Разработка горизонтальных отстойников-накопителей для защиты окружающей среды при строительстве и реконструкции предприятий и агропромышленных комплексов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.16, кандидат технических наук Задохин, Роман Александрович

• Задохин, Роман Александрович
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Задохин, Роман Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ И МЕТОДОВ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ПРЕДПРИЯТИЙ И АГРОПРОМЫШЛЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ.

1.1 Свойства стоков, образующихся при строительстве и реконструкции предприятий и агропромышленных комплексов, и их влияние на окружающую среду.

1.2 Методы и технические средства защиты окружающей среды от загрязнения сточными водами в условиях строительства.

1.3 Обработка стоков предприятий и агропромышленных комплексов с использованием горизонтальных отстойников-накопителей.

1.4 Обзор существующих методов расчета горизонтальных отстойников-накопителей

2. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ОТСТОЙНИКА-НАКОПИТЕЛЯ

2.1. Устройство и принцип действия горизонтального отстойника-накопителя.

2.2. Использование горизонтальных отстойников-накопителей.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА РАБОТЫ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ОТСТОЙНИКА-НАКОПИТЕЛЯ.

3.1. Физическая модель процесса очистки стоков и обезвоживания осадка в горизонтальном отстойнике-накопителе.

3.2. Математическая модель обезвоживания суспензии в горизонтальном отстойнике-накопителе.

3.3. Расчет значений фильтровальных характеристик суспензии в течение технологического цикла.

3.4. Влияние механической деформации на пористость осадка.

3.5. Математическая модель фильтрации в фильтрующих кассетах.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ ОТСТОЙНИКЕ-НАКОПИТЕЛЕ.

4.1. Экспериментальная проверка предложенного способа расчета фильтровальных характеристик стоков и осадков.

4.1.1. Методика проведения экспериментов.

4.1.2. Методика численного эксперимента.

4.1.3. Результаты фильтрования в воронке, их обсуждение и сравнение с расчетными данными.

4.2. Экспериментальная проверка предложенной теоретической модели работы горизонтального отстойника-накопителя.

4.2.1. Методика проведения экспериментов.

4.2.2. Методика численного эксперимента.

4.2.3. Результаты экспериментов, их обсуждение и сравнение с расчетными данными.

4.3. Исследование свойств фильтрующего материала.

4.3.1. Методика проведения экспериментов.

4.3.2. Методика численного эксперимента.

4.3.3. Результаты эксперимента, их обсуждение и сравнение с расчетными данными.

5. РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТА ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ОТСТОЙНИКА-НАКОПИТЕЛЯ.

5.1. Алгоритм расчета горизонтального отстойника-накопителя.

5.2. Пример расчета ГОН и технико-экономическое сравнение с типовой конструкцией.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка горизонтальных отстойников-накопителей для защиты окружающей среды при строительстве и реконструкции предприятий и агропромышленных комплексов»

Современные нормы проектирования и строительства требуют обязательного проведения мероприятий по охране окружающей среды при строительстве новых и реконструкции действующих промышленных и сельскохозяйственных объектов. Причиной тому служит постоянное ухудшение экологической обстановки и, как следствие, установление более жестких норм на сброс загрязняющих веществ, превышение которых влечет серьезные экономические санкции и отрицательные социальные последствия.

При строительстве основная нагрузка по приему загрязняющих веществ падает на поверхностные водоемы. Причиной этого является сильнозагрязнен-ный поверхностный сток с территории строительных площадок. Так, например, среднее содержание нефтепродуктов в поверхностном стоке с территории стройплощадок 18-40 мг/л, а предельно допустимая концентрация (ПДК) для поверхностного стока в акватории г. Саратова 0,05 мг/л. Положение осложняется тем, что при реконструкции предприятия поверхностный сток дополнительно загрязняется технологическими сточными водами.

Вопрос очистки сточных вод и обработки осадков, образующихся при строительстве и реконструкции предприятий изучен крайне мало.

Большие затраты на реализацию мероприятий по охране окружающей среды в условиях финансового кризиса сказываются на удорожании строительства или реконструкции объектов. Выход из создавшейся ситуации видится только в одном - применении ресурсосберегающих технологий, позволяющих выполнять природоохранные требования, причем сооружения, используемые на стадии строительства, должны не демонтироваться, а легко интегрироваться в систему очистки стоков предприятия по окончании строительства. Эффективность технологии очистки стоков определяет оптимальное соотношение содержания сухого вещества в очищенной воде и влажности осадка (с учетом их дальнейшей утилизации) с затратами на очистку стоков.

