Category Archives: Экологическая техника

Юбиляра

10 октября 1989 г. исполнилось 75 лет со дня рождения и 55 лет научно-про­изводственной деятельности ведущего научного сотрудника ВНИИ ВОДГЕО, доктора технических наук, профессора Дмитрия Николаевича Смирнова.

После окончания техникума Д. Н. Смирнов занимался проектно-изыска­тельской работой. В 1940 г. он закончил Московский институт инженеров ком­мунального строительства и до 1947 г. служил в рядах Советской Армии. На Дальнем Востоке его боевой путь отме­чен орденом Красной Звезды и медалями.

Дальнейшая научно-производствен­ная деятельность Д. Н. Смирнова свя­зана с ВНИИ ВОДГЕО: им выполнен ряд исследований в области гидродина­мики. В 1953 г. Дмитрий Николаевич защитил диссертацию на соискание уче­ной степени кандидата технических наук.

С 1956 г. Д. Н. Смирнов возглавил лабораторию автоматизации. Под руко­водством Д. Н. Смирнова созданы новые направления в исследованиях, связанных с разработкой систем автоматического контроля и управления процессами очи­стки природных и сточных вод. Резуль­таты исследований внедрены в большое количество проектов и на многих про­мышленных предприятиях страны. По инициативе и при участии Д. Н. Смир­нова разработан и доведен до серийно­го промышленного выпуска ряд прибо­ров автоматического контроля, широко используемых на объектах водного хо­зяйства.

Д. Н. Смирнов является широко эру­дированным специалистом. В 1975 г. он защитил диссертацию на соискание уче­ной степени доктора технических наук. Ему присвоено звание профессора.

Много внимания Д. Н. Смирнов уде­ляет воспитанию научных кадров: им подготовлено более двадцати кандида­тов технических наук. Дмитрий Нико­лаевич является автором более 200 пе­чатных трудов, в том числе 10 книг и 50 авторских свидетельств на изобрете­ния.

Д. Н. Смирнов ведет большую обще­ственную работу: он возглавлял партий­ную и профсоюзную организации ВНИИ ВОДГЕО, много лет работает пропа- гандистом-руководителем политических и экономических семинаров.

Отмечая Ваш юбилей, редакция и редколлегия журнала желают Вам, ува­жаемый Дмитрий Николаевич, крепкого здоровья и новых творческих успехов.

РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА

УДК 828.162

В. Т. ГРЕБЕННИКОВ, канд. техн. наук (ВНИИ ВОДГЕО)

Изучение проблем охраны природы. и окружающей среды в технических вузах

Еще одна крайне острая проблема — экология. Нет нужды говорить о важности и запущенности этой проблемы. Это известно. Но экологиче­ская запущенность сейчас уже весьма ощутимо сказывается и на эконо­мике. Многие десятки предприятий выводятся из эксплуатации, и мы теряем производство крайне нужной продукции.

В целях резкого улучшения дел со строительством и вводом в дейст­вие природоохранных объектов 180 из них включены в состав государ­ственного заказа. Это крупные мощности по очистке сточных вод, газо­очистные установки, системы оборотного водоснабжения, предприятия для комплексного использования минеральных ресурсов и воспроизвод­ства ценных видов рыб.

Подпись: Тематический номер посвящен охране окружающей среды

В соответствии с постановлением Съезда народных депутатов СССР в настоящее время завершается подготовка долгосрочной Государствен­ной программы по охране окружающей среды и рациональному исполь­зованию природных ресурсов.


Вопросы охраны природы и окружающей среды по своей значимости уступают сейчас только вопросам прекращения наращивания, а также ликвидации оружия массового уничто­жения. Трудно переоценить значение экологического воспи­тания и подготовки специалистов, деятельность которых будет определять состояние природы и окружающей среды.

При подготовке специалистов целесообразно подразделить их на группы.

К первой группе можно отнести специалистов, разрабаты­вающих и осуществляющих крупномасштабные проекты, ре­ализация которых способна изменить природу регионов, та­кие как поворот рек, покорение целины, затопление больших территорий и создание на их месте водоемов. Они должны обладать обширными знаниями, способностями к системному анализу и предвидением последствий, которые могут нанести ущерб природе и жизни будущих поколений.

Вторую группу могут представить специалисты, занимаю­щиеся природохозяйственной деятельностью в сельском хо­зяйстве, животноводстве; лесном хозяйстве, в рыболовстве и охоте; мелиорации; горно-добывающей промышленности и других отраслях народного хозяйства. Их задача, добывая ресурсы и производя продукцию, не нанести вред природе и людям.

К третьей группе можно отнести специалистов, занимаю­щихся эксплуатацией, строительством, ремонтом и реконст­рукцией зданий, сооружением дорог и аэродромов; бытовым обслуживанием населения. Они оказывают непосредственное воздействие на природу, занимаясь посадкой растений на тер­риториях, нуждающихся в восстановлении воздушной среды, микроклимата, и следя за уровнем шума в городе, в жилых и общественных зданиях. Важным в деятельности специалистов третьей группы является охрана окружающей среды от загряз­нения ее сточными водами и твердыми бытовыми отходами.

Четвертую группу представят специалисты, предусматри­вающие борьбу с загрязнением воздушной и водной среды автомобильным, воздушным, железнодорожным и водным транспортом и создаваемым ими шумом.

Пятую группу могут составить специалисты-экологи, рабо­тающие в перерабатывающих отраслях промышленности (хи­мической и нефтехимической, теплоэнергетической, электрон­ной, черной и цветной металлургии, целлюлозной, биотехни­ческой, пищевой, мясомолочной, строительных материалов и многих, многих других). Очистка вредных выбросов в атмос­феру и стоков в водоемы, захоронение твердых отходов и нейтрализация некоторых из них представляют большие труд­ности.

Обеспечение чистоты окружающей среды и природы от за­грязнения этими видами промышленности в значительной сте­пени зависит от работающих в них специалистов экологов, а также технологов и механиков, которые ориентируются в про­блеме ликвидации загрязнений.

Студенты основные сведения по обеспечению чистоты окру­жающей среды получают из базового курса и при изучении специальных дисциплин, в которых должно быть дано разви­тие и конкретизация вопросов безотходных (малоотходных) ресурсосберегающих технологических процессов. Именно по этим материалам студент должен выполнять курсовой проект и дипломные работы. Базовый курс должен несколько опере­жать специальные дисциплины, для его изучения в напряжен­ных учебных планах отводится максимально 18—26 ч, причем курс этот называют по-разному: «Охрана окружающей сре­ды», «Охрана окружающей среды и рациональное использова­ние природных ресурсов», «Основы рационального природо­пользования» и др.

Представляется, что в базовом курсе технических вузов перерабатывающих отраслей промышленности изучению ме­роприятий по охране окружающей среды следует уделять 60—70% всего времени, отводимого на чтение этого курса, и называть его следует более общим названием «Охрана окру­жающей среды», так как рациональному использованию при­родных ресурсов учат многие другие дисциплины.

Этому курсу по профилю соответствует научно-технический журнал «Водоснабжение и санитарная техника», широко рас­сматривающий вопросы очистки сточных вод, вентиляции, со­стояния наружного воздуха на промышленных предприятиях, сокращения расхода теплоты, воды и топлива, захоронения и использования твердых отходов, а также другие журналы, ос­вещающие на своих страницах вопросы безотходных техноло­гий, являющиеся, как правило, специфичными для каждой отрасли промышленности. В базовом курсе следует напомнить студентам сведения из школьной программы о биосфере, кру­говороте веществ в природе, основных составляющих окружа­ющей среды и ее загрязнения, в нем, должны быть общие све­дения об очистных установках, рассеивании выбросов в атмос­фере и сбросов в водоемы.

В результате изучения базового курса студент должен уметь рассчитывать размер санитарно-защитной зоны пред­приятия и определить величину предельно-допустимого выб­роса, а также сброса в водоемы от проектируемых или на­ходящихся в эксплуатации объектов. Необходимо также поз­накомить будущих инженеров с тем, как контролируется и учитывается количество выбрасываемых вредных веществ и твердых отходов производством, для организации эффективной защиты окружающей среды. При проектировании промыш­ленных предприятий разрабатывается специальный раздел, предусматривающий защиту окружающей среды с учетом бли — расположенных объектов, также выделяющих вредности в данном регионе. Понятие об этих проектах и методике их выполнения должно быть дано в базовом курсе. В таблице представлены темы и разделы по курсу «Охрана окружаю­щей среды», которые в основном соответствуют утвержденной в 1984 г. Учебно-методическим управлением Минвуза СССР программе для специальностей № 1002—1015.

Важным в деле подготовки специалистов по охране при­роды и окружающей среды, является квалификация и ком­петентность преподавателей. Однако, чтобы такой специалист владел предметом преподавания ему необходима весьма су­щественная дополнительная подготовка в других областях знаний и особенно в области биологии.

Существенное совершенствование знаний по вопросам ох­раны природы, окружающей среды и рациональному приро­допользованию может дать непрерывное изучение этих воп­росов в течение всего периода обучения, которое введено сейчас как обязательное для всех специальностей и специа­лизаций. Оно не только должно компенсировать недостаток часов выделенных для базового курса, но и всесторонне рас­
ширить знания студентов по этой проблеме. При изучении всех дисциплин можно найти имеющие к ним отношение по­лезные сведения по охране природы: в теплотехнике, например, при рассмотрении сжигания, загрязняющего воздушную среду,

Темы и разделы

Объем лекционного курса, ч

Окружающая среда и ее загрязнение в условиях научно-технического прогресса

8

Основные составляющие окружающей среды и био­сфера

2

Вредные вещества, загрязняющие окружающую сре­ду и их воздействие на человека и природу

3

Загрязнение окружающей среды и пагубные послед­ствия от развития экологически несостоятельных процессов

3

Мероприятия по уменьшению загрязнения окружаю­щей среды и других неблагоприятных факторов воз­действия на нее

13

Развитие безотходного (малоотходного) производства и потребления — основное направление охраны окру­жающей среды

2

Мероприятия по охране воздушной, в том числе

внутренней производственной среды ;

4

Мероприятия по охране водной среды и почвы

4

Мероприятия по охране окружающей среды от за­грязнения ее твердыми отходами

1

Понятие о разработке проекта охраны окружающей

среды промышленного предприятия

2

Рациональное использование ресурсов сырья и ма­териалов в отрасли, экономические вопросы охраны

окружающей среды

3

Правовые вопросы охраны окружающей среды и природопользования в СССР

2

органических топлив; в курсе «Гидравлика и гидравлические машины» — при рассмотрении гидравлических турбин, кото­рые, как оказалось, существенно разрушают при прохожде­нии через них речной воды, находящиеся в ней зоопланктон и фитопланктон.

