авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Разработка методов расчёта, проектирования и эксплуатации отстойников и систем инженерной защиты водных объектов от стока, образованного при таянии загрязнённого

-- [ Страница 3 ] --

, (18)

где А- коэффициент растворимости СO2, моль/л; рСO2 – содержание СО2 в газовой фазе.

С достаточной для применения уравнения (18) точностью суммарную концентрацию ионов (HСO) можно считать равной концентрации внесённого в раствор бикарбоната натрия, если последняя превышает концентрацию [H+] хотя бы в 10 раз. Поэтому уравнение (18) позволит определить содержание СО2 в газовой фазе и рассчитать концентрацию NaHСO3, необходимых для обеспечения требуемых значений рН.

Чтобы сохранять рН=const, нужно добиться постоянства СNa+/ССО2.

Уравнение изменения концентрации растворённого СО2: ,

где К' – объемный коэффициент массопередачи СО2, 1/час; - равновесная и

текущая концентрация СО2; - коэффициент метаболизма; -константа скорости образования биомассы; М0-запас субстрата, кл/л; - концентрация биомассы, кл/л.

Таким образом изменение концентрации СО2 можно получить изменением коэффициента массопередачи СО2, не меняя состава газовой смеси, что достигается увеличением интенсивности перемешивания: , (19)

где -начальная концентрация бикарбоната натрия, моль/л.

С помощью уравнения (19) можно рассчитать коэффициент масопередачи СО2 на входе в отстойник (рис. 10а) и необходимое значение К для поддержания оптимального значения рН среды для наилучшего осаждения взвесей (рис. 10б).

 а б а) График определения-116 а б а) График определения-117

а б

Рис. 10. а) График определения коэффициента массопередачи при входе в отстойник в зависимости от рН среды. б) График определения необходимого значения коэффициента массопередачи для поддержания оптимального рН среды.

Поиск оптимальных гидродинамических условий осуществляли в работе с помощью установки передвижных по длине переливных стенок разной высоты в модели отстойника, имеющей следующие параметры: ширина- 0,09м, длина -0,7 м (рис. 11).

 Схема отстойника и переливной-118

Рис. 11. Схема отстойника и переливной стенки с водосливным отверстием

В первой серии опытов, задавшись разными расходами (qi) при одинаковой высоте перегородки, равной 0,06 м, получили зависимость: µ1YH-N=-22.421q+6.8397 с величиной аппроксимации, равной 0.917; при увеличении расхода воды уменьшается значение параметра µ1YH-N. Дополнительно в опытах изменялась ширина водосливного отверстия при одинаковых расходах, т.е. изменялся слой переливающейся воды, и, по сравнению с переливом через весь сливной фронт при одинаковых значениях Н и расходе, максимальная удельная скорость осаждения в этих случаях были больше. Таким образом, можно говорить о том, что изменяя ширину водосливного отверстия в переливной стенке можно увеличивать производительность отстойника.

Во второй серии опытов, задавшись одинаковым расходом - 0.02 л/с, меняли высоту перегородки (Н, м). Получилась полиномиальная зависимость параметра µ1YH-N

от высоты с величиной аппроксимации, равной 0,98: с увеличением Н – скоростной коэффициент тоже увеличивается (рис. 12). Таким образом, можно говорить о том, что на максимальную удельную скорость осаждения наносов можно влиять изменением высоты перегородки на выходе из отстойника.

 Зависимость скоростного-120

Рис. 12. Зависимость скоростного коэффициента

от высоты перегородки на выходе при одинаковом расходе

В третьей серии опытов, задавшись целью сохранить мутность на выходе из отстойника одинаковой в каждом из них вне зависимости от входящего расхода и соответствующей ему начальной мутности, передвигали перегородку по длине отстойника. Результаты показали, что поставленная цель достигается при её перемещении на длину, рассчитанную по формуле (15) для каждого отдельного случая.

