CC BY
13
УДК 629.45.048
Ю. И. Матяш, О. В. Гателюк, О. С. Томилова, В. В. Томилов
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЙ ЖИДКОСТИ В УФ-СТЕРИЛИЗАТОРЕ
МОДЕРНИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
В статье приведены математические модели течения жидкости в УФ-стерилизаторе с концентрично установленными патрубками модернизированной системы водоснабжения пассажирского вагона, позволяющие определить поле скоростей вращательной составляющей скорости и оценить степень ее затухания в зависимости от геометрии камеры обеззараживания, входного давления в системе водоснабжения и свойств жидкости. Найдены точные решения уравнений Навье - Стокса для вращающейся жидкости между неподвижными цилиндрами бесконечной длины и ограниченными фиктивными детерминированно вращающимися крышками при условии пуазейлевого осесимметричного течения. Решение в явном виде содержит произведение цилиндрических функций Бесселя и гиперболических функций.
Согласно стратегии инновационного развития ОАО «РЖД» на период до 2015 г. («Белая книга» ОАО «РЖД») железнодорожный транспорт должен стать лидирующим видом транспорта, в том числе по экологической безопасности, в пассажирских перевозках. Цель инновационного развития ОАО «РЖД» направлена на достижение параметров экологической безопасности, определенных транспортной стратегией Российской Федерации на период до 2030 г., стратегией развития железнодорожного транспорта до 2030 г. и стратегией развития холдинга «РЖД» на период до 2030 г. и основных приоритетов его развития на среднесрочный период до 2015 г.
Стратегические ориентиры компании в области экологии к 2015 г. предусматривают внедрение эффективных ресурсосберегающих природоохранных технологий и экологически чистых материалов, рациональное использование природных ресурсов и повышение экологической безопасности и социальной ответственности деятельности компании. Ожидаемым результатом, который будет достигнут в процессе реализации экологической стратегии, является формирование имиджа экологически ответственной компании.
Согласно программе «Чистая вода» повышение качества централизованного водоснабжения до уровня, достигнутого западноевропейскими странами, позволит населению использовать водопроводную воду и не прибегать к использованию бутилированной воды.
В то же время вода, поступающая к потребителю в пассажирских вагонах, подверженная вторичному загрязнению [1], не всегда отвечает требованиям по эпидемиологической безопасности. Поэтому разработка устройств очистки воды в пассажирских вагонах является весьма актуальной задачей.
В работах [2 - 4] приводятся решения указанной выше проблемы, заключающиеся в установке модернизированного устройства ультрафиолетовой (УФ) стерилизации в водоналивную трубу [5]. Однако в настоящее время отсутствует математическая модель, позволяющая за малое время выполнить предварительную оценку работоспособности устройства.
Исследованием динамики жидкости занимались такие зарубежные ученые, как Л. Эйлер, Д. Бернулли, Ж. Лагранж, А. Навье, Г. Стокс, Г. Ламб, Л. Прандтль, Л. Милн-Томсон, Г. Гельмгольц, А. Пуанкаре, Ж. Пуазейль, О. Рейнольдс, Н. Куэтт, Ф. Циглер, Дж. Бэтчелор, Г. Бирхгоф и др. Численным решением уравнений гидрогазодинамики занимался Дж. Роуч.
Образование по гидромеханике в нашей стране следует традициям Н. Е. Жуковского и С. А. Чаплыгина. Их последователями можно назвать классиков российской науки Н. Е. Кочина, И. А. Кибеля и Н. В. Розе, Л. Г. Лояцинскиого, Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшица, Л. И. Седова, С. А. Христиановича, М. А. Лаврентьева и Б. В. Шабата и др.
К наиболее близким моделям, в которых используются аналитические выражения, можно отнести гидродинамические расчеты распределения скоростей в трубах различного сечения при заданном градиенте давления вдоль оси, вращающихся жидкостях, коаксиальных
цилиндрах (и эллипсоидах), вращающихся с постоянными скоростями (одинаковыми и разными, в том числе в разных направлениях), и в вихревых трубах, основанных на эффекте Ранка и применяемых для охлаждения и подогрева, в том числе жидких сред.
Из всего многообразия методов для расчета движения жидкости в УФ-камере стерилизатора могут быть применены общие методики расчета, в которых жидкость представлена вязкой несжимаемой средой с наложением граничных условий, связанных с геометрией камеры и свойством «прилипания» жидкости, и начальных условий, формируемых тангенциальными входом и выходом.