Применительно к стокам, образующимся при строительстве предприятий и агропромышленных комплексов, наилучшим соотношением перечисленных параметров обладают горизонтальные отстойники-накопители. Эти отстойники позволяют очищать стоки с эффектом очистки до 90% по взвешенным веществам, до 80% по нефтепродуктам, при этом влажность обезвоженного осадка не превышает 80%. Существующие конструкции горизонтальных отстойников-накопителей, технология их эксплуатации и методы расчета имеют ряд недостатков, что сдерживает их применение в практике защиты окружающей среды в области строительства.

Целью данного исследования является разработка конструкции и метода расчета горизонтальных отстойников-накопителей с учетом характеристик обрабатываемой суспензии и фильтрующего материала, что, в свою очередь, позволит защищать окружающую природную среду, эффективно используя материальные и финансовые ресурсы.

Полученные результаты исследований позволили разработать основы организации природоохранных мероприятий с применением горизонтального отстойника-накопителя новой конструкции. Применение отстойника-накопителя позволит снизить затраты энергии на очистку стоков, получать фильтрат с эффектом очистки по сухому веществу до 90% при влажности осадка не более 80%.

Теоретические исследования работы горизонтальных отстойников-накопителей позволили определить основные закономерности его работы, что послужило основой для разработки метода и программы расчета.

Предложен алгоритм расчета отстойника и методика исследования свойств обрабатываемой суспензии, осадка и фильтрующего материала. Использование алгоритма расчета позволяет эффективно и гибко приспосабливаться к конкретным условиям строительства и производства.

Результаты исследования могут быть использованы проектно-конструкторскими организациями при разработке технологических линий очистки стоков и обезвоживания осадков в практике охраны окружающей среды в области промышленного и сельскохозяйственного строительства, а также в коммунальном хозяйстве.

Результаты исследований докладывались и обсуждались на III региональной студенческой конференции «Экология, природопользование, охрана окружающей среды», Пенза, 1996 г.; на I международном конгрессе «Вода: экология и технология», Москва, 1996 г.; на международной конференции «Проблемы транспортного строительства и транспорта», Саратов, 1997 г.; на III международном конгрессе «Вода: экология и технология», Москва, 1998 г.; на всероссийской научно-практической конференции «Возрождение Волги -проблемы и пути решения», Саратов, 1998 г.; на научно-технических конференциях Саратовского государственного технического университета ежегодно с 1994 по 1998 г. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ и получено авторское свидетельство.

Заключение диссертации по теме «Технические средства и методы защиты окружающей среды (по отраслям)», Задохин, Роман Александрович

8. Результаты исследования апробированы на очистных сооружениях Улешовской нефтебазы (г. Саратов) (экономический эффект за 4 месяца 1998 г составил 10900 руб., снижение содержания загрязняющих веществ в 10 раз). Метод моделирования обезвоживания слоя осадка в поле гравитационных сил применен ООО «Саратовводоканалпроект» в практике проектирования иловых площадок.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Задохин, Роман Александрович, 1999 год

1. Аграноник Р.Я. Технология обработки осадков сточных вод с применением центрифуг и ленточных фильтр-прессов. - М.: Стройиздат, 1985. -144 с.

2. Альтшуль А.Д. Примеры расчетов по гидравлике. М.: Стройиздат, 1978. 129 с.

3. Афанасьев В.Н., Марцулевич И.А., Яблочков В.И. Система разделения навоза на свинокомплексе "Восточный". Техника в сельском хозяйстве, 1981. -№1.- С. 21-22.

4. Баранников В.Д. Охрана окружающей среды в зоне промышленного животноводства. М.: Росселхозиздат, 1985. - 118 с.

5. Бацанов И.Н., Лукьяненков И.И. Уборка и утилизация навоза на свиноводческих комплексах. М.: Россельхозиздат, 1977. - 166 с.

6. Беляев Н.М. Рядно A.A. Методы теории теплопроводности. В 2 т. М.: Высшая школа, 1982.

7. Ботук Б.О., Федоров Н.Ф. Канализационные сети. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Стройиздат 1997. - 256 с.

8. Быков А.И., Сорокин А.И. Отстойники в системе обработки навозных стоков. Техника в сельском хозяйстве, 1985. - №5. - С. 12-14.

9. Васильев В.А., Филиппова Н.В. Справочник по органическим удобрениям. М.: Россельхозиздат, 1984. - 254 с.

10. Воробьев Е.И., Федоткин И.М. Метод расчета удельного сопротивления сжимаемого осадка. Химическое и нефтяное машиностроение, 1977. №10. - С. 15-16.

