автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Совершенствование процесса ультрафильтрационной очистки сточных вод рыбной промышленности с элементами оптимизации

Ч Г—

ч а

; .. .Министерства науки, высшей школы и технической политики Российской Федерации

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На нравах рукописи УДИ В28. 33: 68. 067. 38: 664. 95

Руссксшэ Ирина Гормановна (

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА УЛЬТРАШИРАЦИОННОЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД РЫБНОЙ ПР0МЫИЛШ10СТИ С ЭЛЕМЕНТАМИ ОПТИМИЗАЦИИ-

05.23.04- водоснабжение.канализация. строительный системы ох-рапы водаых ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

. диссертации на соисканиэ учоной степени кандидата техлэтоских наук

Сашст-Поторбург - 1993

Работа выполнена на кафедре канализации Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университет^

НУЧНЫй РУКОВОДИТЕЛЬ: чл. - кор. РААСН. д-р тех. наук,проф.

М. И. Алексеев

ОЕКЦАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ-. академик РААСН, д-р техн. наук. проф. В. С. Дикаревский

- канд. техн. наук В. С. Мачигия

ВРЛИ1ЛП ОРГАНИЗАЦИЯ: СШО "Гипрорыбхоз"'

Очщита диссертации состоится уЗ" часов на заседании Специализированного совета К 0631.31.03 п Санкт-Петербургском архитектурно-строительным университете по адресу: 198005. г. Санкт-Петербург. 2ая Красноармейская ул. .д. 4. Ленинский зал. •

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной'библиотеке института.

Автореферат разослан

г-

Учерый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, доцент

Г. П. Конина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

актуальность темы. Одной из важнейших экологических задач современностти является зашита водных источников от загрязнения сточными водами. Для рыбообрабатывающей отрасли промышленности. Как одной из наиболее водоемких, решению этой задачи придается ¡исключительно важное значение. Ежегодный объем производственных сточных вод рыбообрабатывающих предприятий по СНГ составляет 0,135 кмЗ в год со средним суммарным содержанием загрязнения равным 3 Г/'л. или 90 кг в пересчете на тонну готовой продук- . ции- Основной состав загрязнений относится к легкоокисляемым бел-ково-жировым компонентам, поэтому перед выпуском в водоем или городской коллектор такие стоки должны подаваться на локальные очистные сооружения. Однако, действующие у нас и за рубежом локальные внутрицеховые установки позволяют задержать не более 30* полезных веществ стоков, что приводит к нерациональному использованию питьейоя вода и способствует загрязнению окружающей среда тегноло гическими стоками. Существующие метода очистки органосодэржащих стоков рас читаны на обработку значительных объемов . и экономически не выгодно примемнение традиционных схем для очистки малых объемов локальных стоков с до 10 мЗэ. Кроме того', известные метода обладают рядом существенных недостатков-, значительные капитальные и эксплуатационные затраты, сложность-организации процессов в условиях колебаний объемов и составов стоков, внесение дополнительных загрязнений с реагентами.- • что существонно усложняет процесс дальнейшей утилизации продуктов очистки, а также неспособность гибкого реагирования на всевозрастающие требования к качеству очистки. Альтернативными существующим мэмтодам являются баромембранные метода разделения как рекуперативные.ресурсо- й энергосберегающие и абсолютно экологически чистые. Установки с Использованием мембранных модулей могут быть смонтированы на месте образования стока, локально, t не допуская смешения с общим стоком предприятия, что резко снизит объемы сточных вод. требующих дальнейшей очистки и обеспечит получение концентрата с заданными потребительскими качествами.

Широкому внедрению этих установок препятствует недостаточная зученность теоретических предпосылок данных методов.'

Тема настоящей диссертации посвящена исследованию

баромембранных методов очистки сточных вод рыбообработки с цэлью их внедрения в производство и проектно-конструкторские разработки применительно к, объектам отрасли.

Решение проблемы создания эффективных систем очистки сточных' вод, сочетающих рекуперацию ценных веществ и полную экологическую безоцастность открывает перспективы для использования ■ подообных установок в практике очистки сточных вод других отра- -слей пищэвой. промышленности с молочной. мясною.