Особенно связан с вопросами охраны окружающей среды курс охраны труда, охватывающий защиту работающих от вредного воздействия внутрицеховой воздушной среды, шума, ионизирующих излучений и других вредных факторов. Много сведений, касающихся охраны природы, должно быть дано в курсе «Советское законодательство», в том числе и по соблю­дению законодательных актов принятых на международном уровне. Изучая иностранные экологические словари (напри­мер английско-русский), можно способствовать пополнению знаний студентов по вопросам охраны природы и окружаю­щей среды.

Для преодоления экологического кризиса специалист дол­жен уметь:

оценивать состав, количество и режим (в том числе пре­дельно допустимые для безопасности человека и природы) выделяемых в воздух помещения, выбрасываемых в атмосфер­ный воздух и сбрасываемых со сточной водой вредных ве­ществ и других вредных выделений от разрабатываемых, про­ектируемых и эксплуатируемых технологических процессов и оборудования, а также контролировать и регулировать эти выбросы, сбросы и выделения;

оценивать количество и режим расходуемых ресурсов, в том числе тепловой и электрической энергии, воды и воздуха, на разрабатываемые им и эксплуатируемые технологические процессы и оборудование;

при совершенствовании технологических процессов и обо­рудования выбирать наиболее оптимальные с точки зрения воздействия на окружающую среду и природу;

при необходимости вносить в эксплуатируемые технологи­ческие процессы и оборудование коррективы, направленные на уменьшение выделения вредных веществ и расхода ресур­сов.

И. Ф. ЛИВЧАК, д-р техн. наук

Подпись: 31* Зак. 423

Реагентное освоение скважин порошкообразными реагентами


Подпись:Подпись: Таблица 2 Результаты анализов проб газа (объемн. %), выделяющегося при взаимодействии растворов с монтмориллонитовой глиной Состав газов Компоненты растворов и их концентрация о, N* СО, н, СО Не NJH4*2HC1 (10%) 0NH4bCO3 (б%)+НаОа (3%) (NH4)JS20» (5%)+НаО* (3%) NaaCO* (10%)+Н*Оа (3%) NH4C1 (6%)+HaOa (3%) 0,7 45,9 88,1 88,6 12,7 94,6 50,9 3.2 1.3 79 4,6 3.2 1.3 10,04 8.3 0,06 0,01 0,004 0,005 © В. Т. Гребенников,, 1989,

Подпись: 16

В настоящее время сооружение сква­жин в осадочных породах производится вращательным способом с поглощением промывочной жидкости, что и является причиной кольматации порового про­странства околоскважинной зоны глини­стыми коллоидно-дисперсными части­цами, приводящей к снижению произво­дительности скважин.

Восстановить производительность

скважин можно с помощью реагентов, ассортимент которых расширился благо­даря интенсивному развитию химической промышленности. Композиции реагентов по возможности должны быть порошко­образными, удобными в приготовлении растворов с использованием имеющегося оборудования в буровых бригадах. Оп­тимальные условия применения раство­ров определяются минералогическим со­ставом глинистых образований, концент­рациями компонентов раствора, реакци­ей среды, что предопределяло необходи­мость оценки эффективности и характера воздействия растворов на глинистые об­разования.

Разработка композиций растворов для реагентного освоения скважин произво­дилась в полевых и лабораторных усло­виях в соответствии с возможным меха­низмом взаимодействия перспективного реагента с монтмориллонитовой глиной Махарадзевского месторождения Гру­зинской ССР, глиной смешанного состава Зеравшанского месторождения и каоли — нитовой глиной Глуховецкого месторож­дения Украинской ССР.

Среди порошкообразных реагентов ионообменного действия выделены ре­агенты «Рафаэль» и «ТАМП» (товарные названия). Скорость разрушения образ­цов в этих растворах практически линей­но зависит от типа глины и процесс раз­рушения глинистых агрегатов интенси­фицируется с повышением температуры (до 40—50°С). В общем случае оптималь­ная концентрация этих реагентов со­ставляет 8—10% и дальнейшее ее увели­чение ограничено растворяющей способ­ностью рассматриваемых реагентов.

Среди реагентов окислительно-восста­новительного Действия установлена эф­фективность применения перекиси во­дорода Н202 в пределах концентраций 1,5—3%, а изменение pH раствора в об­ласть щелочной реакции интенсифициру­ет разрушение образцоб из монтморил­лонитовой глины. Вместе с тем необходи­мо отметить, что использование перекиси водорода в сочетании с другими реаген­тами неорганического происхождения по­зволило получить весьма эффективные
результаты при разрушении глин различ­ного минералогического состава.

Для разрушения глинистых кольмати — рующих образований исследована приме­нимость следующих реагентов кислотного и окислительно-восстановительного дей­ствия: гидразина солянокислого М2Н4Х Х2НС1, гидразина сернокислого N2H4X XH2S04. При их растворении в воде ра­створ приобретает сильно выраженные кислотные свойства благодаря наличию иона водорода, а восстановительная спо­собность раствора обусловлена наличием гидразина.

При разрушении монтмориллонитовых отложений оптимальная концентрация гидразина солянокислого находится в пределах 10—12% [1].

Эффективно воздействует на монтмо — риллонитовые образования раствор, со­держащий гидразин сернокислый (2— 3%) и бисульфат натрия (6—8%) [2]. Дополнительное введение в раствор пе­
рекиси водорода увеличивает скорость разрушения образца на 36%.

Для разрушения глинистых кольмати — рующих образований реагентами ионо­обменного и окислительно-восстанови­тельного действия использовали соли ще­лочных металлов, соли или гидроксиды аммония, перексодисульфаты аммония или калия с добавками перекиси водо­рода (1,5—3%).

В экспериментах в качестве солей ще­лочных металлов применяли карбонат натрия N2C03. Оптимальная концентра­ция карбоната натрия в растворе, со­держащем 3% перекиси водорода, вне зависимости от минералогического соста­ва глин, составляет 10—12%, увеличение температуры раствора интенсифицирует процесс разрушения [3].

Исследованиями установлено, что для разрушения монтмориллонитовых и ка — олинитовых образований оптимальной является концентрация солей аммония

Подпись: Таблица 8 Результаты фильтрационных опытов по оценке эффективности восстановления коэффициента фильтрцциц рбразца прокачкой и реагентной обработкой Коэффициент фильтрации Достигнутый коэффициент кррна, мУсут фильтрации, % Компоненты раствора и их і концентрация со ег СЯ |*й 8 V 4) (в 58 lit X і 4) OS 58 1 si 3 а 8І о а в в gas в с Hi'S Подпись: Уст a H 0 в к a 1 УИПКР N2H4-2HC1 (8%) Na2COb (10%)+Ц2О2 (3%) 4,66 5,81 1,77 2,27 3,97 5,81 38 39 85,2 100 NH4HCO3 (IW + HJOJ (3%) 5,21 1,98 5,21 38 100 N2H4-2HC1 (8%) 1,83 0,28 1,15 15,3 62,8 N2H4-2HC1 (8%) 0,6 0,13 0,37 21,7 61,7 N2H4H2S04 (3%)+,NaHS04 (6%) 1 0,22 0,98 22 98 Na2COa (10%)+H2O2 (3%) 4,47 1,39 4,47 31,1 100 NH4HC03 (1°/O) + H202 (3%) 2,83 0,76 2,83 26,8 100 Установка KOHCTpi / к ц и и В Н И И г а з N2H4-2HC1 (10%) 35, 17 12,53 20,04 35,6 57 N2H4-2HC1 (10%) 34,82 11,75 30,07 33,7 86,3 N2H4-2HC1 (10%) 36,37 13,56 30,93 37,3 85 Na2C03 (10%) + H2O2 (3%) 32,31 11,58 29,2 35,8 90,4 Na2C03 (10%) + H2O2 (3%) 36,81 10,45 29,89 28,4 81,2 NH4HC03 (2%) + H202 (3%) 30,5 9,33 24,54 30,6 80,5 NH4HC03 (2% ) + H202 (3%) 27,39 8,03 20,82 29,3 76 Подпись: Таблица 4 Эффективность реагентного освоения скважин сельскохозяйственного водоснабжения Район объекта Метод освоения Раствор Количество Суммарный дебит, м3/'ч Среднее увеличение удельного дебита, раз до обра-ботки после об- р аботки Тамбовская обл. Виброреагснт- ный N2H4-2HC1 (8'%) N2H4-H2SO4 (3%) + +lNaHS04H20 (6%) H4F-HF(3%) 40 440 760 1,6 Саратовская обл. Ванна (NH4)2iS208 (1,5%) + +Н,2О2 (3%) 91 1 720,6 1 1027,6 | 2,9 Вакуумно реагентный 123 1175,9 1622,4 2,5 Ярославская обл. Реагентная ванна ГДОТ (5%) 6 40,8 72,3 2,5 Подпись: Эффективность реагентного доосвоения скважин городских водозаборов Показатели Водозаборы Нефте юганска і подземных Тернополя вод городов Юрмалы Водоносный горизонт Атлымский Верхнстор- Гауяс- Количество скважин, шт. 9 тонский 4 аматский о Срок эксплуатации, лет 9 6 О 12 Метод обработки Циклический Циклический Реагентная термореа-, реагентный ванна гентный Растворы «Рафаэль» (<N H4)2SaOs Na2CQ3 (10%) + Суммарный дебит водозабора, мэ/ч: (10%) (2% ) + Н202 (3%) +н2о2 (3%) до обработки 122,2 16 82 после обработки 185 64 108 Среднее значение удельного дебита, м3/(ч*м): до обработки 0,8 0,16 3,2 после обработки 4,5 0,66 5,7 Увеличение удельного дебита, раз 5,6 4,1 1,8 или его гидроксида в пределах 0,5—1% с добавкой перекиси водорода в коли­честве 1,5—Э%, процесс интенсифициру­ется в диапазоне температур 60—80°С [4]. Процесс разрушения кольматиру-

ющих образований из монтмориллони — товой глины растворами солей аммония с добавкой перекиси водорода, обладаю — ющими реакцией среды, близкой к ней­тральной, может быть интенсифицирован
путем изменения величины pH раствора в область кислотных и щелочных значе­ний (скорость разрушения образца уве­личивается на 58%).

