CC BY
88
УДК504.06; 628.4 Доц. Л.1. Челядин1, канд. техн. наук;
1 2 доц. Л.1. Григорчук, канд. пед. наук; мол. наук. ствроб. В.Л. Челядин ;
доц. П.Д. Романко1, канд. хм. наук.
ТЕОРЕТИЧН1 ТА ПРАКТИЧН1 АСПЕКТИ ФВИКО-ХШ1ЧНОГО ОЧИЩЕНИЯ СТ1ЧНИХ ВОД ФШЬТРУВАННЯМ ЧЕРЕЗ ВУГЛЕЦЕВО-М1НЕРАЛЬН1 МАТЕР1АЛИ ТА ЙОГО МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ
Наведено основш чинники забруднення довкiлля та 1'хнш загальний обсяг i на особу в Укршш, областях за 1995-2008 рр. На основi теоретичних дослщжень проце-су очищення спчних вод методом фшьтрацп розроблено математичну модель вщдь лення механiчних домшок i розчинних шкiдливих компонентiв. Результати практич-них випробувань з очищення спчних вод рiзних об'eктiв тдтверджують адекватнiсть розрахованих оптимальних параметрiв очищення, як1 дають змогу досягати в основному нормативних показниюв iз вмiсту забруднювальних компонентiв, що тдвищу-ватиме рiвень еколопчно'1 безпеки об'екпв.
Об'ем твердих техногенних в1дход1в, як утворюються на прничих та енергетичних об'ектах, е найбшьшою, а стушнь iхнього перероблення, утиль зацii - недостатня, що приводить до забруднення довкшля [1]. Зростання об-сяпв використання природних ресурсiв та iх зменшення зумовлюе реалiзацiю стратегii i тактики невиснажливого природокористування та постшного контролю за змiнами у ходi природних i антропогенних процешв[2]. У публжаци [3] основними чинниками еколоично!" небезпеки вважають: твердi техногенш вiдходи (золошлаки i шлами водоочищення та флотацii), забрудненi стiчнi води та викиди в атмосферу забруднень з вщхщними газами промислових шдприемств та транспорту, а 1'хнш обсяг наведено в табл. 1 i на дiаграмах та графiках, зпдно з даними [4, 5].
Табл. 1. Утворення та наявтсть золошлакових 11-111 класу вьдходьв
Показники Р1К
1995 2000 2005 2006 2007 2008
Утворено золошлаку, тис. т. 1474,7 1125,8 853,4 1077,2 1037,1 1038,7
Наявнiсть, всього, млн т 46,05 47,1 47,85 48,86 49,78 50,7
Наявтсть, тис. т. 40,6 45,8 48,9 51,2 55,0 56,8
Утворення 1-111 класу, тис. т. 16,5 15,4 20,5 12,4 9,8 8,0
Використання, тис. т. 321,1 77,5 103,4 71,0 114,9 118,8
Використання, знешкодження 5,7 5,1 11,6 10,8 9,5 7,8
Залишок, тис. т. 1153,6 1048,3 750,0 1006,2 922,2 919,9
У публшаци [3] загальний показник кшьюсно1" оцшки чинникiв еколо-пчно1" безпеки об'екта, який названо "штегральний показник екологiчноi безпеки" (1ПЕБО), запропоновано визначати в балах. Важливим чинником забруднення довкiлля е скиди промисловими шдприемствами стiчних вод, як впливають на гiдросферний фактор еколопчно!' безпеки, а, вiдповiдно, i на 1ПЕБО об'екта, регiону. Запровадження природоохоронних заходiв (нових
1 1вано-Франшвський нацюнальний техшчний ушверситет нафти 1 газу
2 Прикарпатський нацiональний ушверситет iменi Василя Стефаника
технологiй уташзаци вiдходiв, водогазоочищення, вдосконаленого обладнан-ня та ш.) приводить до зменшення обсягу забруднювальних компонентiв, що надходять у довкшля, а тому 1ПЕБО об'еклв пiдвищиться.
60 т
1995 2000 2005 2006 2007 2008 Рис. 1. Динамжа змши кiлькостi золошлашв в 1вано-Франшвськш областi
(1995- 2008 рр.)
60"]
1995 2000 2005 2006 2007 2008 Рис. 2. Дiаграма вiдходiв 1-Ш класу в 1вано-ФраншвськШ областi (1995-2008 рр.)
Одним з напрямюв шдвищення еколопчно! безпеки, зпдно з [2], е еколопчний менеджмент, що передбачае формування еколопчно безпечних виробничо-територiальних комплекЫв методом розроблення нових техноло-гш уташзаци техногенних ресурЫв (вiдходiв), вдосконалення технологiй водогазоочищення та забезпечуе оптимальне спiввiдношення мiж еколопчними та економiчними показниками.
За даними [5], загальний об'ем вiдведених слчних вод у вiдкритi воднi ресурси в Укра!ш та в деяких областях на одну особу показано на рис. 3.
У монографiях з водоочищення вод [6, 7] описано рiзнi методи водо-очищення стiчних вод, якi теоретично забезпечують очищення стiчних вод умовi скиду у пдросферу - вмiст шюдливих компонентiв (Ск) на виходi з очисних споруд Ск менше Спдк, але на практицi цi показники вишд вiд вггчиз-няних та мiжнародних нормативiв [8] основних показниюв для скиду у вщ-крит водойми (табл. 2).
