CC BY
53
ЭКОЛОГИЯ
УДК 628.166:628.315.1
ФИЛЬТР-ДЕЗИНФЕКТАНТ. НАЗНАЧЕНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЕГО ДЕЙСТВИЯ
М.Г. Бурдова, В.В. Левковская
Объединение процессов доочистки и обеззараживания в одном сооружении -фильтре-дезинфектанте. Постановка эксперимента с помощью пилотной установки, снятие основных параметров работы фильтра-дезинфектанта. Линеаризация математического описания процессов доочистки и обеззараживания с помощью метода "наименьших" квадратов, нахождение эмпирической формулы, определяющей зависимость степени очистки биологически или физико-химически очищенных сточных вод от скорости фильтрования.
Ключевые слова: очищенные сточные воды, обеззараживание, доочистка, математическая обработка экспериментальных данных.
Одним из направлений экологии горного производства является охрана и рациональное использование водных ресурсов, в том числе контролируемые сбросы сточных вод в водные объекты. В соответствии с гигиеническими требованиями охраны поверхностных вод [1] к составу сбрасываемых сточных вод предъявляются требования по органолептиче-ским, физическим, химическим и бактериологическим показателям. В связи с этим, для сброса сточных вод в водоем необходимо предусматривать не только биологическую или физико-химическую очистку, но и их доочи-стку и обеззараживание. Объединение процессов доочистки и обеззараживания в одном сооружении позволяет снизить эксплуатационные затраты, сократить занимаемую площадь очистных сооружений, повысить удельную производительность процессов при сохранении требуемого эффекта доочистки до предельно допустимых концентраций очистки сточных вод в водоем.
Совместно с преподавательским составом кафедры санитарно-технических систем был разработан фильтр-озонатор [2] - техническое решение, относящееся к области доочистки и обеззараживания бытовых и производственных сточных вод, которое может быть использовано на канализационных сооружениях любой производительности после биологической или физико-химической очистки. Принцип работы фильтра-озонатора [3] заключается в поочередном прохождении очищаемой воды трех секций, расположенных вертикально в корпусе фильтра - верхнее отделение фильтра, контактная камера, нижнее отделение фильтра. В контактную камеру предусматривается подача дезинфектанта, в том числе озона. Из нижней части фильтра-озонатора с помощью системы трубопроводов отводится фильтрат - доочищенная и обеззараженная вода.
Одними из главных показателей доочистки являются: концентрация взвешенных веществ и БПК5, а для определения степени обеззараживания чаще всего используют показатель по коли-фагам.
Целью работы является определение функциональных параметров, а именно доочистки и обеззараживания, фильтра-дезинфектанта, спроектированного по модели фильтра-озонатора [2]. Экспериментальная установка фильтров-дезинфектантов представлена на рис. 1.
Насос
Бак-уробнитель объемам 90л
Бак
биологически-очищенных стокоб объемам 200л
Подачи исхоЭнай биологически или физико-химически
очищенной ЬоЗы -
ПоЗача Зезинфектонпш
Отвой юользобанной промыБной БоЭы
Рис. 1. Принципиальная схема экспериментальной установки
фильтров-дезинфектантов
Пилотная установка состоит из трех фильтров-дезинфектантов, ба-ка-уровнителя объемом 90 л, бака подачи исходной воды - 200 л и насоса. Каждый фильтр-дезинфектант состоит из трех основных элементов:
1) верхний блок фильтрующей загрузки; 2) камера смешения;
3) нижний блок фильтрующей загрузки.
Корпуса фильтров-дезинфектантов имеют разъемные части на фланцевых соединениях, при этом диаметр корпуса составляет 0,15 м, общая высота фильтра 1,5 м. На корпусе установлены пробоотборники.
Наполнение фильтрующей загрузкой каждого фильтра-дезинфектанта представлено в табл. 1. В качестве загрузки использовались такие загрузки как угольный сорбент МИУ С2, сорбент С-ВЕРАД, торфяной сорбент СОРБОИЛ.
Сорбент МИУ [4] обладает уникальной способностью извлекать растворенные и нерастворенные вещества из воды. Для проведения эксперимента использовался сорбент МИУ-С2 с крупностью загрузки 0,7...3 мм. Плотность сорбента - 1240кг/м .
Сорбент С-ВЕРАД [5] представляет собой алюмосиликат с модифицированной гидрофобизированной поверхностью. Внешний вид - серебристо-желтые гранулы неправильной формы, крупность загрузки составляет 0,5...2,0 мм. Плотность сорбента - 110...130кг/м .
СОРБОИЛ - торфяной сорбент [6] обладает высокой пористостью и микроструктурой. Крупность загрузки до 20 мм. Плотность сорбента -170...220 кг/м3.
