CC BY
31
DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2017.59.135 Бусарев А.В.1, Селюгин А.С.2, Каюмов И.А.3, Бадрутдинов Р.А.4
1,2,3 Кандидат технических наук, доцент КГАСУ, профессор РАЕ;
4Магистрант.
Казанский государственный архитектурно-строительный университет ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ МОЙКИ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ В ГИДРОЦИКЛОННЫХ УСТАНОВКАХ
Аннотация
Очистка сточных вод от мойки автомобилей с целью их повторного использования в оборотных системах автомоек является актуальной проблемой. Проведенные Казанским государственным архитектурно-строительным университетом исследования процессов очистки нефтесодержащих сточных вод в напорных гидроциклонах позволили разработать установку для очистки сточных вод от мойки автомобилей. В результате проведенных на экспериментальной гидроциклонной установке исследований по очистке сточных вод от мойки автомобилей, определены геометрические характеристики напорного гидроциклона для применения его в промышленной установке.
Ключевые слова: автомойка, сточные воды, очистка, исследования, гидроциклон, промышленная установка.
Busarev A.V.1, Selyugin A.S.2, Kayumov I.A.3, Badrutdinov R.A.4
1,2,3 Candidate of technical Sciences, associate Professor KSUAE, Professor RAE, 4 Undergraduate student,
Kazan State University of Architecture and Engineering STUDY OF THE PROCESSES OF PURIFICATION OF WASTE WATER FROM WASHING CARS
IN HYDROCYCLONE UNITS
Abstract
Wastewater from washing cars for their re-use in the circulating systems of car washes is an important issue. Conducted Kazan state architecture and construction University study of the process of purification of oily wastewater in the pressure hydrocyclones allowed to develop a device for the treatment of wastewater from car washing. As a result on an experimental hydrocyclone installation of the studies on the wastewater from car washing, determined by the geometrical characteristics of pressure hydrocyclone for application in an industrial setting.
Keywords: car wash, waste water, purification, research, hydrocyclone, industrial plant.
В связи с бурным ростом автомобильного транспорта увеличивается количество автомоек, которые, согласно нормативным документам, должны оборудоваться оборотной системой водоснабжения. В связи с этим актуальной проблемой является очистка сточных вод от мойки автомобилей с целью их повторного использования в оборотных системах.
Сточные воды от мойки легковых автомобилей загрязнены нефтепродуктами (бензин, дизельное топливо), твердыми взвешенными веществами, а также органическими соединениями. Концентрация взвешенных веществ достигает 400-700 мг/л, нефтепродуктов 20-75 мг/л, а БПКполн этих стоков составляет 20-40 мгО2/л [1, С. 31]. В очищенных стоках содержание взвешенных веществ не должно превышать 2-5 мг/л, нефтепродуктов - 0,5^1 мг/л, а БПКполн -3^5 мгО2/л. Для очистки сточных воды от мойки автомобилей применяются механические и физико-химические методы [2, С. 527].
В Казанском государственном архитектурно-строительном университете (КГАСУ) в течение многих лет ведутся исследования процессов очистки нефтесодержащих сточных вод в напорных гидроциклонах, в результате которых установлено, что при обработке нефтесодержащих стоков в поле центробежных сил напорного гидроциклона происходит укрупнение капель нефтепродуктов, что значительно интенсифицирует процесс последующего отстаивания [3, С. 97], [4, С. 42]. Для очистки нефтесодержащих сточных вод КГАСУ разработаны гидроциклонные установки различных конструкций [3, С.172], [4, С. 146], [5, С. 213].
На рис. 1 представлена схема установки для очистки от мойки легковых автомобилей, разработанная в КГАСУ.
Рис. 1 - Схема установки для очистки сточных вод от мойки автомобилей: 1 - горизонтальная песколовка; 2 - батарея напорных гидроциклонов; 3 - напорный тонкослойный отстойник; 4 - фильтровальная станция;
5 - блок глубокой очистки от нефтепродуктов
Сточная вода от мойки автомобилей по трубопроводу 6 поступает в горизонтальную песколовку 1. Осадок из песколовки удаляется по трубопроводу 7. Из песколовки сточная вода подается в батарею гидроциклонов 2, работающих с противодавлением на сливах. Нижний слив гидроциклонов по трубопроводу 8 отводится в песковые бункера, а верхний слив - в отстойник 3. Осадок из отстойника 3 периодически отводится по трубопроводу 9, а уловленные нефтепродукты - по трубопроводу 10. Фильтровальная станция 4 состоит из напорных скорых фильтров с двухслойной загрузкой (дробленый керамзит и кварцевый песок) [2,3]. Вода на промывку фильтров подается по трубопроводу 11, а загрязненная промывная вода отводится по трубопроводу 12. Блок глубокой очистки 5 включает либо сорбционные фильтры, загруженные активированным углем, либо установку с мембранными разделителями [6, С.116], [7, С.49]. Очищенная вода по трубопроводу 13 подается в систему оборотного водоснабжения автомойки.