Рассмотрена методика оценки эколого-экономической эффективности строительства системы эффективного управления отведением талого стока в водоём на проектируемом отстойнике №1. Находим инкрементальные расходы –то есть приращения расходов на единицу увеличения улавливающей способности для каждого из 4 периодов снеготаяния. Строим графики зависимостей инкрементальных расходов от улавливающей способности для каждого периода (рис.13). Общая производительность отстойника равна сумме масс отложений за каждый из четырёх периодов. Задача оптимизации состоит в нахождении минимума целевой функции стоимости F: F=C1(m1)+C2(m2)+ C3(m3)+C4(m4),

при условии, что за четыре периода снеготаяния будет задержано: m=m1+ m2+ m3 + m4.

Составляем функцию Лагранжа: F=C1(m1)+C2(m2)+C3(m3) +C4(m4) + (m -m1- m2- m3 - m4).

Таким образом, условие оптимума требует:

F=9.9373+6.3615+9.8592+10.963+ (260-m1- m2- m3 -m4).

Рис.13. Графики зависимостей Сn/mn от массы улавливаемых наносов для 4-х периодов снеготаяния

Производим дифференцирование и приравниваем к нулю. Используем надстройку Excel – поиск решения, получаем отчёт по результатам, в котором найдены значения инкрементальных расходов для каждого периода Находим отношение предотвращённого ущерба к массе задержанной взвеси:

.

Таким образом, проектная себестоимость на 1 тонну задерживаемого осадка равна 2 817 рублей, а предотвращённый ущерб водным ресурсам – 10 886 рублей.

Предложенная методика оценки эколого-экономической эффективности строительства системы эффективного управления отведением талого стока в водоём путём поиска инкрементальных расходов позволяет наглядно увидеть вклад каждого из 12 дней периода снеготаяния и позволяет оценить реальный экономический эффект

Шестая глава посвящена практическим расчётам и рекомендациям по отведению и очистке загрязнённых стоков.

В разделе представлены разработки водохозяйственных мероприятий по улучшению качеств водных ресурсов р.Десна в пределах г.Брянска. Для предотвращения загрязнения природных вод, предлагается обеспечить сбор и очистку всех поверхностных стоков с водосборных территорий четырёх районов: Бежицкого, Советского, Володарского и Фокинского. Снег с данных территорий предлагается

вывозить на специализированные снегосвалки, оборудованные горизонтальными отстойниками, прилагаются расчёты оптимальных конструктивных параметров по методу неопределённых множителей Лагранжа.

Предложены природоохранные мероприятия, направленные на снижение загрязнения талого стока, поступающего с водосборной территории юго-восточной окраины г.Фокино Брянской обрасти, находящейся в зоне влияния выбросов ОАО «Мальцовский портландцемент».

Представлены технико-экономические предложения по очистке хозяйственно-бытовых сточных вод от н.п. Скуратово Брянской области.

При уборке снега на городских территориях в г. Новозыбков Брянской области, находящегося в заражённой зоне, в целях промывки цезия-137 из почвы при таянии снега в зимне-весенний период предлагается складировать его на выявленных «цезиевых пятнах» на территориях непосредственно примыкающих к школам, детским садам, техникумам, институтам, больницам, административным и другим общественным зданиях, постепенно добиваясь снижения радиационного фона.

Заключение

1) Построена модель заиления горизонтального отстойника, которую предлагается использовать для определения изменения объёма заиления по длине отстойника на определенный момент времени. Даны рекомендации по определению констант уравнения, что позволяет выбрать пути повышения производительности отстойника и определить оптимальную длину сооружения в зависимости от поступающей мутности стока. Передвигая сливную перегородку по длине отстойника, можно подстроиться под постоянно меняющуюся мутность периода снеготаяния и полнее использовать допустимые пределы загрязнения водоприёмника. В целях экономии средств на очистку отстойника разработана методика определения оптимального объёма заиления, подлежащего изъятию.

