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 ||

Технология глубокой очистки нефтесодержащих сточных вод объектов железнодорожного транспорта с использованием активированного алюмосиликатного адсорбента

-- [ Страница 3 ] --

Материал загрузки фильтров – активированный алюмосиликатный адсорбент ААА. Объем загрузки фильтра – 0,9 м3, при плотности 1,0 т/м3 масса загрузки составляет 900 кг. Всего фильтров 2, объем загрузки по ним составит 1800 кг. Скорость фильтрации 5 м/час. Толщина слоя фильтра l = 90 см.

Будем использовать средние значения по данным опытов 1 и 9:

=0,0064 с-1; Г = 109,5.

Расчетное значение безразмерной длины X=l/v=4,1.

Обращаемся к теоретическим кривым. Для уровня проскока 0,05 (при средней концентрации на входе – 20 мг/л это соответствует проскоковой концентрации на выходе из фильтра 1 мг/л) безразмерное время фильтрации равно Тпр= 2,0. Затем перейдем к размерному времени

tпр = ТГ/ = 216/0,0064 = 33750 с = 9,4 час.

Таким будет расчетное время фильтрации с постоянной скоростью 5 м/час. При этом через фильтр, площадь сечения которого 2 м2 будет профильтровано 94 м3 загрязненной воды.

Учитывая, что за сутки в среднем проходит 57 м3 загрязненной воды, регенерацию фильтра следует проводить через 39,5 час.

Выполним расчет для производительности 57 м3 загрязненной воды. Средняя скорость фильтрования при этом среднесуточном расходе 57 м3 загрязненной воды будет равна:

vср = 57 м3/ (24 час2 м2) = 1,2 м/час.

Используя пересчетную формулу (8), найдем

(9)

Поскольку диаметр зернения не меняется, то можно записать

(v2 =1,2 м/час) = (v1 = 5 м/час) (v2/ v1)0,9

или подставив:

(v2 =1,2 м/час) = (v1 = 5 м/час) (1,2/5)0,9 = 0,00640,28 = 0,0018 с–1.

Подсчитаем безразмерную длину

Поскольку изменилась величина кинетического коэффициента , следует пересчитать величину критерия Био Н:

Н2 = Н1(2/1),

где индекс 1 – соответствует скорости v1 = 5 м/час, а индекс 2 – скорости v2 = 1,2 м/час. Заметим, что от изменения скорости не меняется коэффициент Генри Г и коэффициент внутренней диффузии D.

Подставив в эту формулу конкретные значения, получим:

Н2 = 7(0,0018/0,0064) = 2,

Соответственно по теоретической выходной кривой для Н = 2 и для U = 0,05 находим

Тпр= 3,6

или

tпр = ТГ/ = (3,6108)/0,0018 = 216000 с = 60 час.

Таким образом, фильтроцикл составит 2,5 сут. при среднем расходе 57 м3 загрязненной воды в сутки (с исходной концентрацией 20 мг/л).

Следовательно, по технологическому регламенту промывку ААА надо проводить раз в 2,5 сут.

В четвертой главе представлены результаты исследований по выбору способа регенерации фильтрующей загрузки из активированного алюмосиликатного адсорбента. Необходимость в регенерации адсорбента вызвана тем, что в процессе фильтрования сточных вод через слой активированного алюмосиликатного адсорбента, состоящие из взвешенных частиц и органоминеральных комплексных соединений нефтепродуктов загрязнения образуют вокруг зерен адсорбента в межзерновом поровом пространстве коллоидную структуру в виде геля. В результате этого часть межзернового пространства заполняется массой сорбированных веществ и происходит закупорка устья макропор зерен адсорбента, что препятствует доставке активатора на поверхность раздела твердой и жидкой фазы. Кроме того, при фильтровании воды, адсорбционная активность адсорбента постепенно снижается, вследствие перехода в раствор некоторой части активатора, насыщающего вакансии кристаллической решетки и межслоевое пространство глинистого минерала.

Первой стадией регенерации является промывка адсорбента водой, при которой удаляются загрязнения из загрузки, накопившиеся в виде гелеобразной структуры. Промытый адсорбент может использоваться повторно для очистки стока, однако сорбционная активность его несколько снижается.

Одной из причин снижения активности адсорбента является то обстоятельство, что регенерация адсорбента только водой не обеспечивает полной отмывки поверхности зерен и особенно устьев мезо- и макропор от осадка, состоящего из смеси взвешенных веществ и нефтепродуктов, так как сила адгезионного взаимодействия коллоидной структуры осадка с поверхностью тела гранулы адсорбента достаточно велика.

Другая причина снижения сорбционных свойств адсорбента – постепенное вымывание (десорбция) активной фазы адсорбента. Наступает момент, когда защитные функции адсорбента становятся недостаточными и эффективность поверхностной коагуляции снижается, что приводит к ухудшению качества очистки. Требуется активация адсорбента, то есть восполнение унесенных вместе с фильтратом активных катионов Mg+ или других щелочноземельных металлов.