Исследована возможность использо­вания для разрушения глинистых обра­зований порошкообразных сильных окислителей — персульфатов калия и аммония (0,5—2%) в сочетании с переки­сью водорода (1,5—3%) Г51.

Разрушение глинистых кольматиру — ющих образований можно также произ­водить раствором «ГАОТ» (товарное на­звание), обладающим комплексообразу­ющими и окислительно-восстановитель­ными свойствами.

Для определения изменений, возмож­ных при взаимодействии растворов с образцами исследуемых пород, использо­вали метод электронной спектрофото­метрии, рентгенофазовый, хроматогра­фический, фотоколориметрический ана­лизы и производили фильтрационные опы­ты с закольматированными образцами горных пород. Результаты анализов ла­бораторных экспериментов представлены в табл. 1.

При взаимодействии отдельных ра­створов с глинистыми образованиями оп­ределение компонентного состава газов производили хроматографическим мето­дом (табл. 2).

Опытно-фильтрационные исследова­ния по оценке эффективности реагент­ной разглинизации закольматированных образцов пород проводились на установ­ке УИПКР конструкции ВНИИБТ и фильтрационной установке конструкции ВНИИгаз. Технологические схемы уста­новок, их описания и методика производ­ства работ изложены в специальной ли­тературе. Результаты фильтрационных опытов представлены в табл. 3.

Как видно из представленных резуль­татов, из общей доли восстановления ко­эффициента фильтрации образца относи­тельно первоначальной (в среднем 83,6%) 30,9% приходится на прокачку после кольматации, 53,4% — на реагент­ную обработку, а 15,7% соответствует ос­таточной кольматации.

Таким образом, результаты лаборатор­ных исследований свидетельствуют об эффективности применения разработан­ных композиций растворов для разру­шения глинистых образований различно­го минералогического состава. Разрабо­танные композиции растворов разреше­ны Минздравом СССР к употреблению в системах питьевого водоснабжения.

Реагентное освоение скважин, каптиру­ющих песчаные коллекторы, проводилось в различных гидрогеологических усло­виях. Для освоения скважин применялись методы реагентной ванны, циклической, виброреагентной и вакуумно-реагентной обработки. На объектах сельскохозяй­ственного водоснабжения в промышлен­ных маштабах разработанная технология внедрена в Тамбовской и Саратовской обл., в Ярославской обл. произведены экспериментальные обработки скважин.

В районах опытных работ скважины сельскохозяйственного водоснабжения ис­пользуют водоносные горизонты, приуро­ченные к пескам различного грануломет­рического состава. Скважины бурятся с прямой промывкой забоя естественным и глинистым растворами. Вскрытие водо­носных горизонтов производят при за­мене промывочной жидкости на чистую воду, что не исключает кольматации при-

Подпись:фильтровой зоны глинистыми отложени­ями.

При виброреагентной обработке сква­жин низкочастотные колебания в фильт­ре скважины генерировались рабочим ор­ганом при помощи вибратора ВУР-2. Объем раствора находился в пределах 250—450 л. Продолжительность виброре­агентной обработки скважины составля­ла 30—50 мин, после чего обработка про­изводилась в статических условиях (6—8 ч). При вакуумно-реагентной об­работке для генерации вакуума исполь­зовали газо-газовый эжектор. Общий объем раствора составлял 400—600 л, продолжительность обработки при ре­агентной ванне 8—12 ч, при вакуумно­реагентной — 3—6 ч. Результаты реагент­ного освоения представлены в табл. 4.

Таким образом, в результате реагент­ного освоения 260 скважин сельскохо­зяйственного водоснабжения подача во­ды потребителю была увеличена с 2377,3 до 3482,3 мз/ч, т. е. на 46%.

Экспериментальными обработками сква­жин городских водозаборов подземных вод установлена возможность эффектив­
ного доосвоения скважин, находившихся длительное время в эксплуатации. Реа­гентное доосвоение скважин производи­лось на водозаборах подземных вод Неф­теюганска, Тернополя и Юрмалы. Про­цессы химического кольматажа прояви­лись лишь на водозаборе подземных вод Юрмалы, что предопределило необходи­мость проведения здесь предварительных солянокислотных обработок, в резуль­тате которых удельная производитель­ность скважин была восстановлена прак­тически до первоначальных значений.

Реагентное доосвоение скважин водо­забора Нефтеюганска производили тер­мореагентным методом, что диктовалось низкой (4°С) температурой подземных вод подмерзлотного водоносного горизон­та. Для повышения температуры пласто­вых вод в скважины закачивали по 10 м3 воды, нагретой при помощи паропере­движных установок до 86—93°С. Расход закачки составлял около 10 м3/ч. Далее закачивали 10 м3 раствора, нагретого до аналогичной температуры, после чего про­изводили циклическую обработку сква­жин в течение 2—4 ч.

Реагентное доосвоение скважин водо­забора Тернополя проводили методом циклической обработки в течение 3— 3,5 ч, а скважин Юрмалы — методом ре­агентной ванны 12 ч. Результаты реа­гентного доосвоения скважин городских водозаборов подземных вод представле­ны в табл. 5.

Реагентное доосвоение 16 скважин поз­волило увеличить суммарную производи­тельность водозаборов подземных вод с 220,2 до 357 м3/ч, т. е. на 62%.

Установлена также эффективность раз­работанных композиций растворов для реагентного освоения скважин различ­ного назначения (нефтяных, газовых, гео- технологических и наблюдательных), кап­тирующих песчаные коллекторы и соору­женных вращательным способом с про­мывкой глинистым раствором. Харак­терные результаты по эффективности та­кого рода реагентного освоения скважин приведены в табл. 6.

Выводы.

Полученные результаты свидетельству­ют о перспективности использования раз­работанных композиций растворов в та­ких областях народного хозяйства, как добыча подземных вод, углеводородов, тяжелых металлов и при организации мо­ниторинга.

Годовой экономический эффект от реа­гентного освоения 264 водозаборных скважин составил 878,535 тыс. р.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А. с. 800180 СССР, МКИ С 09 К 7/02. Со­став для обработки скважин / В. С. Алек­сеев, В. Т. Гребенников, В. В. Хлыстунов (СССР) //Открытия. Изо­бретения. 1981. № 4.

2. А. с. 810947 СССР, МКИ Е 21 В 43/25. Рас­твор для разглинизации прифильтровой зо­ны водяной скважины / В. С. Алексеев, В. Т. Гребенников, В. В. Хлысту­нов, И. Е. Ко зов (СССР) //Открытия. Изобретения. 1981. № 9.

3. А. с. 1027374 СССР, МКИ Е 21 43/27. Спо­соб обработки скважины на воду / В. С. Алексеев, В. Т. Гребенников, В. Е. Воропанов, С. Л. Драхлис (СССР) // Открытия. Изобретения. 1983. № 25.

4. А. с. 1063952 СССР, МКИ Е 21 В 21/04. Способ разглинизации скважин на воду / В. С. Алексеев, В. Т. Гребенников, В. Е. Воропанов, О. К. Киселев (СССР) // Открытия. Изобретения. 1983. № 48.

5. А. с. 1373796 СССР, МКИ Е 21 В 43/27. Способ реагентной разглинизации сква­жин /В. С. Алексеев, В. Т. Гребен­ников, В. А. Д ж е м м е р, В. А. Бон­даренко (СССР) // Открытия. Изобрете­ния. 1988. № 6.

Экологические проблемы города. и пути их решения


Подпись: 4

Подпись: .

За последние годы в нашей стране принят ряд важных постановлений, определяющих государственную политику в области рационального использования и охраны природных ресурсов.

Отмечая большую политическую и социально-экономическую значимость принятых решений и постановлений, необходимо подчеркнуть, что они лишь ставят главные задачи в области охраны природы и рационального природопользования, не раскрывая механизма их практического решения.

Анализ многолетнего отечественного опыта в решении задач природопользования показывает, что в этом направлении де­ятельности народного хозяйства допускались стратегические просчеты, которые приводили к бесхозяйственному, хищничес­кому использованию природных ресурсов и крупномасштабно­му, подчас непоправимому, ущербу окружающей природной среды. К основным недостаткам в решении этой проблемы сле­дует отнести:

отсутствие единого владельца у природных ресурсов, заин­тересованного в их рациональном использовании, охране и восполнении;

отсутствие экономического механизма защиты природы как альтернативы существующему положению о бесплатности при­родных ресурсов;

значительное отставание в создании научного обеспечения комплексного решения проблемы на уровне: одного производ­ства, группы различных производств на отраслевом и межот­раслевом уровне, административных районов различного мас­штаба;

отсутствие единой государственной политики в создании природоохранной техники и технологии.

Чтобы аргументированно предложить пути решения этих проблем, анализируются экологические проблемы одного горо­да — Горького.

Горький вошел в перечень 58 наиболее загрязненных го­родов страны и 32 наиболее загрязненных городов Российской Федерации (45 и 27 место). Экологическая ситуация исклю — читательно острая, несмотря на то, что за последние годы в го­роде и в области предприняты большие усилия по решению экологических проблем, прежде всего по охране водных ресур­сов от загрязнения сточными водами.