Работа проЬодилась в соответствии с заданием республиканской научно-технической программы "Экология и охрана окружающей среда Российской Федераций", утвержденной постановлением n56 от 03.06. 91 Государственного комитета РСФСР по делам науки и высшей . школы по теме: "Разработка экологически чистой мембранной технологии очистки сточных вод". .•

ц£.ль и задачи расоты. Целью диссертационной работы являлось изучение эффективности использования ультрафильтрационного с УЮ метода для очистки сточных вод консервного производства и разработка рекомендаций по его практическому применению. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- исследование физико-химического состава отдельных категорий " сточных вод с учетом тенденции развития рыбной технологии;

- изучение теоретических основ баромембранных процессов; -

- исследование эффективности предварительной очистки стоков; создание полупроизводственного экспериментального стенда для

апробации различных типов мембран и конструкции мембранных модулей-,

- исследование основных закономерностей УФ разделения в полупроизводственных условиях; . ..

. - разработка программного обеспечения для построения эксгори- ■ мшггально-статисти?еской модели процесса УФ разделения; . - разработка универсального критерия оценки эффективности работы УФ модуля, позволяющего оптимизировать процесс очистки;

- проведение исследований по Выбору вида, концентрации растворов и режимов регенерации;

- изучение физико-химических характеристик продуктов разделения;

- исследование концентрэционого предала и основных закономерностей процэса концентрирования стоков;

- аппаратурное оформление промышленного образца.

научная новизна. Проведен анализ тенденций развития рыбной технологии с точки зрения водных операций. Выполнены исследования физико-химического состава отдельных категорий сточных вод и дан« оценка целесообразности применения мембранных методов для их очй- ' стки. •

Произведен и обоснован выбор марки мембрёны и оптимальной конструкции разделительного аппарата- .

Изучены закономерности процесса УФ при очистке высококонцен-трировзпных по органике сточных вод на трубчатом УФ модуле и выведены математические зависимости между основными технологическими параметрами процессапроведены исследования по регенерации мембрай.

Впервые, в качество критерия оценки эффективности работы УФ модуля- предложен . анализ его коэффициента полезного действия Разработана математическая программа оптимизации КПД УФ модуля как целевой функции эксплуатационных и конструкивных параметров.

Впервые получены расчетные соотношения между основшЛга параметрами процесса концентрирования и определен концентрационный предел при разделении сточных вод консервного цеха."

ПРАКТИЧЕСКАЯ значимость РАбОТЫ и ОС пасть ПРИМЕНЕНИЯ.

Для рыбоконсервных заводов установлен качественный состав стоков от отдельнх операция рыбообработки. Предложен и обоснован УФ метод очистки отдельных категория сточных вод без предварительной их реагентной обработки, что сокращает водопотребление за .счет-повторного использования очищенной вода и позволяет утилизировать продукты разделения. ' ' • ■ Эффективность .очистки.. простота монтажа и эксплуатации, экологическая безопасность УФ установок открывают перспективы их использования при реконструкции старых и стороительстве новых локальных очистных сооружений, на месте оборазования стоков'без выделения дополнительных площадей; >

Предложенный критерий оптимизации позволяет определить оптимальные эксплуатационные и конструктивнные параметры работы-УФ модулей с учетом максимальной производительности и минимальных зйер-го затратах, что имеет исключительную практическую, значимость при , оцэнке и сравнении различных по конструкции УФ модулей. .

Определены границы применения УФ метода при очистке высококонцентрированных стоков.

Предложены основные направления утилизации полученных продуктов разделения.

По результатам исследований разработан технологический регламент на очистку сточных вод фаршевого, производства, рекомендуемый к использованию н& стадии проектирования очистных сооружений. ' '

апробация рлеоты. Основные положения и результаты исследований да теме диссертации обсуждались-на 47-50 научно-технических конференциях ЛИСИ - 5990-93 гг. .научно-технической конференции "Отечественный опыт внедрения промышленных очистных сооружений". г. Севастополь 1981 г... на Всесоюзной научно-технической конференции "Холод - народному хозяйству г. Ленинград 1991 г.