При выборе активатора для восстановления сорбционных свойств глинистого минерала адсорбента важным фактором является растворимость его воде с тем, чтобы активацию проводить с помощью раствора непосредственно в фильтровальном сооружении.

При поиске и выборе рационального режима регенерации ААА были исследованы две схемы:

- одностадийная: отмывка адсорбента водой и затем активация раствором кальцинированной соды;

- двухстадийная: отмывка адсорбента водой, затем обработка раствором кальцинированной соды и после этого активация раствором сульфата магния.

Активация проводилась при различных концентрациях регенерационного раствора и продолжительности обработки фильтрующей загрузки этим раствором. Перед проведением активации адсорбент промывался, а затем выгружался из фильтровальной колонки в колбу и обрабатывался регенерационным раствором. Обработка производилась по нижеследующей методике. Находившийся в колбе адсорбент заливался раствором заданной концентрации и выдерживался 6 минут при периодическом перемешивании. После завершения процесса фильтроцикл повторялся.

Были проведены и проанализированы 3 пары фильтроциклов (всего 6). Концентрация нефтепродуктов в фильтрате в процессе фильтроцикла определялась после первой, второй и третьей промывки. Для лучшей достоверности получаемых результатов в каждый промежуток времени, считая от начала фильтрования, определялись два результата измерений и принималось их среднее значение. Концентрация нефтепродуктов исходном стоке составляла 16,8 мг/л, скорость фильтрования – 3 м/ч. Толщина слоя загрузки – 30 см.

При анализе данных фильтрационных испытаний прослеживается тенденция повышения эффективности очистки от нефтепродуктов с ростом концентрации раствора Na2СО3 и при увеличении продолжительности обработки адсорбента указанным раствором до определенного момента. Улучшение эффективности очистки стока происходит при повышении концентрации раствора соды до 4% и увеличении времени контакта адсорбента с раствором активатора до 40 минут. Дальнейшее увеличение концентрации кальцинированной соды и продолжительности обработки адсорбента активатором улучшения сорбционной активности практически не обеспечивают.

При проведении регенерации по второй схеме также наблюдалось достаточно полное восстановление сорбционной активности адсорбента, но, учитывая то обстоятельство, что 2-х стадийный процесс сложнее технологически и дороже, целесообразнее использовать одностадийную схему восстановления сорбционной активности фильтрующей загрузки из активированного алюмосиликатного адсорбента.

Для полного восстановления сорбционных свойств адсорбента, периодически следует проводить его активацию путем замачивания в 4% растворе сульфата магния в течение 12 ч. Как показали результаты производственных испытаний фильтров с загрузкой из ААА и лабораторно-аналитических исследований очистки сточных вод, именно ионы магния наиболее эффективны в процессе активации, так что указанный процесс можно проводить не чаще 1 раза в квартал.

Анализ результатов по регенерации ААА показал, что предложенный способ практически полностью восстанавливает сорбционную активность адсорбента, а сам адсорбент можно считать адсорбентом длительного использования для очистки нефтесодержащих сточных вод.

В пятой главе приведены данные практического применения сорбционной технологии очистки нефтесодержащих стоков с использованием активированного алюмосиликатного адсорбента в одном из структурных подразделений ОАО «РЖД» – в локомотивном депо «Ульяновск-Центр» Куйбышевской железной дороги в г. Ульяновске, а также технико-экономическая и экологическая эффективность применения разработанной технологии очистки стоков.

Одновременно с нефтепродуктами адсорбент ААА извлекает из сточных вод содержащиеся в них ионы тяжелых металлов – железо, медь, цинк, кадмий, причем их концентрации в фильтрате ниже концентраций, разрешенных к сбросу.

Определялись следующие показатели, связанные с внедрением более эффективного и экономичного метода очистки сточных вод от нефтепродуктов:

- величина предотвращенного экологического ущерба. Оценка проводится на основе региональных показателей удельного ущерба, представляющих собой удельные стоимостные оценки ущерба на единицу (1 условную тонну) приведённой массы загрязняющих веществ. Величина предотвращенного экологического ущерба составляет:

У пр = 221,114 тыс.руб./год

- величина экономической эффективности при внедрении нового метода доочистки сточных вод на основе адсорбента ААА. Учитывались стоимость реконструкции очистных сооружений, эксплуатационные затраты, экономия за счет исключения забора водопроводной воды из городской сети для системы технического водоснабжения и соответственно сброса сточных вод в канализационный коллектор. Экономический эффект при этом составит 339,0 тыс.руб./год.