За год в атмосферу г. Горького предприятиями и авто­транспортом выбрасывается 280 тыс. т вредных веществ, из них сверхнормативные выбросы промышленных предприятий составляют более 80 тыс. т. Максимальные концентрации пы­ли в атмосфере города превышают санитарные нормы в 16 раз, окислы серы в 6 раз, двуокиси азота в 9 раз, фенола и фор­мальдегида в 2 раза.

Крупнейшим источником загрязнения атмосферы в городе является автомобильный транспорт. Суммарный выброс вред­ных веществ автомобильного транспорта составляет 45% об­щего объема выбросов вредных веществ.

По снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосфе­ру в городе намечаются следующие мероприятия. Перевод в 1995 г. Сормовской ТЭЦ на сжигание природного газа, ко­торый позволит на 18,7 тыс. т/год сократить выбросы загряз­няющих веществ в атмосферу. Перевод в 1995 г. Автозавод­ской ТЭЦ на сжигание природного газа с сокращением на 54,3 тыс. т/год вредных выбросов. Закрытие чугунолитейного цеха на Горьковском машиностроительном заводе с сокраще­нием выбросов в атмосферу на 3,5 тыс. т/год.

В период с 1990 по 1993 г. планируется организовать сис­тематический лабораторный контроль за загрязнением атмос­ферного воздуха на границе санитарно-защитной зоны 17 пред­приятий и расположенной на ее территории жилой застройки, в том числе на заводах «Красное Сормово», «Двигатель ре­волюции», Горьковском машиностроительном заводе, Горь­ковском авиационном заводе, Заводе им. 26 Бакинских комис­саров.

Наиболее эффективным путем сокращения газовых выбро­сов от пассажирского автотранспорта является сокращение
числа автобусов и переход на использование троллейбусов, трамваев и метро. До 1995 г. в городе планируется выполнить большой объем работы по развитию электротранспорта, в том числе: ввод в эксплуатацию станций метрополитена «Киров­ская», «Дворец культуры», продолжение строительства Сор­мовско-Мещерской линии с вводом в эксплуатацию станции «Канавинская», «Куйбышевская», строительство троллейбусно­го депо в Автозаводском районе, строительство 7 трамвайных и троллейбусных линий общей протяженностью около 70 км. К 1990 г. планируется перевести не менее 20% двигателей автотранспорта на газовое топливо. Автомобильный транспорт в 1989 г. полностью переходит на применение неэтилирован­ного бензина. На въездах в Горький в 1989 г. оборудуются контрольно-пропускные пункты по проверке токсичности от­работанных газов автомобилей.

Трудно переоценить значение сооружений биологической очистки сточных вод города для охраны бассейна р. Волги. Суммарная производительность действующей первой очереди городской станции аэрации и пускового комплекса второй очереди составляет 900 тыс. м3/сут сточных вод. Однако не все производственные сточные воды города направляются на очистные сооружения, 25 млн. м3/год промышленных стоков сбрасываются в р. Оку и Волгу практически без очистки. Са­мым крупным загрязнителем р. Оки в районе города является Горьковский автозавод. В прошлом году им было сброшено 2,6 млн. м3 производственных сточных вод. Около 6 МЛН. М3/гОд сточных вод сброшено в р. Волгу заводом «Красное Сормово».

Серьезной проблемой для г. Горького является ликвида­ция осадков станции биологической очистки сточных вод. Осадки городской станции аэрации после анаэробного сбра­живания направляются на обезвоживание на иловые площад­ки. Повышенное содержание ионов тяжелых металлов в осад­ках не позволяет использовать их в качестве удобрений в сельс­ком хозяйстве. В настоящее время на иловых площадках на­копилось около 2,5 млн. м3 осадков. Город вынужден выделять дополнительные площади на берегу р. Волги для строитель­ства новых иловых площадок.

В настоящее время исполком горсовета разработал и утвер­дил ПДК ионов тяжелых металлов при сбросе промышленных стоков на городскую станцию аэрации. Нормативы жесткие, они практически обязывают предприятия переходить на зам­кнутые системы водопользования гальванических цехов. При решении задач озеленения города рекомендовано использовать осадок в качестве добавки в торфяной компост, сжигать оса­док в котлах ТЭЦ, работающих на торфе.

В городе стабилизирован уровень потребления свежей во­ды. В системах оборотного водоснабжения предприятий на­ходится около 70% общей производительности систем водо­снабжения. Однако пока низки темпы создания замкнутых си­стем водного хозяйства на основе глубокой очистки промыш­ленных стоков и использования очищенной сточной воды в технологических процессах. Случаи создания и внедрения в практику малоотходных и безотходных производств единичны, хотя в городе несколько сот промышленных предприятий.

Большим вниманием у производственников пользуются раз­работки Горьковского политехнического института (ГПИ), Горьковского инженерно-строительного института (ГИСИ) и НИИТОП по созданию малоотходных гальванических произ­водств, включая участки производства печатных плат. Для участников производства печатных плат ГПИ наладил произ­водство модулей электрохимической регенерации. ГИСИ осу­ществляет разработку документации для производства моду­лей регенерации обезжиривающих растворов, а также модулей разделения промышленных стоков и утилизации продуктов для линий никелирования, цинкования и хромирования.

Большие трудности в решении экологических проблем свя­заны с отсутствием в городе ливневой канализации. К сожа­лению, почти все города нашей страны не имеют ее. В пер­спективных планах социально-экономического развития города до 1995 г. строительство сетей ливневой канализации и систе-

мы очистки поверхностных стоков должно быть предусмот­рено.

Крупной экологической проблемой для городов бассейна р. Волги, как показала многолетняя практика эксплуатации, является создание каскада из 8 ГЭС. В настоящее время уро­вень воды в верхнем бьефе Чебоксарской ГЭС поднят лишь до отметки 63 м и уже в этих условиях сказываются негатив­ные последствия строительства ГЭС на равнинных реках. Уже сегодня треть территории Марийской АССР затоплена, слож­ная гидрогеологическая обстановка сложилась в Заречной части города, так как практически все коммуникации нахо­дятся в воде; из-за высокого уровня стояния грунтовых вод возникли сложности с эксплуатацией метрополитена в Зареч­ной части. В районе города средние скорости течения воды р. Оки и Волги снизились в два раза, это привело к заметному ухудшению качества воды: из-за увеличения площадей мелко­водий снизился водообмен, повысилось содержание в воде растворенных органических загрязнений. В 2—2,5 раза сни­зилась продуктивность рыбного хозяйства, несмотря на то, что по прогнозам проекта должна быть увеличена в 5—7 раз. Население города и области, а также население Марийской АССР в письмах в правительственные инстанции и в массовых выступлениях протестуют против дальнейшего заполнения Че­боксарской ГЭС. В решении энергетических проблем необходим комплексный подход, тем более при строительстве ГЭС.

В настоящее время проводятся мероприятия по сокращению водопотребления из городского водопровода промышленными предприятиями за счет ввода в эксплуатацию систем оборот­ного водоснабжения, совершенствования технологических ре­жимов основных производственных процессов. До 1990 г. на 200 тыс. м3/сут будет уменьшен забор воды из р. Оки и Волги на технические нужды предприятий, на 50 тыс. м3/сут умень­шен сброс загрязненных промышленных стоков в городскую канализацию.

До 1995 г. за счет ввода новых систем технического водо­снабжения на предприятиях Канавинского и Приокского рай­онов будет сокращено потребление питьевой воды на 110 тыс.

м3/сут.

В период 1990—1992 гг. будет разработан проект ливневой канализации города с последующим строительством сетей и очистных сооружений в 1992—1995 гг., что снимет экологи­ческую напряженность.

В 1990 г. службы судового хозяйства Горьковского речного пароходства полностью прекратят сброс неочищенных сточных вод и мусора от судов в водоемы. Они построили береговые станции приема сточных вод, разработали и освоили производ­ство установок очистки сточных вод, располагаемых на судах и берегах рек.

В период с 1989 по 1993 г. планируется построить локаль­ные очистные сооружения и полностью прекратить сброс неочи­щенных стоков в р. Оку и Волгу. Таких объектов насчитыва­ется по планам решения экологических задач города около 80 — локальные очистные сооружения, насосные станции, кана­лизационные коллекторы.

В 1988 г. на территории города предприятиями и организа­циями совместно со специализированным управлением зеле­ного строительства высажено 36,1 тыс. деревьев, 309 тыс. ку­старников на площади 42 га. но, к сожалению, не создано ни одного парка или сквера. Пагубное воздействие на зеленые насаждения оказывает применение песчано-солевой смеси для зимнего содержания дорог, применение ее оказывает пагубное влияние и на водоемы.

Общая площадь всех зеленых насаждений города состав­ляет 9531,5 га, в том числе лесов, зеленых и защитных зон — 1980,7 га, лесопарков — 4459,6 га. Площадь зеленых насажде­ний на 1 жителя составляет 10,3 м2. Расходы на текущее со­держание зеленого хозяйства города в 1988 г. составила 545 тыс. р. Для обеспечения посадочным материалом имеется питомник площадью 623,7 га. За 1988 г. из питомника для озеленения отпущено около 140 тыс. саженцев деревьев и ку­старников. В период с 1990 по 1995 г. планируется создать в городе 9 бульваров, садов, скверов, парков общей площадью около 100 га.

Городские насаждения играют основную роль в оздоровле­нии городской среды. К сожалению, зеленая зона города не образует единой взаимосвязанной сети. По периферии город­ской территории нет замкнутого лесопаркового кольца, а име­ющиеся небольшие лесные массивы в пригородах не соединя­ются с парковыми зонами центра города посредством непре­рывной сети уличных зеленых насаждений. Наличие больших массивов многоэтажных каменных зданий и значительной ас­фальтированной поверхности, сильно перегреваемой и аккуму­лирующей теплоту, приводит к заиливаемости городской тер­ритории.