тбЛцкАЦни . По теме диссертационной работы опубликовано 8 печатных'работ, получено Ъдно авторское свидетельство на изобретение.

структурам оо'ен р Апбт и. Диссертация состоит из введения. Л. 'глав, общих выводов, библиографии и приложений. Содержит 132 страницы машинописного текста. 31 рисунок. 16 таблиц. 14 приложоиий. 150 литературных источников в том числе Б9 на иностранных, языках.

на защиту выносятся следующие положения диссертации:

- результаты физико-химических исследований отдельных категорий аточвыж вод консервного цеха р^к-та "Пшевик";

- результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса УФ очистки высококонцэнтрированных сточных вод;

- основные расчетные зависимости экспериментально-статистической . модели процесса УФ;

- математические программы и расчетные зависимости многоцелевой функхрш оптимизации;

■■ результаты исследований по регенерации мембран;

- разработанная технологическая схема полупроизводственной уста-номки с использованием трубчатых мембран; ,

- характеристики продуктов разделения;

- Принципиальная технологическая схема промышленной УФ установки. > внедрение. По результатам исследований выданы рекомендации институту. Гипрорыбхоз г. Мо.сква и СПбО Гипрорыбхоз г. Санкт-Петербург УФ установка смонтирована и пущена в. эксплуатацию в экспериментальной цехе рыбокомбита "Пищевик" г- Санкт-Петербург.

. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ. ■

Во введении« оббиюванэ актуальность темы. определены цели и задачи исследований; Приведены краткая характеристика-йаучной новизны и

практической ценности работы, а также основные положения выносимые на защиту.

в главе / дан литературный анализ современного состояния вопроса очистки высококонцэнтрированных по органике сточных вод рыбокомбинатов. Показано,что характеристики и объемы сточных вод зависят от вида сырья, технологии процесса, ассортимента продукции.времени года и объемов производства. Эти Данные носят разрозненный характер и во многом устарели.т. к. не отражают тенденций современной технологии рыбообработки. В частности, это относится к фаршевому производству и продуктам на его основе. Наиболее водоемкой операцией при этом, является многократная промывка фарша, в результате которой со сточными водами теряется значитьельноэ количество белков, жиров, витаминов.т. к. быход готового продукта не превышает 11.5 % от объемов исходного сырья.

Показаны недостатки существующих методов и схем очистки подобных стоков с учетом обеспечения экономичности и соответствия все возрастающих требований к качеству очистки.

Одними из наиболее перспективных методов являются бэромембранные методы разделения жидкостей. Показаны преимущества этих методов.

В связи с недостаточной изученностью теоретических предпосылок данных методов в отечественной .практике определены цели и задачи исследований по изучению перспективных технологий обработки рыбы с точки зрения водных операций и исследованию баромембранных методов очистки для выдачи .рекомендаций по внедрению в производство и проектйо- ■ конструкторскую документацию.

в главе г дана теоретико-прэйтическая характеристика мембранных процессов разделения. Рассмотрены структура и материалы мемрай. сделан вывод о целесообразности использования мембран, на основе полиамида, а та!сже третьего поколения мембран из неорганических материалов. Сделан подробный анализ различных конструкций мембранных аппаратов. В качестве предпочтительного' . определен трубчатый тип мембранного элемента. ' .

В рассмотрении теоретических основ дан анализ существующих моделей массопереноса через полупроницаемую мембрану, их особенностей и недостатков. При этом отмечено, что при разделении концентрированных стоков наблюдаются два принципиально разных явления: явление концентрационной поляризации сКШ и эффект динамических мембран с ДО.

Для правильней организации ведения процесса'.определяющими факторами становятся конструкция аппарата и гидродинамическая обстановка в системе которая зависит от давления. скорости тан-'

генциального потока над мембраной, темдаратуры. концентрации разделяемой смеси. Для получения расчетных зависимостей в рамках-выбранной модели необходимы экспериментальные исследования на реальном стоке, т. к. подобная информация применительно к определенным стокам рыбообработки в специальной литературе отсутствует.'