Внутренне рабочее пространство УФ-стерилизатора представляет собой две концен-трично расположенные цилиндрические поверхности конечного размера: кварцевый чехол и противоположная поверхность корпуса, закрытые с обеих сторон плоскими поверхностями.
В общем случае задача сводится к гидродинамическому расчету несжимаемой вязкой жидкости между двумя коаксиальными цилиндрами с общей осью г и радиусами Я1 и Я2 соответственно (рисунок 1). Каждая частица жидкости в определенный момент времени обладает скоростью V, которую можно разложить на составляющие и уг, а также пространственными координатами.
При формировании модели используются следующие допущения. В расчете не учитывается наличие внутренних крепежных элементов, интенсивно перемешивающих потоки жидкости, и поверхности имеют простые геометрические формы, а формируемая модель является стационарной, так как переходный процесс заполнения камеры УФ-стерилизатора значительно меньше основного времени заполнения бака. Цилиндры принимаются бесконечной длины, следовательно, краевыми эффектами «прилипания» жидкости на концах можно пренебречь. Действие силы тяжести не учитывается. Модель является изотермической, поэтому уравнение теплового баланса исключено из расчета.
Рисунок 1 - Расчетная схема устройства в цилиндрических координатах (а) и ее поперечное сечение (б)
Используя одну из гипотез Г. Бирхгофа об интуитивном определении топологии течения, вызванного симметричным воздействием [6], полагаем, что постоянный градиент давления вызывает симметричный эффект, проявляющийся в данном случае в отсутствии радиального компонента скорости уг и наличии только тангенциального уф, зависящего от координаты г.
С учетом указанных допущений компонент уф известного дифференциального уравнения Навье - Стокса, описывающего состояние среды в цилиндрических координатах, приведенного к каноническому виду, имеет вид:
Эг2 г дг г2 Ур г
где р - плотность среды; р0 - давление;
V - кинематическая вязкость.
Полученное неоднородное линейное дифференциальное уравнение второго порядка (1) является уравнением Эйлера [7], решение которого находится путем ввода новой независимой переменной, а затем - в виде суммы общего и частного решения полученного неоднородного:
V Схг + Сг- + 1п г • г1 рГ. (2)
г г 2 vp
Постоянные С1 и С2 определяются из граничных условий «прилипания» жидкости к поверхностям цилиндров:
у(г = Я1) = у(г = ^2) = 0. Подставляя граничные условия для скорости жидкости, получим:
С1Я1 + С2— + 1п Я1 ■ Я^ рр0 = 0;
(3)
Я
С^2 + С
1 ~я
+ 1п Я2 ■ Я2
2 vp
1 ро_
2 vp
(4)
= 0.
Точное решение уравнения движения жидкости между неподвижными коаксиальными цилиндрами бесконечной длины под действием постоянного давления, приводящего во вращение жидкость, имеет вид:
V) = 2 Р
т 2 vp
\ г
Я2 1п Я2 - 1п Я
Я2
+1п Я1
V Я
Я
г +
„ 1п Я2 - 1п Я, Яп
Я
V Я
Я
— + 1п г ■ г г
(5)
Эпюра распределения скоростей между стенками цилиндров для различных величин давления р0, г/(см • с2) приведена на рисунке 2,а. Геометрические размеры внутреннего цилиндра Я1 = 5 см, внешнего - Я2 = 10 см. Плотность р = 0,9982 г/см , кинематическая вязкость воды V = 0,010 см /с.
Величину г = Я3, в которой скорость v(p принимает максимальное значение, определим из условия равенства нулю производной vф:
1 р0_ 2 vp
\ г
Я2 1п Я2 - 1п Я
Я2
Я
^ + 1п Я1
Я12 Я2
„ 1п Я2 - 1п Я
Я 2 1
Я
Я12 Я2
-1 +1 + 1п г
г2
0.
(5)
Из уравнения (5) видно, что при заданной топологии величины вязкости, плотности и давления не влияют на кривую распределения изменения скорости по радиусу, т. е. максимум скорости всегда располагается на одном и том же расстоянии.