Проблема удаления, переработки и утилизации мусора ха­рактерна для всех городов нашей страны. В г. Горьком вывоз мусора, объем которого составляет более 1 млн. м3, произво­дится на свалки и мусороперерабатывающий завод, введен­ный в эксплуатацию в 1987 г., мощностью 200 тыс. м3/год му­сора. Проблему мусороудаления этот завод не решает (не обе­спечивает переработку мусора, поступающего из Заречной части города), однако его эксплуатация позволит определить последующие действия коммунальных служб по решению этой проблемы.

Сметная стоимость завода 3,9 млн. р. Численность обслу­живающего персонала 110 чел. Технологический процесс пе­реработки мусора основан на анаэробном сбраживании в ис­кусственных условиях. Мусор проходит последовательную об­работку в биобарабанах, сортировочных грохотах, магнитных сепараторах, вертикальных дробилках, на площадках биодо­зревания.

Напряженность в решении вопроса мусороудаления хара­ктеризует общее сложное состояние в решении проблем бла­гоустройства города. На благоустройство города ежегодно выделяется 10—12 млн. р. При расчетах по нормативам, ко­торые, к сожалению, не пересматривались в течение более чем 40 лет, потребность в ресурсах составляет около 18 млн. р/год, на самом деле она значительно превышает эту величину.

Одной из важных причин, сдерживающих решение задач благоустройства города, является ограничение в поставках техники, а также низкое качество имеющихся механизмов и машин. При обеспеченности техникой на 30—60% и коэффи­циенте выхода машин на линию, равного 0,6. трудно обес­печить высокий уровень решения задач благоустройства города.

Очень важным направлением в улучшении экологической обстановки в городе является вывод промышленных предпри­ятий из жилой застройки. По плану развития города с уче­том решения экологических вопросов до 2000 г. планируется вывести из жилой застройки 16 предприятий и цехов, в том числе: химико-фармацевтический завод, завод торфяного ма­шиностроения. рыбокоптильный цех объединения «Горькийры — ба», завод «Новая сосна», объединение «Горьковский авто­мобильный завод», винзавод объединения «Горькийвинагро — пром».

Эти экологические проблемы г. Горького характерны и для других крупных промышленных городов нашей страны. Чтобы решить их — необходима разработка комплексной экологичес­кой программы развития города. Программа должна быть хорошо сбалансирована по ресурсам и срокам выполнения. Формировать ее надо на новых принципах исходя из реаль­ной экологической ситуации в городе, вырабатывая задания промышленным предприятиям с учетом ущерба, наносимого окружающей среде конкретным производством. Не ориентиро­ваться на предложения промышленных предприятий с учетом их планов решать экологические проблемы по остаточному принципу, а на уровне местных Советов (районных и город­ских) совместно со службами здравоохранения, охраны окру­жающей среды и трудовыми коллективами промышленных предприятий определять величину экономического ущерба, на­носимого окружающей среде загрязнениями, и планировать приподоохранные мероприятия.

Многочисленными расчетами доказано, что экологически чистые производства, как правило, являются экологически выгодными. Уровень дифференцированной оплаты за ущерб, причиняемый загрязнением окружающей среды, должен опре­деляться на основе общегосударственных типовых методик с учетом продолжительности выполнения природоохранных ме­роприятий для каждого производства.

Важнейшим направлением в решении экологических проб­лем города является организация непрерывного автоматичес­кого контроля качества газовых выбросов и сточных вод на каждом предприятии. Ддя решения этих задач необходимо в ближайшее время разработать и серийно освоить выпуск уни­фицированных автоматизированных постов контроля всех выбпосов вредных веществ в окружающую среду.

Проектирование новых, реконструкция и техническое пере­вооружение существующих предприятий должны осуще­ствляться на основе современных математических методов оп­тимизации с обеспечением рационального использования и ох­раны природных ресурсов.

Значительное отставание в успешном решении задач ох­раны водоемов от загрязнения сточными водами, главным об­разом, обусловлено, ртсутствием серийного производства ком­
плектных автоматизированных водоочистных установок раз­личного технологического назначения, созданных на основе новейших достижений науки и техники. Учитывая, что в г. Горьком создается Межведомственный инженерный центр «Безотходная технология», объединяющий усилия Академии наук СССР (Институт химии высокочистых веществ), Гос­строя СССР (ВНИИ ВОДГЕО), Госкомприроды СССР (Горь­ковский областной комитет охраны природы), Министерства промышленности средств связи СССР и Минвуза РСФСР (Горьковский инженерно-строительный институт), в интересах скорейшего решения экологических проблем целесообразно по­ручить ему в первоочередном порядке осуществлять разработ­ку и опытное производство высокоэффективных технологичес­ких модулей для очистки промышленных сточных вод.

В. В. НАЙДЕНКО, д-р техн. наук, рекгор Горьковского инженерно-строительного института;

Е. А. МОЙ КИН, генеральный директор Горьковского территориального производственного объединения жилищно-коммунального хозяйства.

image006Научно-технический и производственный журнал «ВОДОСНАБЖЕНИЕ И САНИ­ТАРНАЯ ТЕХНИКА» — орган Государственного строительного комитета СССР —- ос­вещает вопросы развития теории расчетов и конструирования санитарно-техничес­ких систем и оборудования, производства работ по водоснабжению, канализации, отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха промышленного, жилищного, гражданского и сельскохозяйственного строительства, эффективного использования капитальных вложений, обеспечения ввода в действие производственных мощностей и других объектов в короткие сроки и при наименьших затратах, реконструкции и технического перевооружения их; повышения качества строительно-монтажных работ и снижения их себестоимости в свете важнейших постановлений партии и прави­тельства по коренной перестройке в капитальном строительстве.

Журнал рассчитан на научных работников, инженеров и Других специалистов, занимающихся научными исследованиями, проектированием и сооружением наруж­ных и внутренних систем водоснабжения, канализации, подготовки воды и очистки сточных вод, теплоснабжения, отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и кондиционирования воздуха в промышленном, жилищном, гражданском и сельско­хозяйственном строительстве.

Выходит 1 раз в месяц.

В пяти номерах года намечено опубликовать тематические материалы по во­просам:

использования мобильных систем инженерного оборудования в строительстве — советский и зарубежный опыт (системы теплоснабжения, водоснабжения, канализа­ции, электроснабжения);

развития экономического механизма в научно-техническом прогрессе отрасли;

комплексного использования энергоресурсов на примере городов, использова­ния вторичных энергетических ресурсов, утилизации, освоения новых источников энергии;

технического перевооружения и интенсификации работы санитарно-технических систем;

охраны окружающей среды и очистки сточных вод.

На интересующие Вас номера журналов можно подписаться в любом почтовом отделении и агентстве «Союзпечать».

Индекс журнала 70136. Цена номера 60 к.

image007

Эффективные гелиосистемы теплоснабжения

Подпись: 19

Подпись: © В. К. Аверьянов, А, И. Тютюнников, А. А. Леонтьев, А. В. Синица, 1989.

Теплоснабжение вследствие значитель­ного объема потребления горячей воды относительно невысокой температуры яв­ляется наиболее доступным в техниче­ском отношении направлением исполь­зования солнечной энергии. Эффектив­ность геолисистем теплоснабжения опре­деляется совершенством технических средств поглощения солнечной радиа­ции, ее аккумулирования, хранения и пе­редачи потребителям.

Несмотря на положительные резуль­таты испытаний отдельных эксперимен­тальных объектов, системы внедряются в практику строительства крайне мед­ленно. Основной их недостаток — несо­измеримость эффекта экономии топлива и капитальных затрат. Наряду с эконо­мическими проблемами стоят также во­просы подбора основного и вспомога­тельного оборудования, автоматизации управления тепловыми и гидравличе­скими режимами, технического обслужи­вания, борьбы с коррозией в солнечных коллекторах, предотвращения замерза­ния теплоносителя при отрицательных температурах. Таким образом, для мас­сового внедрения необходимо создание гелиосистем, отличающихся высокой энер­гетической эффективностью, надежно­стью, простотой эксплуатации при на­именьших капитальных затратах.

Систематизация отечественного и зару­бежного экспериментального материала и теоретических разработок позволила авторам классифицировать факторы, влияющие на эффективность гелиосистем теплоснабжения, оценить их количествен­но и наметить направления повышения энергетического к. п. д. систем путем оп­ределения области рационального исполь­зования, совршенствования схемных ре­шений, оптимизации конструкций и ре­жимов и других параметров.

Рассмотрим энергетический баланс ге­лиоустановки теплоснабжения, предста­вив ее звеньями с определенными поте­рями энергии (рис. 1). Анализ показы­вает, что в среднем в установках исполь­зуется полезно от 15 до 30% падающего солнечного излучения, а большая его часть идет в окружающую среду в виде оптических и тепловых потерь в солнеч­ных коллекторах. Оптический к. п. д. за­висит от свойств прозрачных покрытий, их количества и составляет в реальных условиях 0,6—0,72 для двухслойного и 0,7—0,8 для однослойного стеклянного покрытия. При отсутствии покрытия оп­тический к. п. д. определяется поглоща­ющей способностью панели солнечного коллектора, равной 0,9—0,95.