Мало изучены основные закономерности при восстановлении основных эксплуатационных характеристик мембран.что предусматривает проведение определенного объема экспериментальных исследований.

в главе з приведены данные то физико-химическому составу и ко-.личеству отдельных, наиболее характерных, категорий сточных вод. связанного с использованием измельченного рыбного сырья на примере типичного для отрасли рыбокомбината "Пищевик". К ним относятся стоки паштетного цеха, консервного цеха и стоки от гидрованн.

Экспериментальная база включала лабораторную УФ установку УПЛ-0.8 с мембранами в ввде полых волокон и универсальный экспериментальный стенд сУЭСз со сменными модулями .Рис.1.

Основными параметрами эффективности процесса УФ разделения служили проницаемость- I см3^м2. сэ. и селективность - ч> смэ.

Для математической обработки экспериментальных данных и построения статистической модели процесса УФ высококонцентрированных сточных вод рыбокомбинатов была разработана .программа на основе метода Брандона, позволяющая определить основные расчетные зависимости про-йрсса с оценкой частных коэффициентов множественной корреляции и.на-• иболынего квадратичного отклонения. Привед- на блок-схема программы. 1 и главе 4 изложены результатаы -экспериментальных исследований по УФ очистке сточных вод . паштетного и консерйного цехов на стадии лабораторных исследований. Эксперименты проводились с использованием мембран в виде полых волокон на основе ароматического' полиамвда марки ВПУ-15 ПА, фторопластовой мембраны марки Ф-1 и керамической мембраны. 'В качестве предочистки стоков паштетного цеха исследована реа-гентная -обработка стока одноосновным оксихлоричом алюминия. При этом суммарный эффект чистки после двух ступеней составляет по ХПК 94-' -9вх, по лийвдам- 100и, по взвесям 100*. Однако, с учетом допол- • петельных загрязнений, вносимых о реагентом необходимы исследования по токсикологической оценке обработанного стока и продуктов его УФ ■ разделения на предает дальнейшего их использования в народаом хозяйстве. Показана.перспективность использования керамических мембран. , т. к. при сопоставимых эффектах очистки го основным показателям их <

Рис.1 Принципиальная.схемч универсального экспериментального стенда

1 - набор стандартных си1";

2 - е!.:к"оо7ь исходного сокл; .3 - питапций насос;

• 4 - мембран'нчй модуль; 6 - емкость для сборл пермеатт;

6 - теплообменник;

7 - электронагреватель; В — эадвийкп;

9. - манометры; 10 - байпасная линия.

проницаемость в 3 и 17 раз выше. чем при использовании трубчатых и половолоконных органических мембран соответственно. Однако, отсутствие в СНГ практики и технологии серийного выпуска промышленных модулей не позволило продолжить соответствующие'эксперименты. Дальнейшие исследования проводились на стоке консервного цеха от операции измельчения рыбных тушек перед укладкой в банки. Лабораторные исследования зтоя категории стоков показали, что при использовании мембран типа "полое волокно " заметно влияние концентрационной поляризации. при этсЗм с течением времени эффективность очистки по основным показателям ниже, чем при использовании фторопластовой мембраны, поэтому был сделан вывод о целесообразности примемния в полупроиз-водствеьных условиях мембраны марки 4-1. как удовлетворяющей требованиям к удельной производительности, ее снижению и селективности, при этом предварительная реагентная обработка не требуется.

Изучены реологические характеристики стоков в заданном интервале температур и концентраций. Получены следующие математические зависимости для плотности и кинематической вязкости:

1,759'10~7-С+1

( -0,233- Т + 1001,89'> с 15

v = ( 8,57'10_6'С +0,984 ) ( -0,477'Lr. { Т ) +2,54 ) С2э

в г л abes Приведены результаты исследований по УФ очистке сточных вод консервного цеха от забивочной машины ИНА 115 в полупроизводственных условиях на базе экспериментального уф стенда.