2)Разработаны рекомендации по оптимизации основных конструктивных параметров горизонтального отстойника для наиболее эффективного использования его рабочего объёма с помощью метода Лагранжа: ширины и глубины отстойника, ширины водосливного фронта и глубины воды на водосливе. Выявлено, что зависимость площади поперечного сечения отстойника от его глубины при любых вероятностях превышения описывается в общем случае степенной функцией. Кроме этого, при небольшом изменении глубины отстойника, площадь поперечного отстойника значительно увеличивается. В результате расчётов получены степенные зависимости ширины водосливного фронта и глубины воды на водосливе от расходов воды. Используя полученные зависимости можно корректировать конструктивные параметры горизонтального отстойника, повышая его производительность и снижая капитальные затраты на строительство при обеспечении максимальной экологической безопасности водных объектов.

3)Определены способы повышения эффективности эксплуатации горизонтального отстойника. Выявлены факторы, определяющие максимальное осаждение наносов. Определено, что производительность отстойника в циклическом режиме работы тем больше, чем больше мутность потока на входе в отстойник и пропорциональный ей максимально возможный объём заиления, коэффициент полноты осаждения коэффициент полноты осаждения, а так же максимальная удельная скорость осаждения наносов µ1YH-N. Величина полноты осаждения полностью зависит от условий осаждения, т.е. от температуры воды, pH, гидродинамики. Регулировать рН воды в очистном сооружении предлагается с помощью внесения в поток бикарбоната натрия. Значение фактора µ1YH-N связано и с расходом входящего потока воды, и с особенностями фракционного состава наносов, и с условиями осаждения, а влиять на него можно изменением высоты сливной перегородки на выходе из отстойника и изменением ширины водосливного отверстия в ней.

4)Построена модель процесса осаждения цементной пыли в снежном покрове, даны рекомендации по определению параметров модели. С помощью представленной модели по нескольким взятым пробам снежного покрова в каждом направлении по створам с преобладающими направлениями ветров можно спрогнозировать изменение содержания взвешенных веществ по длине створа на необходимое расстояние, определить области с повышенным содержанием загрязняющих веществ и рассчитать средневзвешенную мутность талого стока с данной водосборной территории.

5)Построена модель изменения концентрации растворённого углекислого газа по длине водотока. Даны рекомендации по определению констант уравнения для его использования при регулировании содержания СО2 в организованном поверхностном стоке для интенсификации процессов самоочищения воды. Модель позволяет определять объёмный коэффициент массопередачи диоксида углерода, который предлагается регулировать изменением гидродинамической обстановки, т.е. увеличением скорости потока и перемешиванием жидкости при перепадах уровней воды каналов.

6) Разработана методика оценки эколого-экономической эффективности строительства системы эффективного управления отведением талого стока в водоём с возможностью сравнения инкрементального расхода и предотвращённого ущерба водным ресурсам от задержания одной тонны взвешенных веществ, позволяющая наглядно увидеть вклад каждого дня периода снеготаяния и позволяет оценить реальный экономический эффект.

7) Даны рекомендации и показана на производственных примерах возможность использования кинетических моделей, полученных в ходе исследований, для расчёта, проектирования, и инструмента анализа функционирования очистных сооружений с целью повышения их производительности.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

Публикации в ведущих рецензируемых научно-технических журналах и изданиях, определенных ВАК РФ

1. Дёмина, О.Н. Оптимизация проектных решений строительства отстойников для очистки талого стока урбанизированных территорий/О.Н. Дёмина //Вестник МГСУ.-

2010.- №2. -с.43-46.

2. Дёмина, О.Н. Принципы моделирования и оптимизации работы отстойника для осаждения тонких фракций/ С. В. Василенков, О.Н. Дёмина //Вестник РУДН. Серия «Экология и безопасность жизнедеятельности». -2009. - №2. -с.41-50.