Тепловые потери в окружающую среду зависят от качества покрытия, тыльной

теплоизоляции и от разности температур панели tn и наружного воздуха tH. Зна­чения к. п. д. солнечного коллектора с различной степенью покрытий представ­лены на рис. 2 в функции разности тем­ператур At = tn—tn и плотности сол­нечной радиации Е. Здесь можно выде­лить три зоны эффективного примене­ния солнечных коллекторов: I — без

покрытия (при At = 5—10°С); II — с однослойным покрытием (5—10°С< <А^<20—40°С); III — с двухслойным остеклением (А^>20—40°С). Теплопри- емники с двухслойным покрытием эф­фективны в системах чистого гелио­отопления «пассивного» и «активного» типов при среднем к. п. д. 20—40%. Область рационального использования коллекторов с однослойным покры­тием — комбинированные гелиосистемы (круглогодичное горячее водоснабже­ние и низкотемпературное отопление). И, наконец, солнечные коллекторы без

О-гг’-

image034

Абсорбер

Оптические потери 20-30 %

image035

Теплопотери і солнечном коллекторе 20-30 %

image036

Коллектор — if—

НИР ПППР ^ ^

Аккумулятор

Теплопотери б теплопро­водах и за счет неравно­мерности потокораспре­делен и я 5-10 %

Снижение эффекта на 10%

image037

Теплопотери 0-10%

Сумма потерь теплоты ВО-85% Полезно используемая теплота д0~15 %

Рис. 1. Тепловой баланс гелиоустановки теп-* лоснабжения
покрытия (абсорберы) эффективны при небольших или отрицательных темпера­турных напорах. Применение абсорбе­ров, обусловленных их высоким к. п. д. (г|>0,7), может распространяться на большой класс потребителей низкотем­пературной теплоты (плавательные бас­сейны, бани, душевые установки, си­стемы подпитки сетей теплоснабжения, а также системы с тепловыми насоса­ми) ([1].

Расчеты показывают, что применение комбинированных коллекторных полей со ступенчатым покрытием, например, с теплоприемниками без покрытия в пер­вой ступени п с однослойным покрыти­ем во второй, при последовательной схеме их соединения дает энергетиче­ский эффект более ощутимый, чем у поля с коллектором большей степени остекления. Использование тепловых насосов в таких системах повышает не только их к. п. д., но и снижает в 1,5— 2 раза металлоемкость и, следователь­но, капитальные затраты.

Тепловые потери в полях, объединя­ющих отдельные теплоприемники, оп­ределяются теплопередачей трубопрово­дов и неравномерностью потокораспре — деления теплоносителя. Заметное сни­жение этих потерь достигается приме­нением последовательно-параллельной схемы обвязки коллекторного поля вместо параллельно-параллельной, ко­торая имеет наибольшую длину тепло­проводов и высокую неравномерность распределения расходов.

Требования борьбы с коррозией сол­нечных коллекторов и их разрушением при замерзании теплоносителя в холод­ный период определяют необходимость создания гелиосистем в двухконтур­ном исполнении і[2; 3]. Наличие кон­тура с промежуточным теплообменни­ком снижает выработку теплоты вслед­ствие повышенных температур тепло­носителя в теплоприемниках. При ма­лой площади поверхности теплообмен­ника может наблюдаться значительное снижение теплопроизводительности (до 20—30%), что подтверждалось при ис­пытаниях на экспериментальных объек­тах ^[4].

В двухконтурных системах узел теп­лообменника следует рассчитывать особо тщательно, используя технико­экономический анализ [2; 5; 6]. Так, например, установлено, что оптималь­ный температурный напор в скорост­ных теплообменниках при действую­щих экономических критериях должен составлять 2—5°С. Для емких подогре­вателей, с целью обеспечения высокой эффективности, поверхность вмонтиро-

image038

Рис. 2. Зависимость КПД солнечного коллек­тора от разности температур абсорбера и на­ружного воздуха

ванных змеевиков необходимо увели­чивать в 2,5—4 раза.

Последним элементом по ходу под­готовки теплоносителя в гелиосистемах теплоснабжения (см. рис. 1) является аккумулятор, предназначенный для сбо­ра горячей воды, компенсации неравно­мерности прихода солнечной радиации и отбора теплоты потребителям. От совершенства аккумулятора существен­но зависят и тепловые характеристики всей системьы

К основным параметрам аккумулято­ров относятся удельный объем VaK, т. е. объем, приходящийся на 1 м2 солнечного коллектора, степень страти­фикации и совершенство тепловой изо­ляции. Каїк показывают результаты численного моделирования, влияние объема аккумулятора проявляется для различных по характеру водоразбора потребителей по-разному. Так, для жи­лого фонда рациональным будет Уак = = 60—70 л/м2, что хорошо согласуется с данными [7; 3]. Уменьшение объема в два раза снижает теплопроизводи — тельность системы на 8—12% вследст­вие более высокой температуры в сол­нечном коллекторе. При Уак=70 л/м2 к. п. д. системы повышается незначи­тельно, однако возрастают капиталь­ные затраты и теплопотери.

Для потребителей с постоянным во­дозабором в течение светового дня (прачечные, бани, столовые и др.) эф­фективны аккумуляторы относительно небольшого объема (Van = 20—40 л/м2). При вечернем водозаборе эта величина должна составлять 80—100 л/м2, а<

цикл зарядки следует организовывать путем наполнения емкости горячей во­дой от коллекторного поля по про­точной схеме.

Температурная стратификация так­же способствует повышению эффектив­ности системы (на 5—10%) по срав­нению с аккумуляторами с перемеши­ваемым теплоносителем. Состояние по­стоянной стратификации может быть достигнуто секционированием аккуму­лятора (три—четыре емкости), органи­зацией естественных гидротермических процессов, рационализацией схем пото­ков теплоносителей и автоматизацией.

За счет увеличения термического со­противления изоляции аккумуляторов

можно заметно сократить теплопотери, которые, по данным [4], достигают 15—20%. Как показывают расчеты, теп­ловая изоляция наружных аккумуля­торов ДЛЯ Крупных гелиосистем (ЛСк> >500 м2) должна иметь термическое сопротивление #т>1,5 м2*К/Вт, а для мелких установок — #т — 2—2,5 м2Х

ХК/Вт. В этом случае к. п, д. аккуму­лятора достигает высоких значений (0.94-0,96).

Выполненный анализ энергетической эффективности позволяет количествен­но оценивать мероприятия по повыше­нию к. п. д. использования энергии Солнца в гелиосистемах теплоснабже­ния и является основой методологии выбора и конструирования схемных ре­шений.

Рассмотрим некоторые принципиаль­ные решения, способствующие более эффективному использованию гелиоус­тановок. Как уже отмечалось, одним из факторов, сдерживающих широкое внедрение гелиосистем, является недо­статочная экономия топлива (она до­стигает лишь 50—100 кг/(м2-год) [4].

Зона оптимальных решений при этом ограничивает долю замещения годовой нагрузки на горячее водоснабжение 15—30%. Остальная теплота сообщает­ся теплоносителю от традиционного теплоисточника. Таким образом, боль­шую часть сезона гелиосистема рабо­тает в низкотемпературном режиме. При этом, как показано ранее, наибо­лее эффективны солнечные коллекто­ры без покрытия — абсорберы (при общей проточной схеме движения теп­лоносителя).

В ТашЗНИИЭП предложена «термо­нейтральная» солнечная установка, в ко­торой путем изменения расхода тепло­носителя достигается такое состояние системы, когда средняя температура воды равна температуре наружного воздуха, и благодаря отсутствию теп — лопотерь вся поглощенная абсорбером радиация сообщается теплоносителю. В этом случае солнечный коллектор способен в южных районах страны за­мещать до 150—180 кг/(м2-год) ус­ловного топлива. Эта величина не яв­ляется предельной, поскольку здесь вводится ограничение по температуре, а работа установки в зависимости от метеопараметров происходит в динами­ке. За счет большой аккумулирующей способности теплоносителя в этом слу­чае будут иметь место дополнительные теплопотери.

Для устранения указанного недостат­ка и достижения простоты обслужи­вания гелиосистем теплоснабжения предлагается обеспечивать в коллек­торах постоянный в течение солнечного дня расход воды. Коллекторное поле выполняется из двух, а при необхо­димости из трех ступеней, с увеличи­вающейся по мере нагрева теплоноси­теля степенью совершенства покрытия. В зависимости от параметров климата и температуры воды доля остекления может быть переменной либо оставать­ся на уровне, определенном технико­экономическим расчетом. На догрев в котельную вода поступает из баков* аккумуляторов. Как следует из вычис­лений, тепловая эффективность предло­женной схемы на 15—20% выше по сравнению с базовым вариантом, а эко­номия топлцва может достигать 200— 250 кг/(м2-год).

На рис. 3 представлены графики за­висимости коэффициента замещения на­грузки горячего водоснабжения от удельной площади солнечных коллек­торов с покрытием и без него для ус — довий Ташкента, откуда следует, что при Лск^О.1 м2/ГДж эффективнее по­следние с коэффициентом замещении ф 0,3—0,4.

К недостаткам проточных схем отно­сятся повышенные требования к качест­ву теплоносителя. При высоком соле — содержании и большом количестве рас­творенного кислорода системы выпол­няются двухконтурными либо устраи­вается обработка исходной воды перед солнечными коллекторами. С тепло-! технической точки зрения оба решения несовершенны.

В первом случае из-за работы замк­нутых контуров в переменном темпера­турном режиме для нагрева тепло­носителя до требуемой температуры за­метно снижается теплопроизводитель — ность, кроме того, возникает необхо­димость в дополнительном баке-аккуму­ляторе. Вторая схема противоречит принципу использования солнечной энергии на низшей ступени подготовки теплоносителя. Здесь перед блоком химводоочистки вода нагревается от котла, затем, уже после обработки, с температурой 30—40° поступает в сол­нечный коллектор, где догревается в режиме повышенных теплопотерь гелио­приемника. Расчеты показывают, что при этом на 20—30% снижается теп­ловая эффективность установки.

Избежать этих потерь энергии уда­ется регенерацией теплоты в так на­зываемой «проточно-регенеративной» схеме гелиосистем теплоснабжения (рис. 4). Система включает теплооб­менники I и II ступеней, соединенные между собой по трубному и межтруб­ному пространствам. В подогревателе I ступени — регенераторе — исходная вода нагревается до 30—40°С, подвер­гается затем химводоочистке и поступа­ет в подогревателе II ступени, где тем­пература ее несколько повышается за счет горячей воды, идущей от солнеч-

image039

Рис. 3. Зависимость коаффициента замещении тепловой нагрузки от удельной площади сол­нечного коллектора

1 —■ без покрытия; 2 с однослойным стеклян­ным покрытием

image040

Рис. 4. Принципиальная схема проточно-ре­генеративной ГСТС

/ — солнечный коллектор; 2 —- блок химводо- очистки; 3, 4 — теплообменники I и II ступе­ней

ных коллекторов в аккумулятор. Пос­ле II ступени обработанная вода в межтрубном пространстве регенератора охлаждается на противотоке исходной воды и с достаточно низкой температу­рой поступает затем в солнечный кол­лектор.