см/с
300
200
V,
Ф 100
✓ / / ! ■ ' V
/ ! / / : ^
! / /// // / Ч Ро =
' / а/ I X
К.'-""
V,
Ф тах 10
7,5
см/с
200 2
100
200
300
Р о = 5 г/ (см V с2 )
5 6 7 8 см
/ Я 3 = 7,22 см
10
см
10
а б
Рисунок 2 - Эпюры распределения скоростей (а) и ускорений (б) потоков между стенками цилиндров
Уравнение (5) относится к нелинейным трансцендентным, и его решение может быть найдено одним из численных методов, например, методом Рунге - Кутта четвертого порядка с помощью встроенной функции программы МаШСАБ. Корень уравнения (5) Я3 = 7,22 см (рисунок 2,б).
С определенным допущением полученная эпюра распределения скорости справедлива для тангенциального ввода, где градиент давления совпадает с его плоскостью. Между вводами давление направлено преимущественно вдоль оси стерилизатора, поэтому тангенциальная составляющая скорости будет снижаться при удалении от ввода и вывода.
Для определения характера вращательного движения между коаксиальными цилиндрами ограничим их по оси г таким образом, что нижняя и верхняя поверхности приводятся во вращение (рисунок 3,а). Для реализации движения воды в тангенциальных вводах примем величину угловой скорости вращения зависящей от радиуса таким образом, что ее распределение совпадает с эпюрой скоростей между стенками цилиндров при бесконечной длине. Особенностью данной модели является отсутствие давления, так как оно заменяется фиктивной скоростью указанной выше поверхности.
2 1.6 1.2
0.
/со
Первый корень
Второй
Третий
\ ( _ )= А • Я1) х У1 № ■ Я2 ) _ 1
1 У1 (уРС • Я) А (,/_С ■ Я2)
2
I_|_Ц
С1
Рисунок 3 - Расчетная схема (а) определения поля скоростей между коаксиальными цилиндрами; график функцииАО) (б)
С учетом предыдущих и вновь обозначенных допущений уравнения Навье - Стокса в полярных координатах для компонента уф преобразуются следующим образом:
V
ф
2
г
0
5
6
7
8
г
0.4
00
2
40
41
6
_ 0.4
_ 1
_ 2
б
а
(-л!
д 2иР
1 дир д \
V
дг г дг д2*
= 0
Уравнение (6) выполняется тождественно без учета коэффициента вязкости V. Так как распределение скорости жидкости не зависит от вязкости, то такое распределение может иметь и идеальная жидкость, не обладающая вязкостью по определению. Уравнение (6) является дифференциальным уравнением в частных производных. Для его решения воспользуемся одним из распространенных методов решения уравнений математической физики - методом разделения переменных [8], при котором точное решение находится мультипликативным методом в виде произведения функций разных аргументов vф=g(г)•^(z):
с"
Ъгг
+
1 V
1
) г V(г) г2 У(2)
(7)
Левая часть равенства (7) зависит только от переменной г, а правая - от 2. Это возможно лишь при одновременном выполнении условия равенства левой и правой частей произвольной постоянной С1. После преобразования вновь полученных уравнений из (7) и приведения их к каноническому виду имеем:
г2-д'гг + г-д'г +
л
-С
г 2 -1
д(г) = 0;
у + С -у( 2) = о
(8) (9)
Уравнение (8) является дифференциальным уравнением Бесселя, (9) - уравнением свободных колебаний. Общим решением полученных уравнений является множество семейств решений, зависящих от значения неопределенного коэффициента С1, среди которых по результатам анализа подходит только одно:
г,2) = ^) + СзоИ(х)]хС31 (уР-СГ г) + ОД (УР-С! - г)], (10)
где 31(2), - функции Бесселя первого и второго рода соответственно.
Неопределенные коэффициенты С1 - С5 находятся из граничных условий «прилипания» жидкости на стенках коаксиальных цилиндров, а также на нижней и верхней крышках, имеющих координаты Z1 и Z2 и вращающихся с детерминированными скоростями с максимумом на радиусе Я3 (Я3 = 7,22 см, для Я1 = 5 см и Я2 = 10 см) соответственно:
V, [ г = Я1,2 е( Zl, Z 2) ] = 0; Я2,2 е( Zъ Z2)] = 0;
V [ г
Рг = Я3,2 = ^ ] = ир
J ртах ■
Я, 2 = ^ ] = и
ир[г = Я3,2 = Z2] - ртах-
(11)
(12)
С учетом граничных условий (11) и (12), опуская промежуточные преобразования, неопределенный коэффициент С1 может быть найден из следующего выражения:
31 (У-С1-Я) х 7 (уР-с!-Я2)
1
(13)
71 (уР-Сг Я1) 31 (уР-СГ Я2) решение которого возможно найти лишь численным методом и при известных Я1 и Я2, для чего воспользуемся графическим способом отделения корней.
