CC BY
47
52
Проблематика транспортных систем
Заключение
Обеспечить стабильную, долговременную работу болтов скрепления можно только при периодической подтяжке болтов и проведении плановопредупредительной выправки.
Результаты длительных наблюдений за работой конструкции бесстыкового пути с различными типами промежуточных рельсовых скреплений позволят разработать дифференцированные нормативы технического обслуживания пути с различными видами промежуточных скреплений в зависимости от условий эксплуатации.
Библиографический список
1. Бесстыковой путь и длинные рельсы / В. Г. Альбрехт, Е. М. Бромберг, К. Е. Иванов и др. - М.: Транспорт, 1967. - С. 258.
2. Виногоров Н. П. Некоторые проблемы бесстыкового пути // Путь и путевое хозяйство. - 2000. - №3. - С. 26-27.
Общетехнические и социальные проблемы
УДК 628.3
Д. Н. Бухарина
СНИЖЕНИЕ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ЗА СЧЕТ УТИЛИЗАЦИИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ И ПРИРОДНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ ГИДРОКСИДЫ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И АЛЮМИНИЯ
Рассмотрена возможность применения осадков сточных и природных вод при производстве строительных материалов, а именно: пигмента для глазурей, керамического кирпича, жаростойкого легкого бетона и пенобетона.
осадки сточных и природных вод, железо, алюминий, строительные материалы.
Введение
Технологии утилизации осадков сточных и природных вод с получением полезных продуктов в настоящее время практически не используются в силу многообразия входящих в состав отходов компонентов и их не-изучености. В основном осадки сточных вод размещают на полигоне, а осадки природных вод разбавляют и сбрасывают в водные объекты [1], [2].
2006/3
Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем 53
Таким образом, разработки в области применения осадков различной природы в производстве строительных материалов являются актуальными на сегодняшнем этапе развития общества.
В качестве представительных проб таких осадков были отобраны осадки из отстойников Главной водопроводной станции Санкт-Петербурга и осадок с очистных сооружений комплекса по обмыву подвижного состава железнодорожного транспотра в депо «Металлострой».
1 Исследование химического состава осадков
Изначально был проведен полуколичественный и количественный анализ осадков, результаты которого приведены в таблице 1 (1 - осадок сточных вод, 2 - осадок природных вод).
Преобладание железа в пробе 1 обусловлено тем, что продукты коррозии с металлических поверхностей кузовов вагонов хорошо отмываются кислыми моющими средствами, которые используются в технологии.
ТАБЛИЦА 1. Содержание катионов в пробах осадков, %
№ Fe Cu Ca Al Mg Si P Zn Cr
1 34,5 0,1 0,2 0,2 0,02 2 0,4 0,01 0,002
2 1,7 0,0003 0,1 15 - 7,4 0,1 0,002 0,00004
Продолжение таблицы 1
№ Na Pb Mn Sn As Hg Cd Ni
1 0,2 0,002 0,01 0,01 - 0,0002 0,0006 -
2 - 0,001 - - 0,0005 0,0002 0,0001 -
Высокое содержание в пробе 2 алюминия объясняется тем, что при обработке природных вод для осаждения взвесей в качестве коагулянта используется сернокислый алюминий Al2(SO4)3. Таким образом, при взаимодействии данного реагента с водой в осадок выпадает Al(OH)3.
Затем был определен фазовый состав этих осадков (табл. 2).
ТАБЛИЦА 2. Фазовый состав осадка после выпаривания, %
№ Fe(OH)3 Al(OH)3 SiO2 Органика + ППП
1 50-70 - 25,5 10
2 3,5 31,5 15,6 27
2 Предложения по утилизации осадка природных вод
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2006/3
54
Проблематика транспортных систем
Результаты химического анализа осадка природных вод показали, что в его состав входит большое количество Al(OH)3, поэтому предлагается использовать осадок с водопроводных станций в качестве добавки для получения керамического кирпича повышенной прочности.
Были изготовлены образцы размером 160x40x40 мм с добавлением осадка в количестве 2% по сухому веществу, высушены, затем подвержены термической обработке (обжигу) при температурах 980° и 1020° С. Усредненные результаты испытаний образцов сведены в таблицу 3.
По данным эксперимента можно сделать вывод, что при использовании осадка в количестве 2% по сухому веществу возможно получение кирпича марок 150-200, в зависимости от температуры обжига.
Кроме того, был предложен вариант применения осадка в безобжиговых технологиях - для производства жаростойкого пенобетона и легкого жаростойкого бетона на жидком стекле.
В предложенных технологиях нет необходимости отжимать или обезвоживать осадок (который плохо обезвоживается), что ведет к снижению энергетических и экономических затрат.