Эффективность предложенного реше­ния достигается за счет регенерации теплоты внутри контура системы при сохранении преимуществ проточных схем. Достоинства проточных схем ре­ализуются максимально, если солнеч­ные коллекторы изготовлять из анти­коррозийных и морозостойких матери­алов. Авторами совместно с Загорским филиалом Всесоюзного научно-исследо­вательского института резинотехниче­ской промышленности предложен и раз­работан ряд конструкций и установок на базе эластичных полимеров, предназ­наченных для солнечных коллекторов и гелиопокрытий зданий. Будучи моро­зостойкими и обладая антикоррозий­ными свойствами, гелиоприемники из эластичных материалов имеют мень­шую удельную массу, чем у известных конструкций, легко транспортируются, перспективны для создания мобильных установок.

Солнечные коллекторы из прорези­ненной трубчатой ткани испытывались в натурных условиях на гелиоплощад­ке ФТИ имени С. В. Стародубцева АН УзССР в 1986 г. Исследовались об­разцы с пленочным покрытием и без него. Анализ результатов показал, что зависимость к. п. д. гелиоприемника от разности температур теплоносителя (воды) на входе в коллектор и наруж­ного воздуха близка к аналогичной кривой для солнечных установок со стальными панелями РСГ-2 конструк­ции КиевЗНИИЭП [8].

Другим направлением снижения ка­питальных затрат является использо­вание солнечных коллекторов без теплоизоляции, размещенных на грун­те или ограждающих конструкциях. Исследования нестационарных процес­сов в таких «инерционных» теплопри — емниках свидетельствуют, что в харак­терных режимах по тепловым показа­телям они не уступают коллекторам с тепловой изоляцией.

Дальнейшее совершенствование солнеч­ных коллекторов и гелиопокрытий пред­ставляется путем создания безнапорных (вакуумных) конструкций. Это направле — нйе позволит использовать в качестве материалов любые воздухонепроница­емые, например: фольгу, фольгоизол, прорезиненные ткани и полимерные пленочные покрытия. Для функциониро­вания такого рода устройств достаточно получить разрежение в несколько де­сятков миллиметров водяного столба. Однако здесь возникают дополнительные задачи воздухоудаления, поддержания стабильного вакуума, а также диагно­стики системы. Б настоящее время для подобных конструкций ведутся экспери­менты по определению их теплотехничес­ких и гидравлических характеристик.

Для оценки энергетической эффектив­ности по коэффициенту замещения теп­ловой нагрузки разработаны математи­ческие модели различных схем гелио-ус­тановок: проточных, рециркуляционных, теплонасосных для замещения нагрузок горячего водоснабжения и отопления в отдельности, а также для комбинирован­ной нагрузки. В результате численного моделирования получены характеристи­ческие уравнения, связывающие коэф­фициент замещения для данной системы с ее конструктивными, метеорологичес­кими и другими параметрами.

Выбор области применения той или иной схемы обосновывается технико-эко­номическим расчетом. В качестве целе­вой функции обычно принимается пере­менная часть приведенных затрат [7]. Основным оптимизируемым параметром является удельная площадь солнечных коллекторов Аск. Технико-экономическо­му анализу подвергались гелиосистемы, отличающиеся по схемам и роду заме­щения тепловых нагрузок, при стоимо­сти солнечных коллекторов Сек = 25 р/ м2 — без покрытия и Сек = 50 р/м2 — с однослойным покрытием для различных климатичесских районов в зависимости от цен на условное топливо.

Установлено, что проточные системы конкурентоспособны уже при совре­менном уровне цен на условное топли­во ст = 50—100 р/т, причем наиболее экономичны системы с абсорберами, даже в районах с относительно низ­кими температурами (Чита). Приме­нение солнечных коллекторов с покры­тиями дает эффект лишь при стоимо­сти условного топлива 100 р/т.

Согласно расчетам для различных; климатических условий, увеличение сто­имости топлива от 75 до 150 р/т сме­щает минимум целевой функции в об­ласть Аск = 0,1—0,2 м2/ГДж, что со­ответствует доле замещения нагрузки горячего водоснабжения ф = 0,25—0,5 для южных районов страны и ср = 0,2— 0,35 для районов средних и более вы­соких широт. При этом срок окупае­мости капиталовложений в ГСТС со­ставляет от 4,5 до 8 лет.

Установлено также, что несколько худшими экономическими показателя­ми обладают теплонасосные гелиосисте­мы горячего водоснабжения с абсор­берами, эффективность которых на­ступает при затратах на топливо ст = = 75-|-100 р/т, а при ст>100 р/т рас­пространяется и на схемы с комбини­рованной нагрузкой и сезонной акку­муляцией теплоты.

В настоящее время чаще других при­меняются рециркуляционные системы нагрева воды в солнечных коллекторах с однослойным стеклянным покрытием, которые могут дать экономический эф­фект лишь при стоимости топлива сг>150 р/т, однако конкурировать с рассмотренными выше системами они не в состоянии. Область их рациональ­ного использования — замещение ком­бинированной нагрузки отопления и го­рячего водоснабжения при замыкающих затратах на топливо, превышающих 200 р/т. Согласно результатам опти­мизационных расчетов, эти системы должны включать эффективные солнеч­ные коллекторы с полутора — и двух­слойным покрытием.

Выводы

1. При современном соотношении цен на солнечные коллекторы и замещае­мое топливо экономически обоснованно применение проточных гелиосистем с абсорберами без покрытия для предва­рительного подогрева воды в системах горячего водоснабжения при годовом коэффициенте замещения ф = 0,2—0,3.

2. В зависимости от темпов возраста­ния стоимости замещаемого топлива прослеживается тенденция необходи-‘ мости внедрения более совершенных схемных решений и оборудования ге­лиосистем.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пономарев В. Н., Тютюнников А. И., Мосягин В. Ю. Анализ совмест­ной работы гелиосистемы с теплонасосной установкой // Холодильная техника. 1982. № 6.

2. Аверьянов В. К., Тютюнников А. И. Выбор оптимальной поверхности про­межуточного теплообменника двухконтур­ной гелиосистемы // Гелиотехника. 1984. № 3.

3. Д а ф ф и Д ж. А., Бекман У. А. Теп­ловые процессы с использованием солнеч­ной энергии; Пер. с англ. — М.: Мир, 1977.

4. Н а с о н о в Е. А. Результаты испытаний гелиосистемы горячего водоснабжения че­тырехэтажного жилого дома // Гелиотехни­ка. 1985. № И.

5. К е й с В., Лондон А. Компактные теп­лообменники: Пер. с англ. — М.; Энергия, 1967.

6. Эффективные системы отопления зданий. — Л.; Стройиздат, 1988.

7. Валов М. И. Оптимальные значения пло­щади солнечных коллекторов в системах гелиотеплоснабжения // Гелиотехника. 1986. № 1.

8. Магометов А. Д., Дибиров М. Г., Сатано в ский М. Р. Гелиоводонагре — вательная установка на основе стальных штампованных радиаторов РСГ-2 // Гелио­техника. 1980. № 4.


Агроэкологические свойства и особенности утилизации осадков сточных вод

image008

С развитием промышленности, ростом городов и повыше­нием степени их благоустройства возрастает объем сточных вод, подвергаемых очистке. В СССР из 5 млн. т сухого осадка в качестве удобрения применяется не более 10—15%. Его использование сдерживается из-за неразработанности технологий сельскохозяйственной утилизации.

Для доведения осадков до необходимой влажности 40— 65%, при которой достигается оптимальная равномерность их внесения в почву, можно использовать: подсушивание на площадке хранения; компостирование с органическими на­полнителями. Первый способ позволяет получать готовое удобрение с минимальными экономическими затратами, не превышающими 10 р/т сухого осадка. Но при этом возраста­ет время нахождения осадков на станции аэрации. Поэтому процесс может быть применен на станциях производитель­ностью не выше 200 тыс. м3/сут. Иначе приходится постоян­но расширять сеть иловых карт. Нахождение их в зеленой зоне городов отрицательно сказывается на балансе окружа­ющей экосистемы.

Второй способ является более приемлемым. Он позволяет без значительного повышения стоимости производства уско­рить выход осадков с иловых карт по сравнению с первым в 1,5—2 раза. Объем производимого органического удобре­ния возрастает в 2—2,5 раза.

Ежегодно на станциях аэрации Ярославской области об­разуется свыше 20 тыс. т осадков (в пересчете на сухое ве­щество), в том числе 13 тыс. т — на станции аэрации Ярос­лавля. Кроме того, на иловых картах хранится около 100 тыс. т сухого осадка.

Для оценки свойств осадков станции аэрации Ярославля были проведены исследования (табл. 1). По своей ценно­сти осадки сточных вод не уступают навозу и торфу [1; 2; 31. Содержание азота в осадке в 2,8—3,9 выше, чем в на­

возе [4], близко к содержанию его в сапропеле и незначи­тельно уступает низинному торфу. Количество валового фос­фора в 7—8 раз выше, чем в торфе и навозе; запасы об­щего калия такие же, как в навозе, и в 3—4 раза выше, чем в торфе. Содержание общего азота в свежевыгруженном
из метантенков осадке несколько выше, чем в подсушенном, что связано с минерализацией части органического вещества в процессе сушки.