11. Воробьев Е.И., Федоткин И.М. Расчет оптимального давления фильтрования на основании исследования фильтрационных параметров суспензий. Химическое и нефтяное машиностроение, 1985. №5. - С. 13-17.

12. Гельперин И.И., Коган A.M. Развитие аэродинамических исследований зернистого слоя. Химическая промышленность, 1984. - №12. С. 37-40.

13. Гигиена свиноводческих комплексов на промышленной основе / Отв. Ред. Меренюк. Кишинев: Штиница, 1982. - 104 с.

14. Гришин Б.М. Гидравлические исследования лопастных центрифуг, применяемых для механической очистки сточных вод животноводческих комплексов. Дис. .канд. техн. наук. - Москва, 1983. - 153 с.

15. Гюнтер Л.И., Гольдфарб Л.Л. Метантенки. М.: Стройиздат, 1991.128 с.

16. Двинских Е.В., Есин A.M., Эпоян С.М. Новое в технологии сушки осадка на иловых площадках. Водоснабжение и санитарная техника, 1992. -№7. - С. 6.

17. Евилевич А.З., Евилевич М.А. Утилизация осадков сточных вод. -Л.: Стройиздат, 1988. 248 с.

18. Жариков Г.А., Татаринцев В.А. Вермикомпостирование осадков сточных вод. Жилищное и коммунальное хозяйство, 1984. - №2. С. 30.

19. Жужиков В.А. Фильтрование. М.: Химия, 1980. - 400 с.

20. Жужиков В.А. Химическое машиностроение, 1960. №2. - С. 17-22.

21. Задохин А.Б. Совершенствование процесса разделения стоков свиноводческих комплексов на твердую и жидкую фракции. Дис. .канд. техн. наук. - Саратов, 1988. - 210 с.

22. Илясов Г.А., Задохин P.A., Задохина H.A. Исследование механического обезвоживания осадков // Совершенствование методов гидравлических расчетов водопропускных и очистных сооружений: Межвуз. научн. сб. СГТУ. -Саратов. 1997.-С. 83-86.

23. Илясов Г.А., Задохин P.A., Задохина H.A. Удельное сопротивление для полидисперсных осадков // Совершенствование методов гидравлических расчетов водопропускных и очистных сооружений: Межвуз. научн. сб. СГТУ. -Саратов. 1996. С. 89-92.

24. Исаченко В.П. Осипова В.А. Сукомел A.C. Теплопередача. М.: Энергоиздат, 1981. - 417 с.

25. Калицун В.И. Ласков Ю.М. Лабораторный практикум по канализации. М. Стройиздат, 1978. 125 с.

26. Калякин A.M. Обработка результатов эксперимента. Саратов, 1998. -32 с. Рукопись представлена каф. Гидравлики в редакционно-издательский отдел Саратовского государственного технического университета 12 мая 1998 г.

27. Канализация населенных мест и промышленных предприятий (справочник проектировщика). Под общ. ред. В.В. Самохина. 2-е изд. перераб. и доп.: М. Стройиздат, 1981. 639 с.

28. Кенгуров А .Я. Лабораторный практикум по водоочистным и очистным сооружениям на животноводческих фермах. М.: Высшая школа. 1983. -264 с.

29. Керин A.C., Дементьев O.A. Новые конструкции аппаратов для сгущения и обезвоживания осадков. Водоснабжение и санитарная техника, 1992. - №7. - С. 8-9.

30. Ковалев Н.Г., Глазков И.К. Проектирование систем утилизации навоза на комплексах. М.: Агропромиздат, 1989. - 160 с.

31. Ковалев Н.Г., Глазков И.К., Матяш П.Н. Уборка и утилизация навоза на свиноводческих фермах. М.:Россельхозиздат, 1981. - 63 с.

32. Коваленко В.П. Механизация обработки бесподстилочного навоза. -М.:Колос, 1984. 159 с.

33. Коваленко В.П. Определение производительности тонкослойного отстойника. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1984. - №7. С. 43-45.

34. Колтыпин Ю.А., Стеркин И.В. По стопам Геракла. М.: Колос, 1983.- 191 с.

35. Константинов Н.М., Петров H.A., Высоцкий Л.И. Гидравлика, гидрология, гидрометрия: В 2 ч. Ч. 1. Общие законы. М.: Высшая школа, 1987. -304 с.

36. Крейт Ф., Блэк У. Основы теплопередачи. Пер. с англ. М. Мир 1983 г. 564 с.

37. Кургаев Е.Ф. Закономерности движения жидкости в зернистом слое// Очитска и осветление жидкостей. Гидравлические исследования сооружений. Издательство Саратовского политехнического ин-та, выпуск 48. - Саратов. 1973. - С. 5-14.