ТАБЛИЦА 3. Результаты испытаний образцов керамического кирпича с добавкой осадка природных вод
Вид образца Температура обжига, °С £> в О .о Е А О g к § о к ч о PQ со S о и А Н О О К н о ч С Прочность при изгибе, МПа Прочность при сжатии, МПа Общая усадка, % Цвет лицевой поверхности
Контрольный 1 980 12 1,80 4,53 15,2 6 Красный
Опытный 1 980 10 1,78 4,67 17,2 6 Красный
Контрольный 2 1020 10 1,75 4,78 17,8 8 Темно- красный
Опытный 2 1020 9 1,64 5,12 20,2 9 Темно- красный
Для изготовления блоков верхнего рабочего футеровочного слоя обжиговых вагонеток был разработан состав жаростойкого бетона на основе отходов боя кирпича ОАО «Ломоносовский кирпичный завод», нефелинового шлама ОАО «Металлург» следующего состава: кирпичная крошка нефракционированная (72,07%), нефелиновый шлам (18,01%), жидкое стекло (9%), осадок природных вод (1,5%). Последний вводился для увеличения пластичности и подвижности.
Термостойкость полученных образцов составила 25 воздушных теплосмен.
2006/3
Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем
55
Исходя из полученных результатов, этот состав был рекомендован для футеровки вагонеток на ОАО «Ломоносовский кирпичный завод».
Важной особенностью осадка природных вод является его свойство стабилизировать пену, которая используется при получении жаростойких пенобетонов. Сравнительный анализ с другими стабилизаторами представлен в таблице 4.
ТАБЛИЦА 4. Свойства различных стабилизаторов, используемых при получении жаростойких бетонов
№ п/п Состав стабилизатора Кратность пены Устойчивость пены, ч
1 2 3 4
1 Контрольный, Н2О 9,83 7
2 Жидкое стекло с силикатным модулем 2,56 и плотностью 1,56 1 1
3 Жидкое стекло с силикатным модулем 2,56 и плотностью 1,28 4 5
4 Добавка на основе осадка природных вод 5,4 24
Продолжение таблицы 4
1 2 3 4
5 Нейтрализованный гальваношлам 3,3 7
6 Добавка на основе осадка природных вод, модифицированная жидким стеклом, 1:1 5,0 12
7 Жидкое стекло и нейтрализованный гальваношлам, 1:1 5,6 10
Введение осадка природных вод стабилизирует пену, которая имеет хорошую устойчивость при смешивании трехкомпонентной системы: пены, твердого наполнителя и воздуха.
Устойчивость поризованной жаростойкой бетонной смеси зависит в первую очередь от устойчивости пены. Существует большая проблема устойчивости пены из-за ее разрушения тяжелыми частицами заполнителя. Процесс синерезиса (саморазрушения) пены при введении различных стабилизаторов тоже происходит по-разному. В ходе исследований было установлено, что наибольшую устойчивость во времени имеет осадок природных вод, устойчивость пены достигает 24 часов, что можно объяснить полимерной структурой Al(OH)3.
Были определены прочности жаростойкого пенобетона с добавкой осадка природных вод на третьи сутки после сушки и обжига на образцах
жаростойкого пенобетона плотностью р = 700 кг/м (табл. 5).
ТАБЛИЦА 5. Результаты испытаний образцов жаростойкого пенобетона
Стабилизатор
Прочность пенобетона, МПа/%
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2006/3
56
Проблематика транспортных систем
Монт в возрасте 3 сушки п ажная суток (после ри 100°С) Эксплуатационная (после обжига при 1000°С)
при изгибе при сжатии при изгибе при сжатии
Раствор пенообразователя без стабилизатора (контрольный образец) 0,43/100 1,32/100 1,4/100 3,7/100
Добавка на основе осадка природных вод 0,5/116 0,8/68 1,8/128 3,2/86
Добавка на основе осадка природных вод с жидким стеклом, 1:1 1,4/193 1,48/112 3,9/278 4,0/108
Наибольшая прочность пенобетона наблюдалась при сочетании жидкого стекла с коллоидным осадком водоподготовки. Данный эффект достигался тем, что осадок водоподготовки давал устойчивую пену, а введение жидкого стекла обеспечивало получение твердых спекшихся оболочек пор после обжига.
3 Предложения по утилизации осадка сточных вод
При обмывке наружных поверхностей железнодорожного транспорта образуется достаточно большое количество твердых отходов - механически обезвоженных осадков с очистных сооружений регенерации моющих растворов [3].
По массе такого осадка может образовываться до 5 кг от одного вагона. Таким образом, в год на одной мойке подвижного состава железнодорожного транспорта может образовываться от 50 до 100 тонн твердого осадка (влажностью 70%).
Известно, что для повышения прочностных свойств кирпича в шихту можно вводить оксиды железа [4]. В данном случае, учитывая химический состав, предлагается использовать указанный осадок, который стабилизируется путем сушки или обжигается при температуре 700°С. Для проведения лабораторных технологических исследований по получению лицевого кирпича на основе кембрийской глины были выбраны составы опытных масс с содержанием продукта после стабилизации 1, 3, 5, 7 и 10% сверх 100%. Обжиг образцов проводился при температуре 1000°С в лабораторной печи. Результаты эксперимента приведены в таблице 6.