Для Я1 = 5 и Я2 = 10 график функции У(С1) приведен на рисунке 3,б, из которого видно, что на интервале [0;2] имеются три корня. Определение первого корня на интервале [0,6; 0,65] итерационными методами Рунге - Кутта четвертого порядка и Ньютона дает значение С1 = 0,639.
V
г
При подстановке первого корня (С1 = 0,639) эпюра распределения скоростей между стенками цилиндров для произвольной координаты г выглядит, как на рисунке 4, а.
1\
УФ(г)
V фтах V 1 1
/ 1 1 1 1 1 Я3 1 Я2 \
5 6 7 8 см
Уф(г)
\
\
5 6 7 8 с м /
Уф(г)
/ / \
5 6 7 8 \ с м /
а б в
Рисунок 4 - Эпюры распределения скоростей между стенками цилиндров для неопределенного коэффициента
С1 = 0,639 (а); 1,262 (б) и 1,889 (в)
Необходимо отметить, что при подстановке второго и последующих корней С1 (рисунок 4,б,в) для любых Я1 и Я2 детерминированное распределение скорости уф поверхностей, ограничивающих концентричные цилиндры, принимает отрицательные значения. Эпюра на рисунке 4,б возможна только при значительных скоростях, когда возникает обратный центральный продольный поток, закручивающийся в противоположную сторону. Последнее характерно для вихревых труб, циклонов и других устройств. Третья эпюра (см. рисунок 4,в) с физической точки зрения течения жидкости не имеет смысла. Для расчета предлагаемой модели необходимо использовать только первый корень.
Опуская промежуточные расчеты по определению неопределенных коэффициентов, частное решение уравнения (10) при выполнении условия (13) выражается зависимостью (14).
Эпюра распределения максимумов скоростей между фиктивными поверхностями, ограничивающими цилиндры, с координатами 2\ = 1 см и = 100 см и максимумами скоростей Уф тах! = Уф тах2 = Ю см/с приведена на рисунке 5,а.
vф тах
Уф тах = 1С см/с Уф тах2 10 с! л/с
Zl
10
20 30
40
50 г
60
70
80
см
100
б
Рисунок 5 - Эпюра максимумов (а) и поле (б) скоростей между поверхностями, ограничивающими цилиндры
Равенство скоростей входного и выходного патрубков возможно при идеальной и полностью симметричной геометрии; однако на практике такого быть не может. Эпюра распределения максимумов скоростей между поверхностями, ограничивающими цилиндры с разными скоростями уф тах1 = 10 см/с и уф тах2 = 5 см/с, приведена на рисунке 6.
1.5
2
0
- 0.5
- 2
Г
г
1
а
Мг, г ) =
^шах2 ^шах1
вИ ( Х2Л1\С\
(ршах1
вИ (
вИ () вИ ()х СИ ()-сЬ ()х вИ ( )
X
V
^шах2 Vjшax1
ВИ (
хсИ ()х вИ (гЩ ) + ■
вИ (
и( И7ГЛ сИ (^ )х вЬ (г^^С^) сИ ()—
х сИ (гЩ)
х
X
/1 ({-С • г)
у (Т-С • г)
ь (Т-С • ^э)
1 х У (у1-С~1 • Я2 )
У (У1-С~1 • Яэ )х /1 (У1-С1 • Я2)
У
(уРС • Яэ)
1 х /1 (лРС • Я) /1 (Т-С • Яэ )х У1 (у1-С1 • Я1)
(14)
шах
X 1? , — 1 П плл/п
у(р шах 1 а
VФ ша х2 = 5 см/с
1 10. 20. 30 40. 50
60
70
см
100
б
Рисунок 6 - Эпюра максимумов (а) и поле (б) скоростей между поверхностями, ограничивающими цилиндры и
вращающимися с разными скоростями
Кроме того, возникает вопрос о достаточности установки только одного концентричного патрубка (или входного, или выходного) для формирования закрученного потока. При этом максимум скорости будет приходиться на тот патрубок, что установлен концентрично, и ее нулевое значение - на конец без «закрутки». Распределение скоростей для такого режима показано на рисунке 7.
