WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Сравнительным вариантом было фильтрование воды на механическом фильтре с песчаной загрузкой. Остаточное содержание нефтепродуктов в фильтрате после сорбции на УВС составляло 0,6 – 1,5% от исходного, а после мехфильтра до 14%, т.е. в 24 раза выше.

1 – горизонтальное, 2 – вертикальное

Рис. 12 Концентрация нефтепродуктов в модельном растворе после фильтрования через УВС и мехфильтр (V=13 м/ч,Сисх=17 мг/л)

Увеличение скорости фильтрования с 10 м/ч до 135 м/ч уменьшает эффективность очистки на 5-10%.

Полученные данные показали высокую эффективность удаления нефтепродуктов при малом времени контакта.

Эффективность применения углеродных волокнистых сорбентов была апробирована на Северном ковшовом водозаборе (СКВ) г.Уфы с целью выработки технических решений защиты сооружений и дополнительной очистки воды на СКВ в случаях аварийного загрязнения водоисточника нефтепродуктами.

Рис. 13 Изменение эффективности удаления нефтепродуктов из воды на УВС-А от скорости фильтрования

Испытания по определению эффективности УВС проводились с моделированием повышенного уровня загрязнения речной воды нефтепродуктами.

Рис.14 Эффективность очистки загрязненной нефтепродуктами воды СКВ г.Уфы на углеродных волокнистых сорбентах, Q=600 л/ч

Фильтрование велось в восходящем режиме со скоростями от 9 до 95 м/ч. Высота уплотненного слоя загрузки составляла 40 мм и 70 мм.

Получено, что по общим и техногенным показателям эффективность очистки при фильтровании через УВС-А на 10-20% выше, чем на УВС-К (рис.14).

При этом эффективность очистки воды на предварительно подготовленном УВС выше на 10-30% по

сравнению серийным волокном (рис.15). Более того, увеличение высоты слоя загрузки сорбента УВС-А в 2 раза не дало существенного прироста эффекта очистки (рис. 16). Зависимости потерь напора от скорости фильтрования при высоте слоя 40 мм представлены на рис.17.

Таким образом, обработка воды на УВС возможна в эпизодическом режиме при появлении данных, указывающих на наличие повышенных концентраций загрязнений, а также в постоянном режиме для улучшения качества воды в отношении фоновых загрязнений.

Рис.15 Эффективность очистки речной воды по общим показателям и нефтепродуктам после предподготовки УВС-А, Q=600 л/ч

Рис. 16 Эффективность очистки загрязненной нефтепродуктами речной воды СКВ г.Уфы на УВС-А при разной высоте слоя загрузки, Q=600 л/ч

Рис. 17 Зависимость потерь напора от скорости фильтрования на УВС-А

Шестая глава диссертационной работы посвящена испытаниям эффективности применения углеродного волокнистого материала на реальных объектах с целью повышения барьерных функций очистных сооружений.

Апробация УВС была проведена на Южном водозаборе (ЮВ) г.Уфы.

Целью экспериментальных испытаний явилось определение эффективности применения углеродного волокнистого материала для повышения барьерных функций очистных сооружений ЮВ г. Уфы по отношению к возможным химическим загрязнениям (среднелетучим органическим соединениям, и нефтепродуктам).

В качестве органических загрязнений были приняты – углеводороды нонан (С9), ундекан (С11), кумол (изопропилбензол), трихлорфенол (ТХФ).

Результаты экспериментальных испытаний, представленные на рис. 18, подтверждают высокую (до 99%) эффективность удаления органических веществ на углеродном волокнистом сорбенте УВС-А.

А)

Б)

Рис. 18 Снижение концентраций органических загрязнений при фильтровании инфильтрованной воды через УВС-А на ЮВ г.Уфы: А) Q=100л/ч (16 м/ч), Б) Q=300 л/ч (48м/ч)

В связи с тем, что углеродный волокнистый сорбент имеет высокую начальную скорость сорбции, представлялось целесообразным провести сравнительные испытания с порошкообразными активированными углями (ПАУ), имеющими также высокие кинетические характеристики.

На ВОС-3 г. Череповца были проведены пилотные испытания по повышению барьерных функций очистных сооружений по отношению к возможным техногенным загрязнениям. В качестве сорбентов применялись порошкообразный активированный уголь и углеродный волокнистый сорбент.

Принципиальная технологическая схема пилотного испытательного комплекса, представленная на рис. 19, позволяла подавать воду в параллельных режимах как на фильтр с УВС с расходом 80 л/ч (v=13 м/ч), так и дозировать ПАУ на механический фильтр с расходом 60 л/ч (v=8 м/ч).