Очевидно, що викид забруднень у довкшля попршуе еколопчну без-пеку i шдвищуе захворювання людей, що пiдтверджено в публжаци [9].
1990 1995 2000 2004 2005 2006 2007
Рис. 3. Динамжа змши показника об'ему скинутих зворотних забруднених стiчниху вiдкритi водойми на одну особу (ПКСЗВ) в УкраШ та окремих
областях
Табл. 2. Показники нащональних стандартiв та свШових вимог скиду стiчних
вод (Спдк)у водт об'екти
Показник Украша ВООЗ ее ОТБШР ШБШР (США)
1 рН 6,5-8,5 6,5-8,5 6,5-9,5 6,5-8,5
2 Вм1ст солей, загальна мь нерал1защя (сухий зали-шок), мг/л 100-1000 - Вода не повинна бути агресивною 500
3 Зал1зо, мг/л 0,3 0,3 0,2 0,3
4 Азот амоншний, мг/л 2 1,5 0,5 -
5 Н1трити, мг/л 3,3 3 0,5 1
6 Штрати, мг/л 45 50 50 44.3
7 Хлориди, мг/л 350 250 250 250
8 Сульфати, мг/л 500 250 250 250
9 ХСК, мг/л 15 - - -
10 Феноли, мг/л 0,001 - 0,005 0,001
11 Марганець, мг/л 0,1 0,1 0,05 0,05
12 Хром (заг), мг/л 0,5 0,05 0,05 0,1
13 Мвдь, мг/л 1 1 1 1,3
14 СПАР, мг/л - 0,3 0,5
15 Нафтопродукти, мг/л 0,3 - - -
Таким чином виникае необхщшсть у розроблення нових технологш, матерiалiв i устаткування водоочищення, що приведе до шдвищення ефектив-ност роботи установок водоочищення (зменшення викиду забруднювальних речовин у водш ресурси), ^ вщповщно, вплине на еколопчну безпеку об'екта.
У реальних умовах вмют шкiдливих iнгредiентiв та кшьюсть стiчних вод, якi надходять на водоочисш споруди, постiйно змiнюеться, а тому для
забезпечення нормативних показниюв вмiсту шгредiентiв в слчних водах пiсля очищення розробляють математичш моделi процесу очищення, якi спрощують лабораторнi дослiдження та час розроблення оптимальних схем i параметрiв 1хньо! роботи. Здебiльшого всi технологiчнi схеми водоочищення мiстять вiдстiйники рiзних конструкцш, у яких вщбуваеться процес вщок-ремлення завислих домiшок пiд дiею сили тяжiння, i фiльтр, який забезпечуе вiддiлення цих твердих мехашчних домiшок.
В оглядi [10] описано рiзнi типи процесу фiльтрування слчних вод i встановлено, що швидюсть фiльтрування, висота фшьтрувально! перегородки i час фшьтраци через фiльтрувальну перегородку фiльтра до проскоку завислих i розчинних шкiдливих компонентiв е важливими параметрами процесу фiльтрування. У публжаци [11] проаналiзовано рiзнi методи штенсифжаци очищення стiчних вод фшьтруванням, але процес вiддiлення завислих з вико-ристання нових матерiалiв для завантаження перегородки, через яку с^чна вода очищаеться вiд нерозчинних i розчинних iнгредiентiв, вважають найпростiшим. Завантаження перегородки фшьтра може мати рiзну хiмiчну природу i розмiри матерiалiв завантаження, яка, крiм механiчного вщдшення твердих iнгредiентiв, може сорбувати i деякi розчиннi шкiдливi компоненти (щатди, хромiди та iншi).
У наведених нижче дослщженнях використовували вуглецево-мше-ральш матерiали (ВММ), якi утворюються шд час термiчноl утилiзацil техно-генних вiдходiв i в апробацiйних випробуваннях [12] було встановлено, що, ^м очищення вщ механiчних домiшок, у процес фшьтраци вiдбуваеться i сорбцшне поглинання таких шкiдливих компонентiв, як хром, амонш та iн., завдяки сорбцiйним властивостям цих матерiалiв.
У процес фiльтрування через ВММ вщбуваеться, як зазначено вище, процес мехашчного вiдокремлення завислих домiшок та сорбцп розчинних шкiдливих компонентiв, а тому для досягнення нормативних величин цих компоненлв для скиду !х у водойми справедливо записати, що
Тпроцесу.фшьтрування. тпроцесу.адсобци- (1)
Таким чином на основi вiдомих закономiрностей процесу фшьтраци с^чних вод [13], а також вище наведено! рiвностi, внаслiдок виконаних мате-матичних перетворень отримали формулу, що дае змогу розраховувати допус-тиму швидюсть фшьтрування через ВММ, яка забезпечуе очищення слчно! води до нормативних величин шюдливих компоненпв методом фшьтраци
10 10 7
V =
' ^ 1 Л17 (аф(1 - то) ^17
К
в
V ККа у
17
1
• то (2)
(кЬ -гоХ
де: Ка - коефщент, який залежить вiд вщношення С0/Св (С0 i Св - значення концентрацiй завислих домiшок у початковш водi та фiльтратi); 1 i 10 - висота зернисто! перегородки (загрузки) та невикористано! загрузки вщповщно; d -еквiвалентний дiаметр, що визначаеться як d = 100/(^ Р • di), де р - процен-тний вмют фракцiй з вмiстом di, i який визначаеться як швсума сумiжних сит; Кр - параметр, що характеризуе фiзико-хiмiчнi властивостi суспензй; Ка -
параметр, що характеризуе властивост1 загрузки; т0 - мшзерниста порист1сть завантаження; аф - коефщент форми зерен, де ао - величина питомо! адсорбци яка знаходиться по 1зотерм1 адсорбци; и - середня швидюсть потоку, що роз-рахована на поверхню фшьтрування (Б) фшьтра (колони) з адсорбентом.