Таблица 1
Наполнения экспериментальных фильтров-дезинфектантов
Фильтр №1
Тип загрузки Высота, см Крупность, мм
Верхняя часть фильтра МИУ С2 18 0,7...3,0
С-ВЕРАД 26 0,5...2,0
Подстилающий слой Гравий 2 30,0...50,0
Высота контактной камеры - 25 -
Нижняя часть фильтра СОРБОИЛ 45...50 до 20,0
Фильтр №2
Верхняя часть фильтра МИУ С2 38...40 0,7...3,0
Подстилающий слой Гравий 2 30,0...50,0
Высота контактной камеры - 25 -
Нижняя часть фильтра МИУ С2 45...50 0,7...3,0
Фильтр №3
Верхняя часть фильтра МИУ С2 38...40 0,7...3,0
Подстилающий слой Гравий 2 30,0...50,0
Высота контактной камеры - 25 -
Нижняя часть фильтра СОРБОИЛ 45...50 до 20,0
Для проведения эксперимента использовалась биологически очищенная сточная вода из вторичных отстойников КОС г.Тулы. Лабораторные анализы исходной биологически очищенной сточной воды, взятой из КОС г.Тулы:
- концентрация взвешенных веществ 11,4 мг/л;
- прозрачность во вторичном отстойнике 28;
- содержание кислорода 6,1.
Скорость фильтрования действующих фильтров в соответствии с санитарными нормами [7] колеблется в пределах 7...10 м/ч. По предварительно проведенным исследованиям, было выявлено, что на экспериментальной установке фильтры-дезинфектанты могут работать скоростном режиме фильтрования от 2 до 5 м/ч в зависимости от уровня воды над верхней загрузкой. В качестве дезинфектанта использовался раствор гипо-хлорита натрия концентрацией 19 %, как один из наиболее распространенных реагентов. Доза дезинфектанта была определена исходя из требуемой остаточной концентрации по активному хлору [8] в очищенной воде после контакта не менее 1,5 мг/л. Ввод реагента в лабораторных условиях производился с помощью компрессора каждые 3-4 минуты в объеме 15 мл при его разбавлении 1:500.
Режим работы фильтров-дезинфектантов:
- напор воды над фильтрующей загрузкой - 15 см.
- взятие проб фильтрата каждые 15 минут.
Зависимость концентрации взвешенных веществ в фильтрате от скорости фильтрования представлена на рис. 2.
Зависимость остаточной концентрации взвешенных веществ от скорости фильтрования
V, м/ч
Рис. 2. Зависимость С8=/(У)
Целью анализа облака точек, полученных экспериментально является выбор аппроксимирующей функции. Наиболее подходящим и отвечающим технологическим параметрам является уравнение (1):
6
( Ь Л
С = аехр , (1)
V — У
где Сз - концентрация взвешенных веществ в фильтрате, мг/л; V - скорость фильтрования, м/ч.
В качестве математической обработки использовался метод «наименьших» квадратов [9], тогда уравнение (1) принимает следующий вид:
( 0 78Л
С = 6,95ехр -, (2)
V — У
На основе экспериментальных данных с помощью математической обработки была определена эмпирическая формула (2), определяющая зависимость концентрации взвешенных веществ в фильтрате от скорости фильтрования. Функция кривой по формуле (2) показывает, что при прохождении очищаемой воды через фильтр-дезинфектант с увеличением скорости фильтрования концентрация взвешенных веществ на выходе увеличивается по экспоненциальной кривой, что не противоречит сложившейся теоретической концепции фильтрации [10, 11, 12].
Таким образом, экспериментальная проверка действия фильтра-дезинфектанта показала: его конструктивную дееспособность; технологическую эффективность совмещенных процессов фильтрации и обеззараживания; экспоненциальную зависимость очищенной воды от скорости фильтрования, что можно применить при моделировании промышленных образцов таких сооружений.
Список литературы
1. СанПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране поверхностных вод.
2. Патент РФ 151198 на полезную модель. МПК8 С02Б1/78 Фильтр-озонатор / Р.А. Ковалев, М.Г. Бурдова, Б.Ф. Сальников, В.В. Левковская. Опубл. 27.03.2015. Бюл. № 1.
3. Левковская В.В. О поиске рациональных параметров работы фильтра-дезинфектанта // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. Вып. 3. 2015. С. 24-30.
4. ТУ 2164-004-17809450-2008 http://www.miu-sorb.ru/.
5. ТУ 2164-001-59998726-2005 http://www.sverad.ru/products/11/79/.
6. ТУ 0392-021-00493929-2005 http://sorboil.su/sorbent_sorboil.
7. СП 31.13330.2012. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.02-84.
8. СП 32.13330.2012. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения.
9. Зельдович Я.Б., Мышкис А. Д. Элементы прикладной математики.
М.: Изд-во "Наука", 1972. 592 с.
10. Доочистка сточных вод на каркасно-засыпных фильтрах Салар-ской станции аэрации г.Ташкента/ Н.В. Кравцова, Ю.Н. Головенков, Г.В. Офицерова, З.К. Цой // Реф. инф. ЦИНИС. М. Госстрой СССР. 1976. N 12.