Для моделирования вероятного обнаружения нефтепродуктов и фенола в водозаборе проводилось искусственное загрязнение воды указанными токсикантами. Концентрация нефтепродуктов и фенола в исходной воде составляла 5-10 ПДК. Результаты испытаний представлены на рис. 20.

В результате испытаний было определено, что дозой ПАУ, при которой достигались предельно допустимые значения концентраций и фенола и нефтепродуктов, является доза 15 мг/л.

Результаты испытаний сорбента УВС-А при фильтровании в течение 10 ч (рис.21) показали высокую эффективность очистки воды от органических загрязнений. За этот период фильтрования очищенная вода по нефтепродуктам и фенолу соответствовала нормам СанПиН 2.1.4.1074-01.

Рис. 19. Принципиальная технологическая схема пилотного испытательного комплекса на ВОС-3 г.Череповца

Рис. 20 Эффективность удаления нефтепродуктов и фенола при введении ПАУ на мех.фильтр

Рис. 21 Эффективность очистки воды на УВС-А в условиях ВОС-3 г.Череповца

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

  1. Установлено, что эффективность очистки поверхностных вод от нефтепродуктов и фенолов существенно повышается за счет применения углеродных волокнистых сорбентов (УВС), и применения их в сочетании с озонированием. Технология очистки с использованием УВС значительно снижает капитальные и эксплуатационные расходы на очистку воды.
  2. В ходе исследований изучены характеристики активированных и карбонизированных сорбентов (УВС-А и УВС-К) в сравнении с гранулированными активированными углями (ГАУ). Показано, что УВС имеют ряд преимуществ перед ГАУ за счет более высокой дисперсности и высокой степени упорядоченности графитоподобных структур, повышенного (до 90%) содержания микропор.
  3. Определены показатели сорбционной активности УВС. Показано, что активность УВС-А по йоду в 2,2 раза выше, чем у ГАУ, хотя по метиленовому голубому ниже, чем у ГАУ. Поэтому, на УВС лучше проходит сорбция низкомолекулярных веществ.
  4. Определены значения сорбционной емкости и сорбционных констант УВС. Выявлено, что скорость сорбции на УВС-А в начальный период времени превышает скорость сорбции на ГАУ примерно в 3 раза. Сорбционное равновесие при использовании УВС-А наступает за 0,5-1 ч, а при использовании ГАУ требуется более 6 ч.
  5. Определены значения удельной динамической емкости и коэффициент защитного действия слоя активированного углеродного волокнистого сорбента (УВС-А) по фенолу, которые в 6 раз превышают значения на ГАУ.
  6. Установлено, что углеродный волокнистый сорбент УВС-А химически более устойчив к окислению озоном, чем ГАУ. Получены кинетические зависимости окисления фенолов в комбинации с сорбцией на УВС. Установлено, что скорость окисления фенола при использовании УВС-А выше, а расход озона на окисление фенола в 1,5 раза ниже, чем при использовании ГАУ.
  7. Проведение испытаний УВС на реальных объектах водоснабжения (СКВ и ЮВ г.Уфы, ВОС-3 г.Череповца) подтвердили высокую эффективность использования УВС для очистки поверхностных (р.Уфа, р.Шексна) и подземных инфильтрационных (подрусловые воды р.Уфы) вод, содержащих экстраординарные уровни нефтепродуктов и токсичных среднелетучих соединений.
  8. Результаты работ внедрены при создании сооружений подготовки питьевой воды Лианозовского молочного комбината г.Москвы, а также использованы при подготовке:

- рекомендаций на проектирование сооружений противоаварийной защиты ЮГВ и СКВ г. Уфы от органических токсикантов;

- рекомендаций для проектирования сооружений очистки поверхностных сточных вод на фильтрах с загрузкой УВС;

- методических рекомендаций по применению углеродного волокнистого сорбента в процессах очистки воды.

  1. Технико-экономическое сравнение, выполненное для сорбционных фильтров производительностью 60 м3/ч показывает, целесообразность замены фильтров с ГАУ на фильтры с УВС. Расчетный годовой экономический эффект от замены одного сорбционного фильтра составит около 0,7 млн. рублей.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