Однак у формул! (2) е коефщенти \ показники, яю належать до пев-них процеЫв, що вщбуваються, а тому позначимо !х як:
10 10 7
/ I^ { 1 Лт^г / гл
Бз =
К
в
\ ККау
17
1
(кЬ -Т0)
17
(3); Бв =—-- (4); Бс = -^ • т0 (5);
аф(1 - т0)
17
{ таким чином, формула визначення швидкост фшьтрування набуде вигляду
У= Бз • Бв • Бс , (6)
де: БЗ - характеризуе загальш ф1зико-х1м1чш властивост фшьтрувального завантаження; БВ - характеризуе процес вщдшення мехашчних домшок; БС -характеризуе процес сорбци шюдливих компонеипв.
На основ! формули для розрахунку швидкост фшьтрування, наведено! в [14], автори використовують загальне диференщальне р1вняння, з якого отримуемо поверхню фшьтрування
2 = у(Яос. + Дфл.) • ^ (7)
АР 'йт '
3 2
де: V- швидюсть фшьтрування, м ; 2 - поверхня фшьтрування, м ; т - тривалють
фшьтрування, с; АР - р1зниця тисюв, Н/м ; ^ - в'язюсть р1дко! фази суспензи,
2
Н-с/м ; Яос,
{Яф.п. - опори шару осаду { фшьтрувально! перегородки вщповщно. Однак швидюсть { поверхня фшьтрування е змшними величинами в процеЫ фшьтраци, тому що у процеЫ очищення через фшьтрувальне завантаження вщбуваеться нагромадження завислих в ньому домшок, що призво-дить до певно! р1знищ тиску на вход1 { виход1 фшьтра /Р/, яка переважно за-лежить вщ висоти фшьтрувального завантаження.
Метою наведених нижче теоретичних { практичних дослщжень е роз-роблення математично! модел1 процесу одночасно! сорбци розчинних шюд-ливих компоненпв { вщдшення нерозчинних завислих методом фшьтраци ст1чних вод через ВММ та тдтвердження !! адекватность
Математичш модел1 розробляють для загально! технолопчно! схеми [15] чи окремого апарату (процесу) [16], яю дають змогу розраховувати очжу-вану ефектившсть процесу залежно вщ багатьох показниюв чи чинниюв процесу. У [17] описано модель розрахунку поля аерозольного забруднення при-дорожшх земель довкшля в1дхщними газами автотранспорту, а для розрахунку конструктивних розм1р1в технолопчних апарат1в та параметр1в технологи очищення ст1чних вод у [18] наведено модель аеротенку змшувача процесу освгглення !х вщ зал1за. Дослщники в [19] запропонували пдродинам1чну модель очищення промивних ст1чних вод в освплювач1, а в [20] - модель юшч-ного очищення слчних вод вщ юшв шкелю завдяки !х сорбци на коагулянт^
Основою створення моделей водоочищення е враховування матер1аль-ного балансу масово! витрати ст1чно! води, що протжае через водоочисний апарат, що запропоновано в [21].
У публжаци [22] для визначення коефiцiента забруднення пдросфери (Кг) за рахунок зменшення шкiдливих речовин, що надходять внаслщок скиду !х у водш ресурси, використовують вiдношення загально! кшькосл заб-руднень у стiчнiй BOдi до 1хньо1 лiмiтH01 кiльк0стi Кг= Ор/ОтМ, а для скиду с^чних вод у вiдкритi водойми концентращя шкiдливих компонентiв в них мае бути меншою, нiж допустима концентращя (Спдк). Це означае, що техно-логiя водоочищення буде ефективною, якщо стутнь очищення (а, %), який визначаеться за формулою
а = Сп - Ск/Сп 100, % (10)
де: Сп - концентрaцiя шкiдливих компонентiв на входi очисно! установки, а Ск - на виходi, е досить високою, що забезпечуе нерiвнiсть Ск менше Спдк, а значить можна, вщповщно, записати
а = Оп - Ок/Оп 100 %, (11)
де: Ок (кг/год) - частка шкiдливих компонентiв на виходi з очисно! установки, а Оп - на входi, причому О= де qi - об'емна витрата потоку с^чно! води (м3/год.), а с, - концентращя шюдливого компонента, кг/м3.
Отже, ефектившсть роботи фiльтрa залежить вiд загально! кiлькостi забруднених речовин у неочищених та очищених с^чних вод, яка залежить вщ концентраци забруднювальних речовин с!