На рисунке 8 приведено распределение максимумов скоростей между поверхностями, ограничивающими цилиндры и вращающимися в противоположных направлениях.
Как указывалось выше, при значительном давлении в области тангенциального завихри-теля формируется обратный поток вдоль УФ-лампы, имеющий вращение в обратную сторону. Настоящая модель позволяет моделировать несмотря на отсутствие учета продольной и радиальной составляющей скорости, такой вид течений и отображает степень затухания скоростей вихрей вдоль оси (рисунок 9).
Функция (14) двух переменных г и г с геометрической точки зрения представляет собой
г
г
а
поверхность, расположенную в трехмерных координатах, с физической - поле скоростей. Влияние расположения патрубков на поле скоростей приведено на рисунках 5 - 9,6.
"Ф тах
VIII \ V.. „.1 = 1 0 см/с
Ф 1
тах2 = 0
Vф
-Zl
¿2
100
1 10 20 30 40 50 60 70
см
100
а б
Рисунок 7 - Эпюра максимумов (а) и поле (б) скоростей с одной вращающейся и одной неподвижной поверхностями, ограничивающими цилиндры
"Ф тах
10
см/с
6 4 2 0 - 2
- 4 -6
- 8 -10
Д^Ф тах1 = 10 см/с
¿2
¿1
1А А.
^Ф тах2 см/ с
1 10 20 30 40 50. 60 70. 80.
г -►
а
см
100
б
Рисунок 8 - Эпюра максимумов (а) и поле (б) скоростей между поверхностями, ограничивающими цилиндры и вращающимися в противоположных направлениях
15 см/с
1
5
"ф тах
-5 -10
Я2
Я! Яз \
см
10
^ V
ф
г
а б
Рисунок 9 - Эпюра максимумов (а) и поле (б) скоростей между поверхностями, ограничивающими цилиндры, вращающимися в противоположных направлениях со встречными внутренним и внешним вихрями
Г
г
0
г
5
6
7
По результатам анализа математических моделей для модернизированных УФ-стерилизаторов пассажирских вагонов железнодорожного транспорта можно сделать следующие выводы.
Модель позволяет оценить степень снижения вращательной (тангенциальной) составляющей скорости вдоль камеры обеззараживания; определить рациональную длину УФ-стерилизатора, обеспечивающую высокую степень очистки в соответствии с условиями, характерными для систем водоснабжения на железнодорожном транспорте.
При проектировании УФ-стерилизатора его верхний патрубок должен быть выполнен концентрично и установлен таким образом, чтобы формировать вращение потока воды в том же направлении, что и нижний.
Модель на основе точного расчета позволяет визуализировать поле скоростей течения, количественно оценить изменение вращательной составляющей скорости для заданных геометрических параметров УФ-стерилизатора, давления воды, рассчитать среднюю скорость и определить напор и расход воды. Кроме того, имеется возможность аналитического описания распределения скоростей в устройствах со встречными течениями жидкости.
Разработанные модели необходимы для предварительного формирования геометрии камеры обеззараживания УФ-стерилизатора, реализуемого в программе Solid Works для оценки эффективности устройства [9]. Такой подход весьма востребован, поскольку метод конечных элементов требует больших затрат труда и времени [10].
Отличительной особенностью модели является возможность учета вращения стенок коаксиальных цилиндров в любых направлениях и при любых скоростях, что не может быть реализовано методом конечных элементов.
Результаты исследований с достаточной степенью точности согласуются с экспериментальными данными, полученными на лабораторном стенде, реализованном на кафедре «Вагоны и вагонное хозяйство» Омского государственного университета путей сообщения.
Согласно проведенным исследованиям применение УФ-стерилизаторов с тангенциальной составляющей скорости движения жидкости позволяет снизить мощность УФ-лампы, уменьшить габариты устройства и обеспечить высокую степень очистки однократным пропусканием жидкости по сравнения с типовыми конструкциями.
По предварительным экономический расчетам отказ от использования в пассажирских вагонах бутилированной питьевой воды в пользу применения предлагаемой системы водоснабжения позволяет достичь значительного экономического эффекта и в кратчайшие сроки окупить вложенные инвестиции, что является критерием инновационности.
Предлагаемая модель может быть использована при проектировании проточных стерилизаторов с концентрично установленными фланцами и для других отраслей народного хозяйства.