Как показали исследования формирование.толщина и фмзикр-химичес-кие свойства концентрационного пограничного слоя зависят от соотношения двух потоков органических макромолекул-конвективного и обратно-диффузионного, которое, во многом, определяется агрегативной устойчивостью всей системы и характером гидродинамической обстановки в аппарате. При этом основными параметрами, влияющими на ход процесса мас-сошреноса растворителя через мембрану служат: давление в системе-Р; скорость потока над мембраной-v. исходная концентрация органических компонентов-С.температура среда-Т. .Приведены результаты и их обсувде-. ние по влиянию этих параметров в основных интервалах варьирования: 0,05<Р<0.45 МПа; I<v<5 м^с; 350<СХ ХПЮ< \I500 мгол; 18<Т<35 С. Как видно на рис. 2 при величинах давления, превышающих 0,25 МПа -

7*/о' "Мс

70 Ьб 50

I

40 30

¿ь

№ 0,1 0.0 4* 0.25 ц5 0.4 ом

ъ*, т<*.

1 - . Рис... 2 Зависимость начальной' проницаемости трубчатого модуля от давления при различных скоростях с 1=25 С. хпк =2400

. мг(К».

1 - М/С;

2 - у=1,5 м^с;

3 - М/С;

4 - У=2.5 М^С.

наблюдается стабилизация проницаемости, связанная с образованием голевых структур при превышении конвективного потока над обратнодиф-фузионным. Скорость; при. этом, является турбулизирующим фактором, препятствующим уеличению толщины и уплотнению' слоя геля, и следовательно, возрастанию сопротивления протекания через него растворителя. • ' • .

Было отмечено и обосновано незначительное влияние роста температуры на проницаемость и селективность.

При физическом моделировании процесса массоперэноса исходили из рассмотрения равновесного распределения частиц в системе мембрана-раствор с учетом особенностей неравновесных условий УФ. т. е. с учетом влияния градиента давления и. как следствие. градиента концентраций. При этом лимитирующим фактором процесса можно считать концентрацию золообразования у поверхности мембраны. Для ее определения графически оценены и аналитически описаны предельные значения концентрации по сухому веществу при которых наблюдаются нулевые штоки в зависимости от давления в системе. Для давления 0.2 МПэ концентрационный предел равен 220 глл.т. е. в диапазоне выбранных концентраций балково-мировой слой на поверхности мембран далек от критической концентрации мицэллообразования.' "

" Анализ динамики изменения проницаемости и селективности выявил значительное влияние давления- на производительность лишь до момента . образования динамического слоя на поверхности мембраны. Рис. 3-Результаты измерения объемного потока, представленные в характеристических координатах иллюстрируют'механизм образования ДМ с постепенным переходом от стадии фильтрования с закупориванием пор. к стадии формирования ДИ промежуточного типа и. наконец, утолщению мембранного слоя на поверхности мембраны. Рис. 4.5. При этом величины обратной проницаемости распологакггся симбатно с ростом начальных концентраций и обратнопропорционально приложенному давлению, что согласуется с основными уравнениями теории да.

Проанализированы поверхностные явления, возникающие в процессе Взаимодействия компонентов многофазной разделяемой системы с матрицей мембраны, а также между собой.

Гидродинамическое сопротивление мембраны'при выходе на стационарный .режим зависит от исходной концентрации органики и основных технологических параметров процесса, и может быть адекватно описано

следующим уравнением: " •

, - | I I - - - г — .1 i ' ■

^ щ до 1,2 (6 2,0 2,4 46 3,2 .3,6 40 4,4 4.8

. V* /О'? С

Рис.3.. _ Зависимость проницаемости и селективности по ХПК и м от времени фильтрования, для стоков различной концентрации.

1 - Схш=80а МГО/-л при Р =0,2 МПа с1 стою.

2 - С1ПК=808 мгО/'л при Б =0.1 МПа '

3 - С1Ш=808 м О/л при Р =0.05 МПа

4 - С1ПК=87Ш мголя при Р =0.2 МПа с 2 стою 5.6 - селективность по ХПК для I и 2 стока

• соответственно 7.8 - селективность го азоту общему'для I и 2 стока соответственно.