38. Лабораторный курс гидравлики и насосов / О.В. Байбаков, Д.А. Бу-таев, З.А. Колмыкова, Л.Г. Подвидз. Л.: Госэнергоиздат. 1961. - 248 с.

39. Ласков Ю.М., Воронов Ю.В., Калицун В.Н. Примеры расчета канализационных сооружений. М.: Высшая школа, 1987. - 232 с.

40. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа: Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Наука, 1970. 904 с.

41. Лукьяненков И.И. Исследование процесса фильтрования свиного навоза через перфорированные перегородки. Дис. .канд. техн. наук. - Подольск, 1979. - 210 с.

42. Лукьяненков И.И. Переработка свиного навоза фильтрованием. -Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1973. -№7. С. 20-22.

43. Лукьяненков И.И. Перспективные системы утилизации навоза. М.: Россельхозиздат, 1985. - 176 с.

44. Лукьяненков И.И. Приготовление и использование органических удобрений. М.: Россельхозиздат. 1982. - 207 с.

45. Матушкин Н.Н. Обработка результатов измерений и планрование экспериментов. Пермь: Пермский политехнический институт, 1977. - 44 с.

46. Минц Д.М. Теоретические основы технологии очистки воды. М.: Стройиздат, 1964. 156 с.

47. Молоков М.В., Шифрин В.Н. Очистка поверхностного стока с территорий городов и промышленных площадок. -М: Стройиздат, 1977.- 104 с.

48. Нечаева Л.И. Обезвоживание минеральных осадков в шламонакои-телях. Дис. .канд. техн. наук. - Москва, 1986. - 140 с.

49. Никитин Д.П. Крупные животноводческие комплексы и окружающая среда (гигиенические аспекты). М.: Медицина, 1980. - 255 с.

50. Обработка и удаление осадков сточных вод: В 2-х т. Пер. с англ. -М.: Стройиздат, 1985.

51. Общесоюзные нормы технологического проектирования систем удаления и подготовки навоза к использованию. ОНТП 17-86. М.: ГОСАГРО-ПРОМСССР, 1986.-39 с.

52. Орошение пастбищ и сенокосов сточными водами / Под ред. Н.Г. Андреева. М.: Колос. 1977. - 112 с.

53. Очистные сооружения комплекса по выращиванию и откорму свиней / От редакции. Водоснабжение и санитарная техника, 1983. - №4. - С. 2526.

54. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисление. В 2-хт.-М.: Наука 1978.

55. Подготовка к использованию бесподстилочного навоза: Пер. с нем. Семенова П.Я. М.: Колос, 1982. - 142 с.

56. Повышение эффективности анаэробной переработки навоза / P.A. Мельник, В.И. Бородин, А.Р. Пузанков и др. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1985. - №11. С. 6-8.

57. Полонский JI.C., Гринберг Я.С. Очистные сооружения свиноводческих комплексов. Техника в сельском хозяйстве, 1981. - №6. - С. 31-32.

58. Полубаринова-Кочина П.Я. Теория движения грунтовых вод: Изд. 2-е. М.: Наука, 1977. - 664 с.

59. Пузанков А.Г., Михтарян Г.А., Гришаев И.Д. Обеззараживание стоков животноводческих комплексов. М.: Агропромиздат, 1986. 175 с.

60. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы химической технологии. JL: Химия, 1982. - 288 с.

61. Рухленко А.П. Влагоудерживающая способность свиного навоза. -Труды НИИМЭСХ, 1977. Вып. 132. - С. 40-43.

62. Рухленко А.П. Исследования фракционного состава жидкого свиного навоза. Труды НИИМЭСХ, 1977. - Вып. 132. - С. 44-48.

63. Рычков В.А. Исследование процесса разделения навозных стоков. -Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1985. №4. - С. 42-44.

64. Саидаминов И.А., Усманов К.И. Обработка осадков сточных вод на иловых площадках. Водоснабжение и санитарная техника, 1991. - №9. - С. 2526.

65. Саидаминов И.А., Усмонов К.И. Биотермическое обеззараживание осадков сточных вод. Водоснабжение и санитарная техника, 1993. - №10. - С. 12.

66. Сборник задач по математике. Изд. 2-е, перераб. и доп.: В 4 ч. Ч. 1. Линейная алгебра и основы математического анализа / Под ред. A.B. Ефимова, Б.П. Демидовича. М.: Наука, 1993. 480 с.

