Фильтровальные характеристики зернистых фильтрующих материалов Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №01-2/2017 ISSN 2410-6070_

снижен с 73,1 до 58,1 дБ [4]. Кроме того, с увеличением расстояния шум будет продолжать падать и его уровень станет благоприятен для местных жителей. Стоимость одного метра металлических экранов составляет примерно 8600руб. Затраты на их приобретение и установку на исследуемом составят 8,6 млн.руб. Список использованной литературы

1. Noise Pollution | Air and Radiation | US ЕРА[Электронный ресурс] URL: http://www.epa.gov/air/noise.html (дата обращения 17.12.2016).

2. Голубничий А.А., Шимкив А.В., Сайфуллин В.Р. Сезонные колебания шумовой нагрузки линейных источников загрязнения урбанизированной среды большого города. // Электронный журнал «Международный студенческий вестник» 2014.

3. Nado-zabor.ru. [ Электронный ресурс] Шумопоглащающие и шумоотражающие экраны для комфорта и тишины. URL: http://nado-zabor.ru/article/printsip-dejstviya-shumopogloshhayushhih-e-kranov (дата обращения 18.12.2016).

4. Шанина Е.В., Сайфоллин В.Р. Определение шумового загрязнения от железнодорожного транспорта на примере города Абакана натурным и расчетным методами // Международный научный журнал «Инновационная наука» № 11/2015 в 3 частях, Ч. 2., Уфа: Аэтерна, 2015. - С.112-114.

© Сайфуллин В.Р., 2017

УДК 628.161.3

Д.Д.Тагибаев

старший преподаватель Южно-казахстанского государственного университета имени М. Ауезова, г.Алматы, Республика Казахстан e-mail: dd_tagibaev@mail. ru

ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗЕРНИСТЫХ ФИЛЬТРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ

Аннотация

В статье приведены сравнительные динамические данные пористости зернистых фильтрующих материалов.

Ключевые слова

Фильтрование, динамическая пористость, межзерновое пространство, фильтрующий материал.

Геометрическая структура зернистой пористой среды оказывает значительное влияние на ее гидравлическое сопротивление, как при фильтровании однородных жидкостей, так и при фильтровании суспензий. В последнем случае структура фильтрующей среды влияет не только на темп прироста потери напора, но и на время защитного действия фильтрующей загрузки.

Основной характеристикой геометрической структуры зернистой фильтрующей среды является пористость. Однако при фильтровании через пористую среду из зернистых материалов не все межзерновое пространство участвует в движении очищаемой жидкости вследствии образования жидкой пленки на поверхности зерен фильтрующего материала и застойных зон в местах соприкосновения отдельных зерен загрузки. Следовательно, реальная (динамическая) пористость всегда меньше геометрической величины

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №01-2/2017 ISSN 2410-6070_

свободного пространства. По данным Л.С.Лейбензона [1], для вязких жидкостей динамическая пористость может быть меньше геометрической на 23% из-за наличия жидких пленок и на 36% вследствии образования застойных зон.

Некоторые новые зернистые фильтрующие материалы (керамзит, шунгизит, вулканические шлаки) имеют внутризерновые поры, в которые вода поступает на протяжении значительного времени контакта с материалом, в результате этого необходимы специальные ограничения на условия замачивания таких материалов. Например, В.Н. Мартенсен [2] предлагал определять физические свойства дробленого керамзита после 30-минутного замачивания в кипящей воде. При использовании подобных материалов необходимо определять динамическую пористость (не зависящую от условий замачивания), поскольку именно она оказывает влияние на гидравлические и технологические свойства зернистых фильтрующих материалов.

Было проведено определение динамической пористости по методике, основанной на измерении истинных скоростей фильтрации в толще зернистой пористой среды и разработанной для измерения пористости заиленного фильтрующего слоя. Исследовалась динамическая пористость традиционного фильтрующего материала - кварцевого песка, дробленного и недробленного керамзита, горелых пород и некоторых видов природных вулканических шлаков. Исследования проводились с однородными зернистыми материалами, при этом эквивалентный диаметр зерен различных материалов был в пределах 1-2 мм. Динамическая пористость определялась для свободно осевшего слоя загрузки (максимальное значение) и для максимально уплотненного фильтрующего слоя (минимальное значение).

Сравнительные данные, полученные опытным путем и вычисленные, приведены в таблице 1.

Результаты исследований показывают, что в зернистых пористых загрузках застойные зоны занимают до 15% свободного объема фильтрующей среды, при этом большие значения наблюдаются у материалов с более развитой поверхностью зерен загрузки.