Для совершенствования установок очистки сточных вод от мойки легковых автомобилей необходимы исследования процессов их очистки в напорных гидроциклонах. Исходя из поставленной задачи, проведены исследования на экспериментальной установке, схема которой представлена на рис.2.
Рис. 2- Схема экспериментальной установки
1- напорный гидроциклон; 2 - успокоительная емкость; 3,4 - емкости нижнего и верхнего сливов; 5 - подача стоков на очистку; 6,7 - трубопроводы нижнего и верхнего сливов; 8 - дренаж; 9 - манометр; 10 - пробоотборник
В работе [8, С.56] для очистки сточных вод от взвешенных веществ рекомендуется применять гидроциклоны диаметром от 50 до 250 мм. Для очистки сточных вод от взвешенных веществ КГАСУ рекомендует гидроциклоны диаметром от 40 до 100 мм.
В таблице 1 приведены геометрические характеристики испытанных гидроциклонов.
Таблица 1 - Геометрические характеристики гидроциклонов
Тип Диаметры, мм Угол Высота Общая
гидроцик- гидро- вход-ного верх-него ниж-него конус- цилин- высота
лона циклона патруб-ка слива слива ности, дриче-кой гидро-
град части, циклона,
мм мм
ГЦ-40-1 40 15 10 5 5 40 565
ГЦ-75-1 75 15 20 10 80 815
ГЦ-80-1 80 20 20 10 80 745
ГЦ-100-1 100 20 20 10 100 1120
При проведении опытов давление на входе в гидроциклон контролировалось по показаниям манометра М-1 и варьировалось от 0,3 до 0,6 МПа, а давление на сливах гидроциклона контролировалось по показаниям манометров М-2 и М-3 - от 0,1 до 04 МПа [6, С.116]. Концентрация загрязнений определялась в пробах, одновременно отбираемых из пробоотборников ПР-1 (исходная вода), ПР-2 (очищенная от нефтепродуктов вода) и ПР-3 (очищенная от взвеси вода). Содержание нефтепродуктов в пробах определялось фотокалориметрическим методом, а взвешенных веществ - весовым методом [7, С. 49].
Результаты исследований по очистке сточных вод от мойки легковых автомобилей в напорных гидроциклонах представлены в таблице 2. При проведении опытов концентрация взвешенных веществ в исходной сточной воде находилась в пределах 319-484 мг/л, а нефтепродуктов 25-69 мг/л.
Таблица 2-Результаты испытаний гидроциклонов
Тип гидроциклона Давление, МПа Концентрация взвеси, мг/л Эф-фект очистки от Концентрация нефтепродук-тов, мг/л Эф-фект очист-ки от нефте-
на вхо- давлен в ис- в очи- взвеси,% в ис- в очи- проду-
де в ие ход-ной щен-ной ход-ной щен-ной ктов,
гидро- на сли- воде воде воде воде %
цик-лон вах
1 2 3 4 5 6 7 8 9
0,3 0,1 481 196 59 69 32 54
ГЦ-40-I 0,4 0,1 465 157 66 65 25 62
0,4 0,2 472 188 60 60 26 57
0,5 0,1 484 141 71 51 16 68
0,5 0,2 437 139 68 57 21 63
0,5 0,3 429 149 65 59 24 59
0,6 0,1 456 144 68 64 22 66
0,6 0,2 460 155 66 60 24 60
0,6 0,3 438 161 63 54 24 56
0,6 0,4 453 175 61 53 26 51
0,3 0,1 389 191 51 47 25 47
ГЦ-75-I 0,4 0,1 422 189 55 41 18 56
0,4 0,2 376 187 50 56 27 52
0,5 0,1 385 139 64 59 21 64
0,5 0,2 357 138 61 62 24 61
0,5 0,3 338 148 56 55 24 56
0,6 0,1 361 133 63 50 20 60
0,6 0,2 381 148 61 49 20 59
0,6 0,3 344 141 59 53 24 55
0,6 0,4 353 155 56 64 30 53
0,3 0,1 319 147 54 28 15 46
0,4 0,1 358 146 59 36 16 55
ГЦ-80-I 0,4 0,2 389 183 53 31 16 48
0,5 0,1 406 145 66 37 14 62
0,5 0,2 392 152 63 34 14 59
0,5 0,3 413 169 59 42 20 53
0,6 0,1 385 119 69 39 17 56
0,6 0,2 377 124 67 25 12 52
0,6 0,3 350 122 65 53 27 49
0,6 0,4 374 141 62 40 22 45
1 2 3 4 5 6 7 8 9
0,3 0,1 425 216 49 62 36 42
0,4 0,1 382 183 57 58 28 52
ГЦ-100-I 0,4 0,2 370 186 47 51 28 45
0,5 0,1 327 137 58 55 30 55
0,5 0,2 353 159 55 48 26 46
0,5 0,3 378 181 52 54 31 43
0,6 0,1 394 134 66 68 29 57
0,6 0,2 410 147 64 43 20 53
0,6 0,3 445 169 62 47 24 49
0,6 0,4 376 145 61 58 32 45
Анализ результатов исследований позволяет сделать следующие выводы:
а) эффект очистки сточных вод от взвешенных веществ составил 47-71%, а от нефтепродуктов - 42^68%;
б) увеличение диаметра гидроциклона ведет к снижению эффекта очистки;
в) рост давления на входе в гидроциклон ведет к увеличению эффективности очистки сточных вод, а увеличение противодавления на сливах гидроциклона приводит к ее снижению.