  1. Домнин. К.В., Архипова Е.Е., Самчук И.С., Алешко Д.С., Дунаевская Е.В., Кузьминова Ю.А., Герасимов М.М., Смирнов А.Д., Давлятерова Р.А. Обеспечение населения качественной питьевой водой в условиях чрезвычайной ситуации // Водоснабжение и санитарная техника. - Москва, 2007, №6, 28-31.
  2. Гайдамака С.Н, Давлятерова Р.А., Ткаченко И.С. Физико-химические свойства углеродных // ЛОМОНОСОВ-2006. Сборники. Материалы Международной конференции молодых ученых по фундаментальным наукам.– Москва, 2006, Том.1. с.129.
  3. Герасимов М.М., Смирнов А.Д., Беляк А.А., Давлятерова Р.А., Гусева О.А., Задоянный А.Г., Домнин К.В. Проблемы обеспечения населения качественной питьевой водой в условиях работы водоканалов крупных городов. Материалы региональной научно-практической конференции «Проблемы и пути развития водопроводно-канализационного хозяйства в современных условиях». – Ижевск, 2006, с.32-33.
  4. Домнин К.В., Архипова Е.Е., Давлятерова Р.А., Герасимов М.М., Гусев Е.Е, Талалаев С.А, Смагин В.А., Шибаева О.А., Смирнов А.Д. Повышение барьерной роли очистных сооружений водопровода г.Хабаровска // Обезвоживание, реагенты, техника.— Москва, 2005, №13-14.
  5. Ткаченко С.Н, Ткаченко И.С, Свердликов А.А., Давлятерова Р.А. Озоно-осмо-сорбционная технология подготовки артезианской воды из московского региона //ЭТЭВК-2005:Экология, Технология, Экономика, Водоснабжение, Канализация. Материалы международного конгресса и технической выставки. - Украина, г.Ялта. 2005, с.182-186.
  6. Давлятерова Р.А., Герасимов М.М., Смирнов А.Д., Кантор Л.И. Испытания углеродного волокнистого материала на водозаборе г.Уфы в условиях загрязнения речной воды нефтепродуктами //ЭТЭВК-2005:Экология, Технология, Экономика, Водоснабжение, Канализация. Материалы международного конгресса и технической выставки.— Украина, г.Ялта. 2005, с.186-190.
  7. Ткаченко С.Н., Свердликов А.А., Хаханов С.А., Тумасов П.В., Ткаченко И.С., Давлятерова Р.А., Лунин В.В. Разработка озоно-осмотической технологии подготовки воды из артезианских источников московского региона // Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и технологии. Первая всероссийская конференция, посвященная 250-летию МГУ им.М.В.Ломоносова. Москва, 2005, с.247.
  8. Свердликов А.А., Ткаченко С.Н., Светланов Н.Г., Пузенков Е.М., Давлятерова Р.А., Ткаченко И.С., Смирнов А.Д. Проектирование озоно-осмо-сорбционных станций водоподготовки в контейнерном исполнении // Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и технологии. Первая всероссийская конференция, посвященная 250-летию МГУ им.М.В.Ломоносова. Москва –2005, с.248.
  9. Давлятерова Р.А., Талалаев С.А., Гусев Е.Е., Смирнов А.Д., Волков С.В., Ильин С.Н. Глубокое удаление техногенных загрязнений сорбентами с высокими кинетическими свойствами  // Проблемы инженерной геоэкологии: сборник трудов, вып.9. — Москва, 2005, с.71.
  10. Давлятерова Р.А., Ткаченко И.С, Гайдамака С.Н. Удаление нефтепродуктов из модельных растворов углеродными волокнистыми материалами и перспектива использования УВМ в озоно-сорбционной технологии // ЛОМОНОСОВ-2005. Материалы Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам. – Москва, 2005, с.142.
  11. Давлятерова Р.А., Ткаченко С.Н., Смирнов А.Д., Гайдамака С.Н., Лунин В.В. Свойства углеродных волокнистых сорбентов. Материалы Четвертой Международной конференции УГЛЕРОД: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология. – Москва, 2005, с.90.
  12. Жестков Н.В., Кабанов Б.В., Бивалькевич А.И., Герасимов М.М, Давлятерова Р.А., Талалаев С.А. Подготовка питьевой воды на станциях с речными водозаборами применительно в Восточной Сибири. Материалы II Международной научно-практической конференции «Решение водохозяйственных проблем в Сибирском регионе». – Новосибирск, 2005, с.12-13.
  13. Давлятерова Р.А., Смирнов А.Д. Исследование процессов очистки ливневых вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов // ЛОМОНОСОВ-2004. Материалы Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам. – Москва, 2004, с.118.
  14. Шевчук С.В., Смагин А.Д., Беляк А.А, Смирнов А.Д., Хохлова А.Д., Давлятерова Р.А., Пинчук С.В., Кантор Л.И. Оценка возможностей повышения барьерной роли инфильтрационных водозаборов г.Уфы // Водоснабжение и санитарная техника, №4, Часть 2, 2004, с.38-40.

Автор выражает благодарность за сотрудничество специалистам
ОАО «НИИ ВОДГЕО»: коллективу лаборатории глубокой очистки воды, заведующему лабораторией технологии химической очистки и анализа вод, к.т.н. Белевцеву А.Н., к.т.н., с.н.с. Жаворонковой В.И., к.т.н. Свердликову А.А.;

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»