Вхщними змiнними параметрами е:
• витрата потоку, що надходять на очищення;
• концентраци шкщливих компонентов та !х характеристика;
• параметри та !хня характеристика,
а вихщними постiйними - параметри завантаження та и характеристика, якi залежать вiд конструктивних розмiрiв фiльтрa та висоти завантаження i и гранул. Таким чином, стушнь очищення с^чно! води а е функцiею рiзних фaкторiв i описуеться
а=/(0, qi, с;, 1, 10, в, а, d, т0, и, Б та iншi) (12)
Математична модель процесу очищення с^чних вод охоплюе (рис. 4) мaтерiaльнi потоки, якi протiкaють через фшьтр, що розраховуються на осно-вi рiвняння балансу мас потокiв с^чно! води з врахуванням кiлькостi с^чно! води (qi) та концентраци (с^ шкщливих (шших) компонентiв
Промивка Очищена вода ^
Я п„ (cJqk(c])i__,
-»-Шлам
Ст1чна вода_|
Чькс1) с{п{с ')
Рис. 4. Схема матерiальних пототв через фтьтр
Матерiальний баланс за наведеною вище схемою визначають таким спiввiдношенням :
Ci = ЦкZ С + Coi , (13)
i=1 i=1 i=1
Враховуючи, що
n
Gn = q^Z Ci ; Gk = Цк£ С + qko£ Coi, (14)
i=1 i=1 i=1
рiвняння балансу буде мати вигляд:
Gn = Gk + AG (15)
де: Gn - обсяг забруднень, що зайшли у фшьтр за одиницю часу; Gk - обсяг забруднень, що вийшли з фшьтру за одиницю часу; вiдповiдно qn i qk - об'еми початково1 i кiнцевоï рiдин.
Знайдемо залишок забруднення, що залишився у фiльтрi пiд час очи-
щення
AG = Gk - Gn, (16)
тодi стушнь очищення стiчноï води визначимо iз спiввiдношення
а= — -100%, (17)
Gn
AC
а концентращя забруднення визначимо так: а =--100%
Cn
Для визначення об'ему рщини використаемо вiдоме рiвняння
q=VS (18)
де: V- швидюсть, м/год, S - поверхня Ычення проходження забруднення у м2, а використовуючи швидкiсть проходження рщини в напрямку однiеï пло-щини фiльтрування за формулою (6) i поверхш S (7), об'ем рщини, що пройшла через фiльтрувальне завантаження, будемо розраховувати так:
q = Ц Vdxdy, (19)
s
На основi наведеноï вище схеми i формул (9-19) отримаемо формулу математичноï моделi стадiï фiльтрацiï для очищення с^чних вод вiд завислих та розчинних шюдливих компонент, що описуеться таким математичним виразом:
n n ,
^ ci Ц Vdxdy - ^ Ci Ц Vdxdy а = i=1 S n-l=L_S--(20)
^ Ci U Vdxdy i=1 S
Отже, ми розробили математичну модель процесу одночасного вщдь лення завислих речовин методом фшьтраци i сорбщею розчинних шюдливих компонеилв, за якого вщдшяються твердi (завислi) i розчинш шкiдливi ком-поненти, з урахуванням формули розрахунку допустимо:' швидкост фшьтру-
вання, яка впливае на час проскакування шюдливих компоненив через фiльтр-aдсорбер та, вщповщно, тривaлiсть фiльтроциклу, i висоти перемь щення фронту забруднень у фшьтрувальному зaвaнтaженнi фiльтрa.
Згiдно з формулою (20) математично! моделi, розробили алгоритм розрахунку процесу очищення с^чних вод методом фшьтрацп через ВММ, що полягае у визначенш допустимих пaрaметрiв процесу фшьтрацп, якi за-безпечують очищення стоюв до допустимих норм шюдливих компоненлв. Це дасть змогу скидати очищеш стоки у водш ресурси, що забезпечить еко-логш гiдросфери. На основi вказаного вище алгоритму ми розрахували конструктивнi розмiри тонкошарового вiдстiйникa з фiльтрувaльним заванта-женням та фiльтрa-aдсорберa, а також висоту фшьтрувально! загрузки в них i швидкiсть фiльтрувaння стiчних вод рiзних галузей промисловостi.