Применение активированного алюмосиликатного адсорбента для очистки сточных вод дает высокий технико-экономический и экологический эффект в частности в локомотивном депо «Ульяновск-центр» Куйбышевской железной дороги он оценивается суммой в 560 тысяч руб./год.

основные выводы и рекомендации

1. На основе использования активированного алюмосиликатного адсорбента ААА, разработанного Е.Г.Петровым, предложен и обоснован метод сорбционного фильтрования для очистки и доочистки сточных вод железнодорожных предприятий от нефтепродуктов, содержащихся в стоках.

2. На основе исследования физико-химического механизма очистки сточных вод от нефтепродуктов на адсорбенте ААА обосновано использование математической модели динамики сорбции в области смешанно-диффузионной кинетики при линейной изотерме.

3. Использован метод технологического моделирования в лабораторных условиях на коротких слоях адсорбента для расчета параметров модели (коэффициентов внешней и внутренней диффузии и коэффициента Генри в уравнениях изотермы). Полученную в динамических условиях выходную кривую совмещали с теоретической кривой для определенного значения критерия Био Н, при котором достигается наилучшее совпадение теоретической и экспериментальной кривых.

4. С помощью полученных ранее Е.Г.Петровым зависимости параметров сорбции ( и Н) от условий сорбции (скорости l, зернения d и длины слоя l) разработана методика технологического регламента работы сорбционных фильтров в производственных условиях.

5. Выполнен расчет фильтроцикла с использованием полученных при лабораторных исследованиях параметров сорбции. Показано, что в течение 2,5 суток фильтр может работать без отмывки, обеспечивая требуемый территориальными природоохранными органами уровень очистки сточных вод от нефтепродуктов. Наряду с очисткой сточных вод от нефтепродуктов сорбент ААА обеспечивает высокий уровень очистки от тяжелых металлов.

6. Разработана эффективная схема регенерации активированного алюмосиликатного адсорбента непосредственно в фильтровальном сооружении. Исследования показали, что в процессе сорбции загрязнений происходит уменьшение содержания ионов кальция и магния в сорбенте, которое восполняется при регенерации путем обработки слоя адсорбента раствором кальцинированной соды и периодически (1 раз в квартал) раствором сульфата магния. При этом практически полностью восстанавливается сорбционная емкость.

7. Разработанная технология может быть рекомендована для внедрения на предприятиях железнодорожного транспорта. Данный метод позволяет осуществлять малоотходную (за счет повторного использования очищенных сточных вод) технологию очистки.

8. Применение активированного алюмосиликатного адсорбента для очистки и доочистки сточных вод дает высокий технико-экономический и экологический эффект. В частности, в локомотивном депо «Ульяновск-центр» Куйбышевской железной дороги – филиала ОАО «РДЖ» он оценивается экономией эксплуатационных затрат и предотвращенного экологического ущерба в сумме около 560 тысяч рублей в год.

основные положения диссертации были опубликованы в следующих работах:

  1. Медведева В.М. Экологические методы охраны окружающей среды в условиях платного природопользования. «Экологическая безопасность транспортных магистралей». Вторая всероссийская научно-практическая конференция (13-16 апреля 1998 г. в рамках «Дней защиты от экологической опасности» в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 11.06.1996 г.). Тезисы докладов – Москва, МПС России – МИИТ, 1998. С. 24-25.
  2. Медведева В.М. Экономический эффект экологической группы Московско-Курского отделения Московской железной дороги на базе аккредитованной лаборатории. «Экологическая безопасность транспортных магистралей» Третья всероссийская научно-практическая конференция. 7-9 апреля 1999 г. Тезисы докладов. Москва, МПС России – МИИТ, 1999. С. 70-71.
  3. Москалев Н.В., Медведева В.М., Зубрев Н.И. Методические рекомендации о порядке составления статистической отчетности по охране окружающей среды и природопользованию на предприятиях железнодорожного транспорта. Методическое пособие для студентов ВУЗов и инженеров экологов предприятий. Москва. 2003 г. с. 24-50, С. 51-65, 80-83, 89-93.
  4. Медведева В.М. Статистическая отчетность в природоохранной деятельности. Совещание руководителей природоохранных подразделений железных дорог по обмену опытом обеспечения экологической безопасности в условиях структурной реформы. (г. Иркутск, 8-10 октября 2003 г.). Тезисы докладов. – Москва, ВНИИЖТ, 2003 г. С. 62.
  5. Медведева В.М. Очистка нефтезагрязненных сточных вод в структурных подразделениях ОАО «РЖД». Вторая Научно-практическая конференция «Безопасность как фактор устойчивого развития региона». 1-2 марта 2007 г. Ижевск. Сборник научных трудов – Москва. РГОТУПС. 2007 г. С.83.
  6. Медведева В.М. Сорбционная очистка сточных вод предприятий железнодорожного транспорта/ Водоснабжение и санитарная техника. 2007, № 8, стр. 25-27.


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.