11. Кичигин В.И. Моделирование процессов очистки воды: учебное пособие. М.: Изд-во АСВ, 2003. 230 с.
12. Минц Д.М. Теоретические основы технологии очистки воды. М.: Издательство литературы по строительству, 1964. 156 с.
БурдоваМария Григорьевна, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Левковская Валентина Владимировна, инж., [email protected], Россия, Тула, ОАО «Тулагипрохим»
FILTER-DISINFECTANS. INTENTED AND EXPERIMENTAL CHECK
ITS ACTIVINIES
M.G. Burdova, V.V. Levkovskaya
Combining post-treatment and disinfection processes in one building - the filter-disinfectant. Production experiment using a pilot plant, the removal of the main parameters of the filter-disinfectant. The linearization of the mathematical description of processes, post-treatment and decontamination by the method of "least" squares, finding the empirical formula defining dependence degree of cleaning biological or physic-chemically treated waste water from the filtration rate.
Key words: treated wastewater disinfection, post-treatment, mathematical processing of experimental data.
Burdova Maria Grigorievna, candidate of technical science, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Levkovskaya Valentina Vladimirovna, engineer, [email protected], Russia, Tula, JSC "Tulagiprochem"
Reference
1. SanPiN 2.1.5.980-00 «Gigienicheskie trebovanija k ohrane po-verhnostnyh vod»
2. Patent RF 151198 na poleznuju model'. MPK8 C02F1/78 Fil'tr-ozonator / R.A. Kovalev, M.G. Burdova, B.F. Sal'nikov, V.V. Levkovskaja. Opubl. 27.03.2015. Bjul. № 1.
3. Levkovskaja V.V. O poiske racional'nyh parametrov raboty fil'tra-dezinfektanta. Zhurnal Izvestija Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Nauki o zemle. Vyp. 3. 2015. S. 24-30.
4. TU 2164-004-17809450-2008 http://www.miu-sorb.ru/.
5. TU 2164-001-59998726-2005 http://www.sverad.ru/products/11/79/.
6. TU 0392-021-00493929-2005 http://sorboil.su/sorbent_sorboil.
7. БР 31.13330.2012 Vodosnabzhenie. Naruzhnye seti i sooruzhe-nija. Aktualiziro-vannaja redakcija SNiP 2.04.02-84.
8. БР 32.13330.2012 "БМР 2.04.03-85. Kanalizacija. Naruzhnye seti i sooruz-
henijaм.
9. Zel'dovich Ja.B., Myshkis А.Б. Jelementy prikladnoj matema-tiki. М. Izd-vo: "Nauka". 1972. 592 s.
10. Doochistka stochnyh vod na karkasno-zasypnyh fil'trah Sa-larskoj stancii ajeracii g.Tashkenta/ N.V. Ju.N. Golovenkov, G.V. Oficerova, Z.K. Coj // Ref. inf. СШБ. М. Gosstroj БББК 1976. N 12.
11. Kichigin V.I. Modelirovanie processov ochistki vody: ucheb-noe posobie. М.: Izd-vo ASV, 2003. 230 s.
12. Minc D.M. Teoreticheskie osnovy tehnologii ochistki vody. М.: Izdatel'stvo Ш-eratury po stroitel'stvu, 1964. 156 s.
УДК 528.873;631.6
КОМБИНИРОВАННЫЙ ДИСТАНЦИОННЫЙ МЕТОД ДВУХУРОВНЕВОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ В ЦЕЛЯХ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НАВОДНЕНИЙ
Р.М. Данзиев, К.Х. Исмаилов, Н.Г. Джавадов
Показана принципиальная неоднозначность результатов измерений влажности почвы с помощью инфракрасного радиометра. Составлена классификационная таблица качественных признаков функционирования инфракрасного спектрометра и микроволнового радиометра используемых для измерения влажности почвы. На базе составленной классификационной таблицы признаков предложен метод двухуровневого измерения влажности почвы с помощью комплекса аппаратуры, состоящего из спутника с инфракрасным радиометром и низколетящего легкомоторного самолета с микроволновым радиометром.
Ключевые слова: влажность почвы, дистанционное зондирование, радиометр, наводнение, спектр отражения.
Как отмечается в работе [1], наличие данных о влажности почвы, а также таких геореференсированных данных как измеренные лидаром сведения о рельефе местности позволяет в случаях наводнений осуществлять меры по обеспечению безопасности, а также предсказать возможные потери и разрушения. Следует отметить, что результаты дистанционного зондирования влажности почвы играют важную роль при оценке изменений водного цикла в гидросфере, биосфере, атмосфере и на поверхности Земли [2-4]. Информация о влажности почвы также важна для изучения динамики развития растительности, движения различных загрязнителей; распро-