ТАБЛИЦА 6. Результаты испытаний образцов керамического кирпича с добавкой осадка сточных вод
Массовое содержание добавки, сверх 100% Водопоглоще- ние, % Плотность, г/см3 Общая усадка, % Прочность при изгибе, МПа Прочность при сжатии, МПа
Базовый 7,6 1,94 7,7 7,0 12,4
2006/3 Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем
57
Массовое содержание добавки, сверх 100% Водопоглоще- ние, % Плотность, г/см3 Общая усадка, % Прочность при изгибе, МПа Прочность при сжатии, МПа
состав
1 6,7 1,9 7,9 7,1 14,0
3 6,0 1,86 9,5 8,1 12,8
5 5,5 1,77 10,0 7,2 12,8
7 6,8 1,74 7,5 5,5 15,0
10 8,2 1,68 6,25 5,3 14,0
Анализируя полученные данные, следует отметить, что наиболее рациональным следует считать добавку продукта от 3 до 5 %, т. к. при этом варианте прочностные свойства образцов увеличились от 5 до 15%, а водопоглощение снизилось на 2%. Меньшее количество добавки практически не меняет физико-механических характеристик образцов, а большое снижает прочность при изгибе и увеличивает водопоглощение. Таким образом не только решается проблема утилизации отхода, но и улучшаются характеристики керамических материалов.
Кроме того, проводились лабораторные исследования возможности использования осадка при получении пигмента для окрашивания глазури, разработке строительных материалов на основе цементного вяжущего, в частности при производстве окрашенных пенобетонов, а также для разработки цементсодержащих композиций, твердеющих при отрицательных температурах.
Испытания показали, что данный осадок оказывает положительное влияние на характеристики исследованных образцов.
Заключение
Показана возможность получения строительных материалов с использованием отходов производства взамен невозобновляемых природных сырьевых ресурсов. Таким образом можно снизить антропогенную нагрузку на окружающую среду путем использования осадков сточных и природных вод при получении строительных материалов с улучшенными физико-механическими характеристиками. При этом происходит экономия невозобновляемых природных ресурсов (песка, глины, природного газа, пресной воды), а также исключается необходимость высвобождения земель под полигоны и могильники, которые больше не требуются.
Библиографический список
1. Обработка алюминийсодержащих осадков природных вод // Современные технологии и оборудование для обработки воды на водоочистных станциях / Департамент жилищно-коммунального хозяйства Госстроя; НИИ коммунального водоснабжения и очистки воды. - М., 1997. - С. 75-79.
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2006/3
58
Проблематика транспортных систем
2. Совместная обработка осадков сточных вод и осадков, образующихся на водопроводных станциях / С. В. Яковлев, Б. А. Ганин, А. С. Матросов, Б. М. Кольчугин // М.: Стоийздат, 1990. - 104 с.
3. Проектирование очистных сооружений водоотводящих систем. Обработка осадка сточных вод: Метод. указания. - Горький: ГИСИ им. В. П. Чикалова, 1986. -С. 51-54.
4. Абу-Хасан Махмуд. Управление свойствами керамического кирпича на базе техногенного отощителя с учетом представлений о природе контактных фаз: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук. - СПб.: ПГУПС, 2004. - 46 с.
УДК 004 В. Л. Дашонок
ВЫБОР НАИЛУЧШЕГО УЗЛА ДОСТУПА В БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЯХ С ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТЬЮ МОБИЛЬНЫХ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ
Рассматривается проблема выбора наилучшего узла с точки зрения минимального времени передачи кадра средней длины. Предлагается метод выбора точки доступа, учитывающий ширину полосы пропускания в выделенном канале и уровень сигнала между мобильным абонентом и точкой доступа.
беспроводные сети, точка доступа, пропускная способность канала, время передачи кадра.
Введение
Локальные беспроводные сети стандарта 802.11 приобретают все большую популярность благодаря тому, что они работают в нелицензируемых диапазонах радиочастотного спектра и их развертывание не требует больших затрат времени и средств. Появление множества устройств, поддерживающих технологию Wi-Fi, дает свободу выбора и возможности для экономии различным категориям пользователей. Локальные беспроводные сети обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными проводными сетями:
■ для работы в сети абонент не обязан находиться за рабочим столом или рядом с розеткой локальной сети. Он может свободно перемещаться в области покрытия;
■ на новом месте значительно дешевле развернуть локальную беспроводную сеть, чем традиционную проводную.
Однако количество пользователей, работающих в нелицензируемом диапазоне частотного спектра, с каждым днем становится все больше. Поэтому весьма важной оказывается проблема, связанная с тем, каким способом беспроводное устройство выбирает узел доступа для установки связи. В беспроводной сети каждое мобильное устройство поддерживает связь с
2006/3
Proceedings of Petersburg Transport University