3. Дёмина, О.Н. Вымыв цезия 137 из почвы в населенных пунктах радиоактивно загрязненной местности / С. В. Василенков, О.Н. Дёмина //Экология урбанизированных территорий. - 2009. -№4 – с.50-59.

Научные работы, опубликованные в других изданиях:

4. Дёмина, О.Н. К вопросу об организации отведения поверхностных стоков с городских территорий/О.Н.Дёмина//Проблемы энергетики, природопользования, экологии. Мате-риалы научно-практической конференции. Брянск: изд. Брянской ГСХА, 2007.- с.18-22.

5. Василенков, В. Ф. Моделирование процесса осаждения цементной пыли в снежном покрове/ В.Ф. Василенков, О.Н. Дёмина //Проблемы энергетики, природопользования, экологии. Материалы научно-практической конференции. - Брянск: изд. Брянской ГСХА, 2007.-с.29-37.

6. Дёмина, О.Н. Регулирование рН воды, очищаемой в горизонтальных отстойниках, с помощью диоксида углерода/ О. Н. Дёмина //Вестник БГСХА. -2008. -№5. -с.49-58.

7. Дёмина, О.Н. Снижение загрязнения поверхностного стока талых вод с помощью горизонтальных отстойников /О. Н. Дёмина //Проблемы энергетики,

природопользования, экологии. Материалы международной научно-технической конференции. - Брянск: изд. Брянской ГСХА, 2008.-с.53-61.

8. Дёмина, О.Н. Построение модели изменения концентрации растворённого углекислого газа по длине водотока/ В.Ф. Василенков, О.Н. Дёмина //Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий: Сб. науч. тр. Вып.3; под общ. ред. Ю.А. Можайского. - Рязань: Мещерский ф-л ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии, 2008.- с.164-169.

9.Дёмина, О.Н. Состояние системы охраны водных объектов и вопросы водоотведения поверхностного стока в г.Брянске/О. Н. Дёмина//Проблемы энергетики, природопользования, экологии. Материалы международной научно-технической конференции. - Брянск: изд. Брянской ГСХА, 2009.-с.66-71.

10. Дёмина, О.Н. Определение оптимальных размеров периметра сбросной шахты отстойника и глубины воды над ней при пропуске расчётных расходов. / В.Ф. Василенков, О.Н. Дёмина //Проблемы энергетики, природопользования, экологии. Материалы международной научно-технической конференции. Брянск: изд. Брянской ГСХА, 2009.-с.41-46.

11. Дёмина, О.Н. К решению задач оптимизации работы горизонтального отстойника/ В.Ф. Василенков, О.Н. Дёмина //Современные энерго- и ресурсосберегающие технологии и системы сельскохозяйственного производства: сб. науч. тр.; под ред. Г.М. Туникова. - Рязань: РГАТУ им П.А.Костычева. -2009.- с.209-214.

12. Дёмина, О.Н. Состояние водоохранных объектов и вопросы водоотведения поверхностного стока в г.Брянске/ О.Н. Дёмина // Природообустройство. - 2009. -№3, -с.34-41.

13. Дёмина, О.Н. Рекомендации по оптимизации основных конструктивных параметров горизонтального отстойника. / В.Ф. Василенков, О.Н. Дёмина. - Брянск: изд-во Брянской ГСХА, 2010.-36 с.

Подписано к печати « » 2010 г Формат 60х84/16

Бумага печатная. Объём п.л. Тираж 100 экз.

Изд.№758 - Издательство Федерального государственного учреждения высшего профессионально образования «Брянская государственная сельскохозяйственная академия» (ФГОУ ВПО БГСХА)

Типография Федерального государственного учреждения высшего профессионально образования «Брянская государственная сельскохозяйственная академия» (ФГОУ ВПО БГСХА)

Адрес издательства и типографии: 243365 Брянская обл., Выгоничский район, с.Кокино, Брянская ГСХА.



Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.