Так, наприклад, у Прикарпатському НГДУ на територй свердловини №833-Долина проведено промислове випробовування очищення с^чних вод, що утворюються у процес бурiння свердловини, методом очищення в тонкошаровому вщстшнику, який виготовлений, зпдно з патентом № 5740, та пе-редбачае вщдшення завислих i оргaнiчних речовин методом вщстою та фшьтрацп через вуглецево-мшеральний мaтерiaл (ВММ), що завантажений в юнцевий блок тонкошарового вщстшника (висота - 3 м, ширина - 2 м, дов-жина - 5 м). Характеристика ВММ така: густина, р - 936 кг/м мщшсть на
2 3
стиск - 3,2 Мпа, питома поверхня - 11,4 м /г, пористють - 0,83 см /г. Процес очищення вщбуваеться таким чином. С^чш води шд час протшання через блок похилих площин вщстшника та фшьтрувальний, що заповнений ВММ, очищаються вщ завислих, яю вiдводяться через нижш штуцери i оргaнiчних (н/п) та шших шкiдливих iнгредiентiв через верхш. У кiнцевiй чaстинi вщ-стiйникa завантажено ВММ фрaкцiею 3-5мм висотою в 1 м як фшьтрувальний мaтерiaл. Ступiнь очищення (а) визначали як вiдношення рiзницi кон-центрaцiй iнгредiентa на входi i виходi з фiльтрa до концентрацй його на вхо-дь Якщо використати рiвняння (3.14) з [23], i враховувати товщину шару осаду, який сповзае пластинами вщстшника шд дiею грaвiтaцiйних сил та ввести поправку на висоту шару осаду ка, то можна знайти мтмальне значення ку-та нахилу пластин до горизонту а, за якому частинка заданого розмiру буде видшятися у вщстшнику за формулою
а = агс81и
dg(h - к0)Ь
'р- X
у.Рр У
36Жу( - У0 + Ь)
(22)
Анaлiз останнього рiвняння дае змогу визначити вплив геометричних розмiрiв перерiзу та шших фaкторiв на ефективнiсть роботи вщстшника.
Наприклад, визначимо мiнiмaльний кут нахилу пластин за таких умов: Вихщш даш
Густина ст1чно! води, кг/м3 1000
Густина частинок, кг/м3 2500
Ширина ком1рки, м 0.4
Висота ком1рки по нормал1, м 0.025 Висота осаду, м 0.005
Науковий вкник НЛТУ Украши. - 2010. - Вип. 20.7
2 В'язшсть ст1чно!" води, м/с 2.00E-06
Екшвалентний д1аметр частинок, м 0.00001
Швидшсть руху рщини, м/с 0.051
Розрахунков1 величини
Фактична висота ком1рки, м 0.02
Пдравл1чний рад1ус, м 0.0095
Число Рейнольдса 243
Коефщ1ент лобового опору 0.0988 0.0988
Синус альфа 0.763305322
Кут альфа, рад 0.868414063
Кут альфа, град 49.782
На основi аналiзу показниюв стiчноï води до i тсля очищення з вико-
ристанням новоï конструкци тонкошарового вiдстiйника з завантаженням ВММ було встановлено, що шд час очищення стних вод буровоï № 833 До-линського родовища вщбуваеться значне зниження завислих домшок (7786 %), нафтопродугав (71-83 %) та iнших шюдливих iнгредiентiв, що дае змогу шдвищити рiвень захисту гiдросфери i довюлля.
Для пiдвищення ефективностi очищення хромовмюних стiчних вод на об,ектi "Шюрсировина" здiйснено експериментальне випробовування новоï технологи очищення промислових стних вод (патент № 28030) на пшотнш установщ, яка охоплювала оброблення стiчних вод розчином ферум (II) сульфату, який е вщходом, та вщдшення завислих речовин на гранульованих вуг-лецево-мшеральних матерiалах (ВММ) у фшьтрувальнш колонцi, оскiльки наявна технологiя очищення передбачае тшьки механiчне очищення вщ грубо дисперсних домiшок на мехашчнш сiтцi.
Внаслiдок експериментальних дослщжень встановлено, що пiд час очищення слчних вод ВАТ "Плай" запропонованою нами новою техноло-гiею, у слчних водах зменшуеться на 0,3-0,5 одиниць рН, на 31,02-37,6 % -завислих домшок, на 14,7-21,9 % - вмют хрому i 17,7-25,5 % - ХСК, що вка-зуе на те, що яюсть с^чних вод покращуеться завдяки зменшенню в них шкiдливих компонент, якi негативно впливають на довюлля.
Для очищення с^чних вод нафтопереробного об'екту (НПЗ) проведено розрахунок конструктивних розмiрiв фiльтра - адсорбера, висоти загрузки з ВММ, швидкост фшьтраци та промислове впровадження процесу очищення оборотних стних вод НПЗ з використанням розробленоï нами конструкци фшьтра-адсорбера (пат. 27688). Процес очищення здшснювали методом фшьтраци через завантаження з гранул ВММ до моменту критичного тиску на входi у фшьтр, а шсля цього - вщмивання шламу (завислих домшок, наф-топродук^в) з простору мiж гранулами ВММ методом спрямування частини очищеноï води у зворотному напрямку за рахунок шламовоï труби фшьтра, що працюе методом сифона.
Розрахунок висоти i дiаметра шламовоï труби виконували з використанням формули, яка отримана на основi теоретичних i практичних досль джень i враховуе гiдравлiчний опiр фшьтрувального навантаження шд час вiдмивання шламу з не". Зпдно з [24], отримали формулу для розрахунку висоти шламовоï труби
О 2
Ь = (1 + £к + гф + + Ъ, (23)
та враховуючи, що Ь = И2 + ас,
О 2
11 д1аметр буде ас = (1 + + гф + Гс)-^г, (24)
де: - коефщ1ент пдравл1чного опору висхщно! гшки сифоново! (шламово!) труби; гф 1 гс - коефщ1ент пдравл1чного опору рщинного середовища 1 сус-пензи у фшьтрувальному завантаженш; Овх - об'емна витрата ст1чно! води,
3 • 2
м /сек; Бс - площа поперечного розр1зу шламово! труби, м .