Рис.Ц.' Зависимость обратной проницаемости - меибраны . Ф-1 отвремени фильтрования. •

1 - С^ >5438 мгОлл. Р =0.1 МПа;

2 - С^ »3508. мгОлл. Р =0.1 НПа;'

3 - С™, =3200 мгОлл. Р =0.2 МПа;

Ух-'о'к

/6

/4 /г го в 6 4 г

п

¿0

30

40 50

60 _ . л л

РИС. Б.: Зависимость обратной проницаемости .ст удельного объема дармеата. прошедшего, черев мембрану Ф-1 - ч м3/м?

35 прй Р =0.07 МПа 1-С.

хпк

МгОлл. у»2.Б м/с"

•• 2 - 0^^2400 мгО'л, у=2.5 м'с Ф при Р =0.1 МПа 3 - 0^1000 мгО'л. у=2.5 м/с - " 4 - СХП^35СВ мгО-'Л. 5 м/с

0,0904*v+ 0,821

, еЭв*Р*10~6+1

see

(|l , 81

813*108*c°

532

(3)

в I лаве е рассмотрены практические аспекты рекомендуемой технологии. Сформулированы основные технологические требования к производственной УФ установке ;дан поверочный расчет; описана технологическая схема УФ установки, внедренной на р/к-те "Пищевик". Рис. в Производительность, в среднем, составляла 40 лги2 час.степень очистки по основным показателям ? ХПК 90-92* по взвесям 100х. по жирам 99-100«.

Для практических' расчетов по изменению концентрации с по ХГОО в зависимости от уменьшения объема исходного продукта получена эмпирическая зависимость-.

К^вд- О .429 .in * 1.00887 С4Э где

Кконц - коэффициент концентрирования »К^щ**

Куо -коэффициент уменьшений объема, К

конц

. °исх

исх

с&>

с6э .

•уо

1сонц

Физико-химическая харакгеристика пермеата и концентрата при .

Ку0 =50 приведены в табл. 1.2-. ,

В работе намечены пути 'утилизации полученных продуктов разде- • ления. Приведены результаты исследований по регенерации мембран при различных температурно-временных режимах. Максимальная эффективность равная 100« .была достигнута при использовании 0.5* раствора ныо3 и 0. 6у. раствора CMC МЛ-51 температурой 40 С за 30 минут промывки.

1 , В качестве интенсификации процесса предложена импульсная подача раствора с частотой 1Гц. это позволяет сократить время регенерации на 15-20 минут. Данный эффект был подтвержден авторским свидетельством.

Дальнейшие исследования были направлены на интенсификацию процесса УФ разделения.' В качестве критерия эффэктивности работы УФ модуля предложена оценка его коэффициента полезного действия сКЩр- v

Рис, 5 Принципиальная технологическая схема производственно-экспериментальной установки для очис-ки сочных вод р/к-та "Пищевик"

Г - емкость ..сходного раствора; 2 -центробежный насос; 3 - ультрафильтрациокный . блок; 4 - емкость для с^ора пэрмеа^.а; 5 - теплообменник;- б - бак для регенерации; 7 - 'термоэлектронагрёватель; 8 - блок управления установкой; 9 - уровнемеры; 10 - манометры; II - заслонки; 11,12,13,14,15 - заслонки; 16 - кран; /17 - расходомер--

Усредненные показатели качества УФ очистки стоков консервного цеха ,

Табл.1

N п/п Показатели Исходный Пермеат Эффект '

сток ■ •• ■ очистки

I. Запах при 20 С,баллы Рыбный (3) (I) . . -

2.. Процент светопропу-

сканийД 0 .100,0 100,0

3. ХПК, мгО/л 3446,0 ' 327,4 90,5

4. Взвешенные вещества.

