков, где ПЛС сбрасывают в водоемы практиче ски без очистки. Выполнен анализ существующего положения в вопросах отводг аккумулирования, очистки и использования ПЛС с территории г. Харькова : промышленных предприятий города. Установлено, что сеть ливневой канализа ции городов Украины, включая г. Харьков, развита недостаточно. При этом уста новлено, что действующая система отвода поверхностно-ливневого стока с тер ритории г. Харькова находится в неудовлетворительном состоянии.

Разработано несколько технологических схем аккумулирования, очистки использования ПЛС города Харькова и промышленных предприятий. Наиболе удобной в эксплуатации и перспективной является схема, включающая otctoî ник-накопитель с постоянно отбираемым расходом воды, вторичные отстойник для очистки воды от механических примесей и нефтепродуктов, а также фильтрь Эта схема учитывает современные тенденции в вопросах защиты водных объек тов от загрязнения, в частности, тенденцию к исключению сброса ПЛС. При это] рекомендуется принимать объем накопителя стока WHaK = И^ж. Постоянны отвод воды из резервуаров-накопителей рекомендуется осуществлять с помощы поплавковых водозаборов. Указанный водозабор оборудован щитами для улавл* вания масел. Вторичные отстойники, предназначенные для очистки постоянн отбираемого расхода воды, рекомендуется оборудовать тонкослойными модуля ми, образующими осадительные ячейки. Для очистки ПЛС могут также исполь зоваться и другие разновидности очистных аппаратов и сооружений, наприме; открытые гидроциклоны, флокуляторы, радиальные отстойники, отстойники, сс вмещенные с фильтрами, и т.д.

Поверхностно-ливневой и талый стоки с территории промышленных пре/ приятии после кондиционирования рекомендуется использовать для подпитк (вместо свежей воды) систем оборотного водоснабжения промышленных пре; приятии. Это позволит сократить сброс сточных вод в водные объекты и умеш шить забор свежей воды из водоемов.

Разработанные технические решения использованы при проектирова-ни сооружений для очистки ПЛС с территории городов, а также предприятий черно металлургии Украины.

Ключевые слова: поверхностно-ливневой и талый стоки, интен-сификаци: коагуляция, флокуляция, нефтепродукты, нормы технологического проектирс вания, очистные сооружения, отстойник-накопитель.

RESUME

Yaroshenko U. V. The composition, characteristics, technology of conditionin and useing of the surface-discharged and melted sewer (concern to the cities and ii dustrial enterprises). - Manuscript.

The dissertation for academic degree of Candidate of Technical selences on speciality 05.23.04 - water - supply and sewerage. - Kharkov State Technical University of Construction and Architecture, Kharkov, 2000.

The dissertation is dedicated to solving the actual-problem of intensification of the surface-discharged sewer conditioning methods on basis of it’s composition and characteristics appropriatenesses research and constructions for pollution’s separation. With help of worked aut method where received the new data’s relative to intensity of cities surface and industrial enterprises pollution with solid mechanical components (dust) and also with oil products.

The new designs of the purification constructions, the technological schemes for accumulation and purifying of the surface - discharged sever, the methods of its calculation were proposed the technical solutions which can provide receipt of purified sewage with quality that allows to use its for replenishment of water-supply systems of industrial enterprises, or if needed to chrow down its in a water objects were by institute NDPI “Energostal” during elaboration of technological profecting norms of the ferrous metallurgy enterprises water economy.

The key words: surface - discharged and melted sewer, intensification, coagulation, flocculation, solid mechanical components (dust), oil products, purification constructions, sedimentation tank and storage device, the norms of technological projecting.