Внаслщок очищення ст1чних вод НПЗ методом фшьтраци через заван-таження з ВММ у фшьтрьадсорбер1 з новими конструкцшними елементами вщбуваеться значне зниження завислих речовин (46-58 %), нафтопродукпв (34-60 %) та шших шюдливих шгред1ент1в, що дае змогу забезпечити нормативы показники очищених ст1чних вод з вмюту шюдливих компонент1в для !хнього скиду у водт ресурси та зменшення забруднення пдросфери.
Для загально! ощнки еколого-економ1чного показника р1зт автори ви-користовують р1зт показники, наприклад, авторка [25] визначае економ1чш затрати на впровадження прородоохоронних заход1в, у [26] рекомендують еколого-економ1чш кластери, а в [27] запропоновано модель еколого-еконо-м1чного розрахунку, яка вказуе на форму еколого-економ1чного розвитку об'екта, регюну. Визначення впливу впровадження водоочисного удоскона-леного нами устаткування на еколопчт показники окремих об'ект1в викона-ли на основ1 використання статистичних даних звггносл з форм 2 ТП пов. та 2 Тп-водгосп та шших 1 проведено розрахунок 1ПЕБО для тдприемств -№ 1-НГДУ, №2-"Шюрпродукщя" та № З-НПЗ, яю вщносяться до р1зних га-лузей виробництва. Встановлено, що шдвищення ступеня очищення ст1чних вод з одночасним переробленням шлам1в водоочищення показник 1ПЕБО шдвищуеться на 1,5-3,7 бал1в, який розраховано за формулою з [5].
Кр1м цього, ми рекомендуемо внести змши в проектно-буд1вельш нор-ми, яю передбачають проводити заб1р водних ресурЫв на промислов1 об'екти нижче скиду ст1чних вод у р1чку, що е в захщних державах, \ шдвищить еко-лопчну безпеку пдросфери внаслщок бшьшого вкладу кошт1в у природоохо-ронш заходи промислових об'екпв та розробляти ефектившш1 проекти водо-забезпечення промислових об'екпв.
Результати виконаних промислових дослщжень дають змогу ствер-джувати про адекватшсть математично! модел1 \ використання !! для автома-тизаци роботи фшьтра та вс1е! технолопчно! схеми очищення, а також розрахунку конструктивних розм1р1в фшьтра та його елемент1в залежно вщ складу ст1чно! води, !! юлькост та досягнення необхщного ступеня очищення, що приведе загалом до шдвищення р1вня еколопчно! безпеки, який визначають у балах 1ПЕБО.
Висновки. 1. Отже, розроблення нових технологш утил1зацп техно-генних вщход1в у фшьтрувальш матер1али для очищення ст1чних вод р1зних галузей виробництва, удосконаленого обладнання \ технологш водоочищення
та методики вирахування 1ПЕБО е важливим виршенням питання еколопч-но! безпеки, осюльки це дае змогу встановлювати загальний реальний вплив чинникiв забруднення довюлля промисловими об'ектами галузей, регiонiв держави, контролюючи кошти, вкладенi в природоохоронш заходи, технологи, обладнання, еколопчш програми.
2. Рекомендуемо проектним оргашзащям прничо!, нафтопереробно!, хiмiчноl галузi в процеЫ проектування нових чи реконструкци старих водо-очисних споруд вводити в схеми водоочищення стокiв промислових об'екпв тонкошаровi вiдстiйники i фшьтри-адсорбери вище вказано! конструкци.
3. Пропонуемо розробникам будiвельних норм i правил додати пункт, зпдно з яким, забiр з рiчки свiжоl води проектувати нижче створу випуску спчних вод, що буде стимулювати ефектившше очищення сво!х стiчних вод, яю скидаються, i пiдвищувати екобезпеку пдросфери.
Л1тература
1. Винниченко В.И. Экологические аспекты переработки крупнотонажних техногенних отходов г. Днепродзржинска / В.И. Винниченко, Т.Г. Иващенко, В.Н. Филин, И.П. Крайнов // 1-й м1жнародний конгрес. Захист навколишнього середовища. Енергоощаднють. Збалансоване природокористування. 28-29 травня 2009 р. - Льв1в. НУ "Льв1вська полггехшка". - С. 52.
2. Бабина Ю.В. Экологический менеджмент : учебн. пособ. / Ю.В. Бабина, Э.А. Варфо-ломеева. . - М. : ИД "Социальные отношения", Изд. "Перспектива", 2002. - 207 с.
3. Челядин Л.1. Фактори i ризики еколопчно! безпеки та 1х вплив на р1вень еколопчно! безпеки прничих i нафтохiмiчних пiдприемств / Л.1. Челядин, Л.1. Григорчук, В.Л. Челядин // Науковий вюник 1ФНТУНГ. - 2009. - № 1. - С. 45-50.
4. Статистичний зб. "Довюлля Украши". - К., 2008. - С. 48-138.
5. Статистичш даш поводження з вщходами в Iвано-Франкiвська областi за 2008 рш. Обласне статистичне управлiння. - 1вано-Франювськ. - 2009. - 138 с.
6. Ф1зико-х1м1чн1 основи технологи очищення спчних вод / за ред. А.К. Запольського. -К. : Вид-во '^бра". - 2000. - 552 с.
7. Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды. - Л. : Изд-во "Химия", 1982. - 168 с.
8. Архшова Л.М. Оцшка впливу спорудження нафтогазових свердловин на водне середо-вище / Л.М. Архiпова, Я.О. Адаменко // Науковий вiсник 1ФНТУНГ. - 2000. - № 1. - С. 34-37.
9. Плахтш П.Д. Вплив природних еколопчних чинникiв на здоров'я людини / П.Д. Плахтш, Л.С. Трофiмова // Сучасш проблеми збалансованого природокористування : IV шжнародна науково-практична конференцiя. - 26-27 листопада 2009. - Каменець-Подшьськ : Вид-во ПДАТУ. - С. 56-58.
10. Шевчук Е.А. Технология прямоточного фильтрования природных и сточных вод через зернистые загрузки / Е.А. Шевчук, А.В. Мамченко, В.В. Гончарук // Химия и технология воды. - 2005. - № 4. - С. 369-384.
11. Clark S.C. Influence of natural ecological factors on a health man / S.C. Clark, D.F. Law-ler, R S. Cushing // J. Amer. WaterWorks. Assoc. - 1992. - 84, N 12. - P. 61-71.
12. Ярошевская Н.В. Расчет параметров процесса фильтрования для фильтров с плавно изменяющейся площадью зернистого слоя по его висоте / Н.В. Ярошевская, В.В. Гончарук // Химия и технология воды. - 2008. - Т. 30, № 2. - С. 234-238.
13. Челядин Л.1. Енергозбер^аюча технология попередньо! очистки спчних вод вугле-цево-мшеральними матерiалами / Л.1. Челядин // Коммунальное хозяйство городов. - К. : Вид-во "Техшка", 2003. - № 49. - С. 81-84.
14. Грабовский П. А. Обоснование продолжительности промывки фильтров // Химия и технология воды. - 1988. - Т. 10, № 5. - С. 423-426.
15. Лаврик В.1. Методи математичного моделювання в екологп : навч. поабн. - К. : Вид. КМ Академи, 2002. - 203 с.
16. Фугело М.А. Математичне моделювання еколопчних процеав // IV мiжнародна на-уково-практична конференщя " Сучасш проблеми збалансованого природокористування " 26-27 листопада 2009. - Каменець-Подшьськ : Вид-во ПДАТУ. - С. 217-219.
17. Кочетков Г.М. Гидродинамическая модель очистки сточных вод гальванических производств в осветлителе...со взвешенном осадком / Г.М. Кочетков // Химия и технология воды, 2004. - Т. 26, № 4. - С. 378-385.
18. Cikurel H. Water Sci. and Technol / H. Cikurel, I. Sirak, N.I. Tal et al. - 1991. - 40, N 4/5. - P. 91-98.
19. Кочетков Г.М. Математическое моделирование и расчет параметров ионообменной очистки никель содержащих сточных вод гальванических производств / Г.М. Кочетков, В.Е. Терновцев, Л.И. Потапенко // Экотехнологии и ресурсосбережение, 2004. - № 4. - С. 43-46.
20. Пляцук Л.Д. Математическое моделирование биологической очистки сточных вод / Л. Д. Пляцук, К.Б. Рокая, Э.Н. Осадчая // Коммунальное хозяйство городов, 2002. - С. 37-41.
21. Челядин Л.1. Обладнання очищення спчних вод та його вплив на пдросферний фактор еколопчно! безпеки об'екпв / Л.1. Челядин, Л.1. Григорчук, В.Л. Челядин // Науковий вюник "Еколопчна безпека" Кременчуцький пол^ехшчний ушверситет 2009. - № 5. -С. 20-25.
21. Статюха Г. А. Использование математических моделей процессов очистки сточных вод для проектирования распределительных очистных систем / Г. А. Статюха, А. А. Квитка, Т.В. Бойко, И.Н. Джигерей // Химия и технология воды. - 2006. - Т. 28, № 6. - С. 517-530.
22. Челядин Л.1. Еколопчш аспекти технологш очистки спчних вод та математичне визначення параметрiв фшьтраци через гранульований матерiал / Л.1. Челядин, Л.1. Григорчук, В.Л. Челядин // Науковий вюник 1ФНТУНГ. - 2007. - № 1. - С. 38-40.
23. Челядин Л.1. / Дослщження впливу конструктивних елеменпв тонкошарового вщ-стшника на ефективнють !хньо! роботи та екобезпеку об'екта / Л.1. Челядин, В.П. Люафш, В.Л. Челядин /// Науковий вюник НЛТУ Укра!ни : зб. наук.-техн. праць. - Львiв : РВВ НЛТУ Укра!ни. - 2009. - № 19.7. - С. 111-117.
24. Челядин Л.1. Фактори i ризики еколопчно! безпеки та !х вплив на рiвень еколопчно! безпеки прничих i нафтохiмiчних тдприемств / Л.1. Челядин, Л.1. Григорчук, В. Л. Челядин // Науковий вюник 1ФНТУНГ. - 2009. - № 1. - С. 45-50.
25. Мельник Л.Г. Экологическая экономика. - Сумы : Изд-во "Университетская книга". - 2001. - 312 с.