мг/л 1205,0 0 100

5. Липиды,мг/л 712,0 0 100

6. Сухой остаток,мг/л 2068,0 659.7 68,1

7. Прокаленный остаток,

мг/-л 591,0 186,2 68,5

8. Азот общий,мг/л 415,0 39,0 94,0

9. Аэот белковый,мг/л 199,0 18,9 • 95,0

10. Фосфор. (Р205),мг/л 33,7 11,2 66,8

II. .Хлорида, мг/л .270,0 250,0 • 10,0

12. РН 6,47 7,02

Химический состав концентрата при коэффициенте уменьшения • ' объема Куо = 50 (П=8) . . • .

.'•■ Табл.2'

Основные показатели, мг/л . Средняя величина

• ХПК-Азот общий Сухой остаток Взвешенные вещества_ Липиды. Р205

27,5 2,7 29,4 67,1 37,9 0,27

Приведена мето,цика расчета т> как целевой функции объемной - пу и энергетической - составляющих в виде:

■о ; ч

с7>

При этом обьмная эффективность определяется отношением потока пврмеата в данных условиях -х к потоку чистого растворителя -10 при тех же условиях1:

.•пу=х/10 с8>

а энергетическая эффективность позволяет оценить долю энергиии. затраченной на получение шрмеата' в общем балансе знергай:

МР

. „------------------с® .. .где

нр + Ыг

ыр -мощность . "вложенная " для преодоления сопротивления мембраны и слоя при протекании шрмеата I под влиянием трансмембранного давления р.^ через поверхность гормеации гр :

ыр = 1*рр*ртр с1СЕ>

1 ^ • '■ ' Мг - мощность, "истраченная " напреодолек/е гидравлического сопротивления канала протекания с потерями давления дР и шющадью поперечного сечения рг для поддержания протекания ретентата со скоростью V касательно к поверхности мембраны: - • ,

' др сш

Предложена инженерная методика расчета ЙПД с использованием безразмерных критериальных комплексов.устанавливающих взамосвязь между основными конструктивными и эксплуатационными параметрами процесса.

В задачу огггимизации входило нахождение экстремума; критерия оп- . тимальности - т>тах = „ <^0П^Р0ПГ. гош. .а^. с учетом ограничений первого рода типа неравенств по основным, параметрм. а также функциональных - уравнения начальной удельной производительности по чистому растворителю.-

1 = [о.638ну°'8аз ]*(2,55 * 10~1О*Р + а*ю~6} 1С

Дйй реализации процесса оптимизации был выбран Комплекс-метод Бокса; Который Ьтносится к методам нулевого порядка и не,требует вычисления НроШйадаых целевой функции. Была составлена программа и реализо- ■ ■ вайй й8 Ш И:. ,

Рвэулы^-Ш расчетов подтвердили существование определенного мак! симума КЦЦ модуля в области, обозначенной давлением и скоростью при !-'6'пртДзленньк значениях конструктивных параметров. По данному криге-Р^'ЙЗО Можно оиэнить эффективность работы различных модулей и опреде--Жгъ оптимальные параметры ведения процесса. Полученные данные можно ЩШомзовать для выдачи рекомендаций заводам-зготовителям мембранного обо|>удайэнйя для. выпуска усовершенствованных УФ аппаратов с Учетом ©шдафйсй конкретного производства.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. УСТайоШёны количества и физико-химический состав наиболее ха-:рак№р$Ш й?(Ьчных вод рыбообработки с учетом тенденций развития рыбной 1®йШ"Ьгии. • . -

2". Обоснована возможность и целесообразность использования мембранной техники как ресурсосберегающей и экологически чистой в практику работы очистных сооружений. • .

3. Проведены исследования по предварительной очистке стоков.выбору и обоснованию типа УФ мембраны и конструкции мембранного модуля.

4. Изучены основные Закойомерности и механизмы процесса УФ для белок- жиросодержащих сточньгх вод рыбокомбината в лабораторных и полупроизводственных условиях. • ■

5. Разработано программное , обеспечение обработки эксгориментальйых данных и создана экспериментально-статистическая модель Уф разделения. с учетом осадкообразования на мембране. ' •

6. Исследованы реологические характеристики стоков и получены основные расчетные зависимости. , ■ . ■ ,

•7. Рекомендованы эффективные температурно-временные режимы рзгене- . - рации мембран. ~ .