Таким образом, можно считать, что напорные гидроциклоны конструкции КГАСУ эффективно работают при очистке сточных вод от мойки легковых автомобилей. Для установки очистки (рис.1) в качестве рабочего может быть рекомендован гидроциклон марки ГЦ-80-I, обладающий высокой эффективностью.
Список литературы / References
1. Завьялов С.Н. Мойка автомобилей: Технология и оборудование/С.Н. Завьялов. -М.: Транспорт, 1994. -176 с.
2. Канализация населенных мест и промышленных предприятий: справочник проектировщика/ Под. ред. В.Н. Самохина.- М.: Стройиздат, 1981.-639 с.
3. Адельшин А.Б. Энергия потока в процессах интенсификации очистки нефтесодержащих сточных вод: монография: часть 1 «Гидроциклоны»/А.Б. Адельшин.-Казань: КГАСА, 1996.-203 с.
4. Адельшин А.А. Гидродинамическая очистка нефтепромысловых сточных вод на основе применения закрученных потоков: монография /А.А. Адельшин, А.Б. Адельшин, Н.С. Урмитова.-Казань: КГАСУ, 2011.-245 с.
5. Адельшин А.Б. Исследование гидродинамических насадок с крупнозернистой загрузкой для интенсификации очистки нефтесодержащих сточных вод: монография/ А.Б. Адельшин, Н.С. Урмитова.-Казань: КГАСА, 1997. -249 с.
6. Исследование процессов очистки поверхностных стоков / А.Б. Адельшин [и др.] // Вода: химия и экология.-2014.-№8.-С. 113-118.
7. Глубокая очистка сточных вод от мойки легковых автомобилей с применением адсорбционных фильтров / А.В. Бусарев [и др.] //Евразийское научное объединение.-2015.-№10.-С.48-49.
8. Найденко В.В. Применение математических методов и ЭВМ для оптимизации и управления процессов разделения суспензий в гидроциклонах/В.В. Найденко.-Горький: Волго-Вятское книжное издательства, 1976. - 287 с.
Список литературы на английском языке / References in English
1. Zavijalov S.N. Mojka avtomobilej :Tehnologija i oborudovanie [Car wash: Technology and equipment]/ S.N. Zavijalov. - M.: Transport, 1994.-176 P. [in Russian]
2. Kanalizacija naselennyh mest i promyshlennyh predprijatij : spravochnik proektirovshhika [Sanitation of settlements and industrial enterprises: a Handbook of the designer] / Pod. red. V.N. Samohina.- M.: Strojizdat, 1981.-639 P. [in Russian]
3. Adelshin A.B. Jenergija potoka v processah intensifikacii ochistki neftesoderzhashhih stochnyh vod: monografija: chast 1 «Gidrociklony» [The energy flow in the processes of intensification of oil -containing wastewater treatment: monograph: part 1 "Hydrocyclones"]/ A.B. Adelshin .-Kazan: KGASA, 1996.-203 P. [in Russian]
4. Adelshin A.A. Gidrodinamicheskaja ochistka neftepromyslovyh stochnyh vod na osnove primenenija zakruchennyh potokov: monografija [Hydrodynamic cleaning of oil field wastewater on the basis of application of swirling flows: a monograph] /A.A. Adelshin, A.B. Adelshin, N.S. Urmitova.-Kazan: KGASU, 2011.-245 P. [in Russian]
5. Adelshin A.B. Issledovanie gidrodinamicheskih nasadok s krupnozernistoj zagruzkoj dlja intensifikacii ochistki neftesoderzhashhih stochnyh vod: monografija [Hydrodynamic nozzles with a coarse download for intensification of oil-containing wastewater treatment: monograph] / A.B. Adelshin, N.S. Urmitova.-Kazan: KGASA, 1997. - 249 Р. [in Russian]
6. Issledovanie processov ochistki poverhnostnyh stokov [Study of the processes of clearance of surface sewage] / A.B. Adelshin [i dr.] // Voda: himija i jekologija [Water: chemistry and ecology].-2014.-№8.-P.113-118. [in Russian]
7. Glubokaja ochistka stochnyh vod ot mojki legkovyh avtomobilej s primeneniem adsorbcionnyh filtrov [Deep purification of sewage from washing cars with the use of adsorption filters] / A.V. Busarev [i dr.] //Evrazijskoe nauchnoe obedinenie [Eurasian scientific unity]. -2015.-№10.-P.48-49. [in Russian]
8. Najdenko V.V. Primenenie matematicheskih metodov i JeVM dlja optimizacii i upravlenija processov razdelenija suspenzij v gidrociklonah [Application of mathematical methods and computers for optimization and control of separation processes of suspensions in hydrocyclones] / V.V. Najdenko. - Gor'kij: Volgo-Vjatskoe knizhnoe izdatel'stva, 1976.- 287 P. [in Russian]