Таблица 1

Динамическая пористость материалов

Пористость

Зернистый материал Расчетная Динамическая

max min max min

Речной песок 0,47 0,39 0,444 0,376

Антрацит 0,52 0,45 0,471 0,412

Керамзит: дробленый недробленый 0,69 0,514 0,582 0,446 0,583 0,457 0,515 0,408

Горелые породы 0,57 0,52 0,504 0,472

Вулканические шлаки: мастара ангехакот 0,72 0,593 0,645 0,506 0,631 0,525 0,562 0,475

По сравнению с кварцевым песком, исследованные материалы имеют более высокую величину динамической пористости и как следствие этого, лучшие технологические свойства. Увеличение задерживающей способности загрузок с повышенной пористостью может быть объяснено с позиций теории фильтрования малоконцентрированных суспензий [3], поскольку при гидравлическом сопротивлении пористой среды значительно уменьшается гидродинамическое воздействие потока на отложения в порах фильтра.

Список использованной литературы:

1. Лейбензон Л.С. Собрание трудов, т.2. - М.: Изд. АН СССР, 1953.

2. Мельцер В.З. Исследование пористости зернистых фильтрующих материалов. Научные труды АКХ. Вып.98. "Водоснабжение", № 9, ОНТИ АКХ, М., 1973г.

3. Абдурасулов И., Тагибаев Д.Д., Мамбетова Р.Ш. Моделирование технологического процесса очистки воды фильтрованием. Наука и новые технологии, №4 .- Бишкек: НиДХЛ, 2013. - с.31-33

© Тагибаев Д.Д.,2016

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №01-2/2017 ISSN 2410-6070_

УДК 628.161

Д.Д.Тагибаев

старший преподаватель

Южно-казахстанского государственного университета имени М. Ауезова,

г.Алматы, Республика Казахстан e-mail: dd_tagibaev@mail. ru Ж.И.Осмонов старший преподаватель

Кыргызского государственного университета строительства, транспорта и архитектуры

г.Бишкек, Кыргызская Республика e -mail: ksucta_web@mail. ru И.Абдурасулов д.т.н., профессор кафедры «ИСиОЗ» ФАДиС, КРСУ г.Бишкек, Кыргызская Республика ilimidin@mail. ru

ОСВЕТЛЕНИЕ ВОДЫ ФИЛЬТРОВАНИЕМ Аннотация

В статье изложены основы фильтрационного осветления загрязненных вод фильтрованием.

Ключевые слова

Концентрация взвеси, скорость фильтрования, фильтрующая загрузка, зернистые фильтры.

На практике известны теории очистки воды фильтрованием Ю.М. Шехтмана, В.А. Клячко, К. Айвеса, Д.М. Минца, В. Мацкрле, С. Лерка и ряда других авторов, отличающихся различными представлениями о механизме процесса фильтрования. По их представлению, механизм фильтрационной очистки воды обусловлен лишь изменением геометрических характеристик пористой среды, которые приводят к уменьшению вероятности прилипания частиц к зернам загрузки и к ранее прилипшим частицам.

Ю.М. Шехтман [1] в своих ранних работах предполагал, что снижение задерживающей способности загрузки объясняется уменьшением объема пор и соответствующим увеличением истинной скорости потока в толще заиляющегося зернистого слоя. Величина насыщенности порового пространства при этом может быть сколь угодно близкой к единице, а истинная скорость может неограниченно возрастать. Аналогичной концепции придерживается К.Лерк [2].

К.Айвес считает, что по мере накопления осадка уменьшается поверхность прилипания и извилистость потока в порах [3]. В. Мацкрле [4] разработал теорию, в которой предполагает, что по мере накопления отложений уменьшается удельная поверхность поровых каналов, к которой прилипают частицы взвеси.

В 1951г. Д.М.Минц [5] выдвинул гипотезу о механизме фильтрационного процесса, обуславливающего снижение задерживающей способности зернистой загрузки при работе фильтра. Согласно этой гипотезе, осадок, накапливающийся в толще фильтрующей загрузки, подвергается воздействию гидродинамических сил потока, которые возрастают по мере накопления отложений. Под влиянием этих сил неравнопрочная структура осадка частично разрушается и некоторая его часть в виде мелких хлопьев отрывается и переносится в последующие слои загрузки, где задерживается вновь.

Следовательно, при осветлении воды фильтрованием одновременно происходят два противоположных процесса: изъятие частиц из воды и их закрепление на зернах загрузки или на ранее осевших загрязнениях под действием молекулярных сил Вандер Вальса и отрыв ранее прилипших частиц. В начале процесса фильтрования преобладает задержание частиц и слой осветляет воду. В дальнейшем все в большей степени сказывается процесс разрушения и отрыва частиц. Когда оба процесса уравновесятся, наступает состояние предельного насыщения и слой перестает осветлять воду.