8. Предложен новый критерий эффективности работы УФ модуля-КЦЦ. включающий объемную и энергетическую составляющие, котрые позволяет установить оптимальные эксплуатационные и конструктивные парамтры УФ процесса разделения. _

9. Разработана инженерндя методика расчета КПД с использованием безразмерных критериальных комплексов, на основе которой разработана и, реализована на ЭВМ программа, оптимизации КДЦ как многопараметрической

функции с использованием Комплекс-метода Бокса.

10. Результаты исследований легли в основу разработанного технологического регламента на очистку органосодержащих сточных вод рыбокомбинатов. Внедрен в производство промышленный образец УФ установки в -экспериментальном цехе рик-та"Пищевик".

основное содержание работы изложено в следующих работах:

1. Русскова И. Г. Технология ультрафильтрации для доочистки сточных вод"Тнаучно-технич. конференции "Технологические системы и социально-правовые 'принципы экологической безопасности"-Л; ЛДНТП. 1В90. -С. 17с в соавторстве с Хосид Е. В.. Чуркаш С. 0. >

2. Русскова И. Г. Ультрафильтрационная очистка сточных об?,аг£Тдв рыбной промышленности как способ доочистки. "Тез. докл. научн. -'похн. конф. ин-т химии АН Туркм. ССР. 1990. -С. 89 с в соавторстве с Хосщ^Е. В. э

3. Русскова И. Г. К вопросу теории мембранных процессов очист,ки промстоков "Тез. докл. Всес. научн. -техн. конф: "Экологические проблемы произ-ва синтетических каучуков"/24-28 сент. 1990 г.. Воронежем.: ЩШИТЭНЕФТЕХШ. 1990. -С. 9. с в соавторстве' с Алексеевым М. И.. ХосидЕ. В. э

4. Русскова И. Г. Использование мембранных методов для очистки« технологических стоков. "Тез. докл. Всес. научн. -техн. конф.: "Холод-народному хозяйству".-Ленинград. 1991.-С. 24

5. Русскова И. Г. Очистка фартовых стоков мембранными способами*" . "44 Республиканская научная' конференция по итогам научных исследований и внедрению их в производство: Тезисы и программа^КИСИ. -Казадь, 1992г. -С. 14 ' '

6. Русскова И: Г. Очистка сточных вод •паштетного цеха рыбоперерабатывающего комбината "Пищевик" "Совершенствование и повышение эф^-фектавности работы систем водоснабжения и водоотведения. -МежвуЗ:' темат. сб.-Л.; ЛИСИ. 1992.'-С. 10-13 . .. . ..

7-Русскова И. Г. Очистка сточных'вод паштетного про_"зводст а методом ультрафильтрации."^ез. докл. Вйес. научн. -технич. конф: "Отечественный опыт внедрения промышл. очистных- сооружений"^^" марта' 1991. г. Севастополь-Севастополь, 1991. -0. 5 с в соавторстве с Алексеевым М. И. . Хосид Е. В. > . '

8. Русскова И. Г. Оптимизация процесса ультрафильтрационной очистки сточных вод консервногоцеха"Тез. докл. vi п Всерос.

конф.¡"Математические метода в химии"./27-29 окт.1993 г.Тула/Тула ,1993. -С.86 (в соавторстве с Алексеевым М. И. . Холодновым В. А,)

9. Русскова И.Г. Изучение концентрационного предела процесса УФ

разделения ¿точных вод' //Межвуз .тематич. сб. -СПб.: СПбГАСУ, 1993 г (в соавторстве с Алексеевым М.И. .Ананчвнко И.В.), в грэчати.

10 .А. С. 176 4189 СССР.МКИ 5В01 083^02.Мембранный разделитель на полых волокнах> Алексеев М- И. ; Хосид Е. В.. Русскова И. Г.; Лен. йнж. --строит, ин-т. заявлено 03.05. 90; Опубл. 15- 08- 92. Бгаля. N 30