26. Мельник Л.Г. Еколопчно орiентованi кластери як форма еколого-економiчного розвитку / 1.Б. Дегтярова, О.1. Мельник // Сучасш проблеми збалансованого природокористу-вання : IV мiжнародна науково-практична конференщя. - 26-27 листопада 2009. - Каменець-Подшьськ : Вид-во ПДАТУ. - С. 8-10.
27. Авраменко Н.Л. Економiчна ощнка асимшюючо! здатностi водних об'екпв / Н.Л. Авраменко // Актуальт проблеми економiки. - 2010. - № 4(106). - С. 189-195.
Челядын Л.И., Григорчук Л.И., Челядын В.Л., Романко П.Д. Теоретические и практические аспекты физико-химической очистки стоковых вод фильтрованием через углеродно-минеральные материалы и его математическая модель
Приведены основные факторы загрязнения окружающей среды и их общий объем и на лицо в Украине, областях за 1995-2008 гг. На основе теоретических исследований процесса очистки стоковых вод методом фильтрации разработана математическая модель отделения механических примесей и растворимых вредных компонентов. Результаты практических испытаний по очистке стоковых вод разных объектов подтверждают адекватность рассчитанных оптимальных параметров очистки, которые дают возможность достигать в основном нормативных показателей из содержания загрязняющих компонентов, которое будет повышать уровень экологической безопасности объектов.
Chelyadyn L.I., Grygorchuk L.I., Chelyadyn V.L., Romanko P.D. Theoretical and Practical Aspects of Physico-Chemical Sewage Purification Through Carbon-Mineral Materials and Its Mathematical Model
In the article the basic factors of environment contamination and its general amount on a person in Ukraine and on areas for 1995-2008 years are resulted. On the basis of theoretical researches of cleaning process of flow waters have developed the mathematical model of mechanical admixtures and soluble harmful components from flows separation by a method filtrations which appear on the objects of development oil-gas-field deposits
and refinery processing. Results of practical tests of flow waters cleaning of the boring setting, oil-processing and tanning factory are confirm the adequacy of the expected optimum parameters of cleaning, which enable to arrive at mainly normative indexes of pollution components contented to promote the level of objects ecological safety.
УДК[004]:681.3.06 Студ. М.В. Салабан; проф. Ю.1. Грицюк, д-р техн. наук -
НЛТУ Украти, м. iïbeie
РОЗРОБЛЕННЯ IНФОРМАЦIЙНО-ПОШУКОВОÏ СИСТЕМИ ПОРУШЕНЬ ПРАВИЛ ДОРОЖНЬОГО РУХУ З ВИКОРИСТАННЯМ ДИНАМ1ЧНИХ СТРУКТУР
Спроектовано шформацшно-пошукову систему (1ПС) порушень правил до-рожнього руху. Враховуючи потреби, яка виникли на практищ, 1ПС розроблено для швидкого виршення питань, пов'язаних з виникненням непередбачуваних обставин (правопорушень) з боку водив чи пiшоходiв, для проспшого патрулювання на дорогах. Розглянуто основш особливосп роботи з програмою та проаналiзовано очшува-ш результати виконання розробленого програмного забезпечення.
Ключов1 слова: шформацшно-пошукова система, порушення правил до-рожнього руху.
Вступ. Швидкий пошук шформаци - завдання, яке людство протягом багатьох столггь намагаеться виршити рiзними способами. У мiру зростання обсягу шформацшних ресурЫв, потенцшно доступних однш людинi, були розроблеш витонченi та досконалi iнформацiйно-пошуковi (1ПС) системи, якi дають змогу за рiзними критерiями знаходити необхiдний документ. Основне призначення таких систем полягае в автоматизаци процесу введення, зберь гання, пошуку та видачi потрiбноï iнформацiï за безпосередньоï участi люди-ни як основного ïï споживача.
У виршенш проблем безпеки дорожнього руху державна автошспек-цiя (ДА1) виконуе значну роботу, спрямовану на запоб^ання дорожньо-тран-спортних пригод та подолання ix наслiдкiв, попередження та розкриття зло-чинних проявiв на автошляхах пiдпорядкованоï ïH територи. На сьогодш ДА1 стала не лише контрольним органом, а й помiчником i радником для переЫч-ного водiя на шляхах Украши, одним iз пiдроздiлiв боротьби з будь-якими проявами злочинносл.
За останнi роки значно змщнша i зросла законодавча база ДА1, з кож-ним роком удосконалюеться матерiально-теxнiчне обладнання цього шдроз-дiлу, дещо покращилась культура поведшки на дорогах як водив, так i шшо-xодiв. Однак, незважаючи на вжип заходи, реальний на сьогоднi стан безпеки дорожнього руху залишаеться складним.
Для посилення контролю за дорожшм рухом, для швидкого пошуку необxiдноï шформаци про наявш правопорушення вод^в рiзниx транспортних засобiв ми виконуемо роботу зi створення вiдповiдноï 1ПС порушень правил дорожнього руху. Ядром та^ системи е база даних, яка вмiщуе в собi iнфор-мацш про вчиненi водiями правопорушення протягом певного перюду.
У разi виявлення правопорушення щодо безпеки дорожнього руху пращвник Державтошспекци вiдповiдно до статп 255 КУпАП складае протокол про адмшютративне правопорушення, копiя якого за шдписом вру-