Список литературы
1. Матяш, Ю. И. Устройства по предотвращению появления вторичного загрязнения питьевой воды в пассажирских вагонах дальнего следования [Текст] / Ю. И. Матяш, О. С. Томилова // Инновационные проекты и новые технологии в образовании, промышленности и на транспорте / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2010. - С. 115 - 122.
2. Матяш, Ю. И. Устройство для обеззараживания воды в пассажирских поездах дальнего следования [Текст] / Ю. И. Матяш, О. С. Томилова // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2010. - № 4. - С. 23 - 27.
3. Матяш, Ю. И. Применение ультрафиолетовых стерилизаторов для обеззараживания воды в пассажирских поездах дальнего следования [Текст] / Ю. И. Матяш, О. С. Томилова // Инновации для транспорта / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2010. - Ч. 2. - С. 176 - 180.
4. Матяш, Ю. И. Моделирование процессов протекания жидкости в ультрафиолетовом стерилизаторе модернизированной системы водоснабжения пассажирского вагона [Текст] /
Ю. И. Матяш, О. С. Томилова, В. В. Томилов // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2011. - № 2. - С. 16 - 21.
5. Пат. 88327 Российская Федерация, МПК В 61 D 35/00. Водоналивная система пассажирского вагона [Текст] / Ю. И. Матяш, О. С. Мотовилова (Россия). - № 2009127020/22; Заявлено 14.07.2009; Опубл. 10.11.2009 // Открытия. Изобретения. - 2009. - № 31. - 3 с.
6. Бирхгоф, Г. Гидродинамика. Методы. Факты. Учебное подобие [Текст] / Г. Бирхгоф / М.: Иностранная литература, 1963. - 244 с.
7. Зайцев, В. Ф. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям [Текст] / В. Ф. Зайцев, А. Д. Полянин. - М.: Физматлит, 2001. - 576 с.
8. Зайцев В. Ф. Метод разделения переменных в математической физике. Учебное пособие [Текст] / В. Ф. Зайцев, А. Д. Полянин // Российский гос. пед. ун-т им. А. И. Герцена. -СПб, 2009. - 92 с.
9. Томилова, О. С. Расчет эффективности УФ-стерилизатора модернизированной системы водоснабжения пассажирского вагона [Текст] / О. С. Томилова // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2012. - № 3. - С. 47 - 54.
10. Маслов, Г. П. Аэродинамические показатели токоприемников скоростного электрического подвижного состава [Текст] / Г. П. Маслов, М. А. Дятлова // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2010. - № 1. - С. 20 - 25.
УДК 504.4054:628
Е. А. Руш, М. В. Обуздина
СОЗДАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ АДСОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ ЦЕОЛИТОВ ВОСТОЧНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД В ЛОКОМОТИВНЫХ ДЕПО
В статье приводятся результаты исследований по созданию адсорбентов на основе модификации природных цеолитов Холинского месторождения Восточного Забайкалья, эффективных по отношению к извлечению нефтепродуктов из растворов; изучения закономерностей и механизмов протекающих процессов и установления количественных характеристик адсорбции в целях практического применения для очистки сточных вод в локомотивных депо.
Железнодорожный транспорт является одним из основных источников загрязнения окружающей среды. На предприятиях железнодорожного транспорта выполняются различные технологические процессы мойки оборудования, подвижного состава и его узлов в процессе эксплуатации и ремонта, в которых используется вода, что определяет образование сточных вод, содержащих значительные концентрации нефтепродуктов, кислот, щелочей, моющих веществ, антисептиков, фенолов, солей тяжелых металлов и многих других сопутствующих компонентов органического и неорганического происхождения. Технология очистки таких стоков представляет собой довольно сложный процесс. Расход сточных вод на различных предприятиях железнодорожного транспорта колеблется от 200 до 4000 м3/сут без учета такого же количества ливневых стоков с составом загрязнений, практически аналогичных составу промышленных сточных вод.
Стратегией развития железнодорожного транспорта до 2015 г. предусмотрена программа реализации комплекса природоохранных мероприятий, направленных на снижение техногенной нагрузки на объекты окружающей среды и уменьшение экологических рисков производственной деятельности предприятий отрасли на основе разработки технологий обезвреживания образующихся жидких нефтесодержащих отходов и сточных вод, так как в настоящее время не во всех случаях проводимых процессов многоступенчатой очистки сточных вод качество очищенных потоков удовлетворяет установленным требованиям [1].