67. Скирдов И.В., Гришин Б.М., Маньжов H.A. Оборудование для разделения животноводческих стоков. Водоснабжение и санитарная техника, 1994.-№10.-С. 28-29.

68. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1982. - 233 с.

69. Туровский И.С., Букреева A.B., Астахова A.B. Биотермическая обработка осадков сточных вод. Обзор информации ЦБНТИ Минводхоза СССР. -М., 1989.

70. Хвастунов В.А., Калашников В.И., Крестин И.Н. Охрана окружающей природной среды на предприятиях строительной индустрии. Пенза: Пензенская ГАСА, 1988. - 156 с.

71. Чертес K.JL, Стрелков А.К. Интенсификация биотермической обработки осадков сточных вод. Водоснабжение и санитарная техника, 1991. - №4. - С. 26-28.

72. Швецов В.Н. Морозова В.Н., Коган В.А. Биологическая очистка сточных вод свинокомплексов. Водоснабжение и санитарная техника, 1984. -№5. -С. 10-11.

73. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Издательство иностранной литературы, 1956. 123 с.

74. Шукле JT. Реологические проблемы механики грунтов: Пер с англ. -М .: Стройиздат, 1976. 485 с.

75. Экологическая биотехнология: Пер. с англ./ под ред. К.Ф. Форстера, Д.А.Дж. Вейза. Л.: Химия, 1990. - Пер. изд.: Великобритания, 1987. - 384 с.

76. Яковлев С.В. и колл. авт. Совместная обработка сточных вод иосадков, образующихся на водопроводных станциях. М.: Стройиздат, 1990.104 с.

77. Яковлев С.В., Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. -Водоснабжение и санитарная техника, 1992. №7. - С. 2-4.

78. А. с. СССР №1711744. Горизонтальный отстойник-накопитель / Г.А. Илясов, А.Б. Задохин, Л.И. Высоцкий, P.A. Задохин. №4617265/15 заявлено 12.12.88; опубл 15.02.92, бюл. №6.

79. ГОСТ 26074-84. Навоз жидкий, ветеринарно-санитарные требования к обработке, хранению, транспортированию и использованию. Введен 9.01.84 г. 6 с.

80. ГОСТ 8.207-76. Прямые измерения с многократными наблюдениями, методы обработки результатов наблюдений. Введен 01.01.76 г. 9 с.

81. СН 466-77. Временная инструкция по проектированию сооружений для очистки поверхностных сточных вод и осадков, образующихся на водопроводных станциях. М.: Стройиздат, 1977, №78. - 40 с.

82. СНИП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. Нормы проектирования: Утв. Гос. ком. СССР по делам строительства. М.: Стройиздат, 1985. - 72 с.

83. Bragg P. Selection of Equipment for Liquid Effluent Treatment. -Filtration & separation, November/December 1982, p. 512-519.

84. Bragg P. Selection of equpment for slurry treatment. Filtration & separation, October 1982, p. 22-25.

85. Burm R.J., Krawczk D.G., Harlow C.C. Chemical and physical comparison of combined sewer discharge "Water pollution control", V. 40, №1, 1968.89. de Bertoldi M., Valleni G., Pera A., Zucconi F. // Biocycle. 1982. V. 23 #2, p. 42.

86. Eccels C., Stentiford E.I. Microcomputers Monitor Static Pile Perfomance // Bicycle, 1987 #1.

87. Evans M.R. Slurry Treatment Why and How. - Farm Building Progress, 1983. - #68, p. 11-14.

88. Finstein M.S., Miller F.C., Storm P.F. et al. // Bio/Technology, 1983. V. 1, #4, p. 347.

89. Hartenstein R.// Wat. Pollut. Contr. 1981. V. 30 P. 638.

90. Moo-yong M, Hasnains S., Lamptey J. Biotecnology and Renewable Energy. London: Elsever Applied Science Publishers, 1986.

91. Moser P., Anderson R.K. Composting Sewage Sludge by High-Rate Suction Aeration Techniques. Interim Report, SW-614 d, U.S. EPA, 1977.

92. Webb C.,Black G.M., Atkinson B. Process Engineering Aspects of Immobilised Cell Systems. Rugby: Institution of Chemical Eng. Publ. 1986.

93. Wiley J.C., Pearse C.W. // Proc ASCE, J. San. Eng. Div. 1955. V/ 81, #846, p. 1.

94. Wilson G.B. Et al., A Manual for the Composting of Sewage Sludge by the Beltsville Aerated Pile Method. Draft EPA/USDA publication, April 1977.

95. Wipple W. In stream aeration an alternative to advanced waste treatment. "Civil Engineering" V. 40, № 8, 1970.