Содержание общего фосфора в осадке с иловых площадок выше, чем в свежевыгруженном (из-за минерализации осад­ка происходит его увеличение за счет роста зольности и от­сутствия потерь фосфора с дренажными водами). Количе­ство общего калия в осадках с иловых карт меньше, чем в свежевыгруженном, т. е. как и в случае с азотом, при ми­нерализации осадка наблюдается уменьшение калия. Это связано, очевидно, с выносом части калия с дренажными водами иловых карт. В процессе хранения осадка на иловых картах происходит разложение органического вещества и ин­фильтрация калия с дренажными водами, что снижает цен­ность осадка. Эта зависимость наблюдается и в подвижных формах данных элементов. Причем их снижение обусловлено усилением процессов физико-химической и химической сорб­ции Р205 и К20 зольной частью осадка.

При внесении в почву осадка значительно улучшаются физико-химические свойства почвы, повышается ее плодоро­дие (табл. 2). С целью оценки влияния осадка на урожай­ность сельскохозяйственных культур были проведены поле­вые опыты на двух участках. На участке 1 под картофель и на участке 2 под ячмень. Дозы осадка составляли 15, 30 и 60 т/га в пересчете на 60%-ную влажность, а дозы мине­ральных удобрений соответствовали рекомендуемым дозам для выращивания указанных культур в условиях Ярослав — сокой области. Результаты наблюдений показали, что уро­жайность культур повышается с увеличением дозы осадка: оптимальной является доза 30 т/га. Более эффективно сов­местное применение осадков и минеральных удобрений с обязательным внесением минерального азота.

Чтобы проследить влияние тяжелых металлов, присутству­ющих в осадках сточных вод и минеральных удобрений, на загрязнение почвы, определяли содержание этих метал­лов в пахотном слое (табл. 3). Так, содержание меди и цин­ка в почве обоих участков возрастает с увеличением дозы осадка. На участках, где используется осадок, в сочетании

с минеральными удобрениями, количество тяжелых металлов повышается незначительно. Осадок не влияет на содержание в почве никеля и кадмия. Содержание в почвах свинца и хрома существенно возрастает при внесении осадка.

При оценке влияния осадка на загрязнение почвы важно установить содержание тяжелых металлов, превышающих предельно допустимые концентрации (ПДК). Таким метал­лом в данном опыте является только свинец. Кратность пре­вышения его меняется на участке 1 от 1,09 до 1,60, а на участке 2 от 1,99 до 2,70, т. е. почвы данного участка более загрязнены свинцом. Характерно и то, что превышения фак­тического содержания свинца над его ПДК в почвах участ­ка 1 зафиксированы не во всех вариантах опыта, а лишь в пяти, причем само превышение незначительно.

Рассчитанные значения суммарного загрязнения почв тя­желыми металлами (5) свидетельствуют о том, что данный показатель имеет сравнительно невысокие величины. Соглас­но ориентировочной шкале опасности загрязнения почв, поч­вы опытных участков относятся к категории с допустимым уровнем загрязнения.

Т а б ли и, а 2

Влияние осадка сточных вод на физико-химические и агрохимические показатели почв опытного участка (слой 0—20 см)

Свойства почв

к

К

вс

О)

о

После внесения осадка нормой, т/га

До вне осадка

15

30

60

120

pH — водный

5,93

6,03

6,07

6,07

6,39

pH — солевой

4,51

4,57

4,72

4,87

5,80

Гидролитическая кислотность,

3,86

3,57

3,28

3,07

2,15

ммоль на 100 г сухой почвы Сумма обменных оснований,

6,94

7,27

8,32

9,34

15,75

ммоль на 100 г сухой почвы Степень насыщенности основа­

64,3

67,1

71,1

75,3

88,0

ниями, % Гумус, %

3,37

3,35

3,51

3,85

5,91

Подвижный фосфор, мг/кг поч­

94,9

141,4

178,0

243,8

583,0

вы

Обменный калий, мг/кг почвы

60,1

63,5

66,8

86,1

81,5

Таблица 3

Содержание тяжелых металлов в дерново-подзолистой почве, мг/кг, после внесения осадков сточных вод и минеральных удобрений

Медь

Цинк

Никель

Кадмий

Свинец

Хром

Суммарное

загрязнение

Удобрения

1*

2*

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

Без удобрений

Осадки сточных вод,

т/га:

12,8

9,8

40,7

39,1

8,7

14,6

1,57

1,78

12,9

39,8

19,6

29,9

15

15,5

10,9

58,5

63,5

8,5

16,4

1,55

1,65

23,5

43,6

25,9

48,1

1,94

1,57

30

15,4

13,9

61,9

71,4

7,5

17,4

1,53

1,85

21,8

52,8

27,3

51,8

1,94

2,99

60

Минеральные

16,7

12,0

79,0

77,8

9,5

12,6

1,76

1,79

32,0

51,6

36,2

48,6

3,78

2,36

N90P&0K9»

Осадки сточных вод,

т/га+мине-

12,3

9,9

34,5

52,8

6,8

14,9

1,48

2,00

16,3

40,3

19,5

35,2

0,65

ральные: lS+lNooK90

14,3

11,2

56,1

52,2

9,2

16,6

1,50

1,78

16,9

41,5

24,3

51,6

1,49

1,18

15-f Р90К90

13,9

10,6

52,7

60,1

7,8

16,6

1,67

1,81

14,1

45,2

30,0

45,2

0,76

1,38

I5+N90P90

16,0

11,6

50,7

56,0

8,9

16,5

1,44

1,71

22,2

45,0

27,6

38,9

1,95

1,71

15+)N»oP»0K»o

14,2

11,6

60,7

65,9

8,5

17,0

1,53

2,23

28,7

54,0

33,3

36,2

2,64

1,79

*; ** — опытные участки почвы.

Выводы

Результаты исследований свидетельствуют о том, что по своим агрохимическим показателям и влиянию на урожай­ность сельскохозяйственных культур осадок городских сточ­ных вод Ярославля может быть отнесен к группе эффек­тивных органических удобрений. Утилизация его в качестве удобрения позволит в определенной мере решить проблему дефицита удобрений, значительно улучшить экологическую обстановку в районе расположения станции аэрации.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гольдфарб Л. Л., Туровский И. С., Беляева С. Д. Опыт утилизации осадков городских сточных вод в качестве удоб­рений. — М.: Стройиздат, 1983.

2. Касатиков В. А., Мусикаев Д. А., Гольдфарб Л. А. Применение термически высушенных осадков городских сточных вод в качестве органо-минеральных удобрений. — М.: Россельхозиздат, 1982.

3. Касатиков В. А., Касатикова С. М., Гольдфарб Л. Л. Рекомендации по применению осадков городских сточных вод с иловых площадок в качестве удобрения. — Владимир, 1984.

4. Левченко М. Т., Герасимук М. С., Рубенко В. А. Ис­пользование осадка сточных вод в сельском хозяйстве. — Киев, 1974.

5. Тонкопий Н. И., Перцовская А. Ф., Григорьева Ю. Е. Методические подходы к оценке степени загрязнения почв химиче­скими веществами // Гигиена и санитария. 1988. № 1.

О т р е д акции

НИИ КВ О В ЛКХ им. К. Д. Памфилова является головной организацией по проблеме коммунального водоснабжения, очистки городских сточных вод и утилизации образующихся осадков. Институт осуществляет разработку нормативно-тех­нической документации по применению осадков в качестве удобрения. В этой документации оговариваются условия, га­рантирующие безопасность такого метода утилизации.


Расчет трубчатых теплообменников на программируемых микрокалькуляторах

Подпись:Подпись: © В. В. Рохин, 1989.

В проектных и эксплуатационных ор­ганизациях расчеты поверхности нагре­ва и выбор оптимального варианта за­частую проводятся без использования дорогостоящей вычислительной техники. Однако существуют соответствующие программы для ЭВМ.

Предлагаемая программа расчета по­верхности нагрева позволяет повысить скорость расчета примерно в 10 раз н уменьшить вероятность ошибок при вы­числениях. Программа (табл. 1) пред­назначена для микрокалькуляторов «Электроника МК-61> и «Электроника МК-52>. На этих моделях обеспечивает­ся наиболее точное решение задачи. Для моделец БЗ-34, МК-54, МК-56 преду­смотрен упрощенный вариант програм­мы.

Программа применяется для случая, когда известны оба расхода и все четы­ре температуры на входе и выходе из теплообменника.

Поверхность теплообмена F рассчи­тывается по формуле

F = Q/kM ср,

где Q —расчетная производительность водонагревателя, Вт; А/Съ>— среднелога­рифмический температурный напор, °С; k — коэффициент теплопередачи, Вт/ (м2-°С).

Среднелогарифмический температур­ный напор

-(**-*!>

А — г * *

где ti — начальная температура грею­щей воды, °С; tz — конечная температу­ра греющей воды, °С; tx —начальная температура нагреваемой воды, °С; 12 — конечная температура нагреваемой во­ды, °С.

Расчетная производительность водо­нагревателя

Q = 1,163Gc А /,

где G — расход воды, т/ч; с —удельная

теплоемкость, ккал/кг; A t — соответст­вующая расходу разность начальной и конечной температур, °С; 1,163 — пере­водной коэффициент в систему СИ.

Коэффициент теплопередачи

_____________ ё___________ .

-L _|_ — fen _|_ _|_ -L

а1 ^нак а2

где Р — коэффициент, учитывающий не­однородность пучка трубок, равный 0,95 [1]; осі, а2 — коэффициенты теплоотда­чи от греющей воды к стенке трубки и от стенки трубки к нагреваемой воде, Вт/(м-°’С); бнак, бет — толщина соот­ветственно накипи и стенки трубки, м; ?-пак, ^ст—коэффициенты ТЄПЛОПрОВОД — ности соответственно накипи и стенки трубки, Вт/(м2-°С).

Для латунной трубки с толщиной стен­ки 1 мм [1]

6ОТДИ = 9,58.10—6 м2-* С/Вт;

^нак = 2,3 Вт/(м-*С),

толщина накипи принимается по дан­ным эксплуатации, а при отсутствии та­ких данных допускается 0,0005 м [1].

Коэффициент теплоотдачи от грею­щей воды к стенке трубки или к нагре­ваемой воде при турбулентном движе­нии [1]

а = 1,163 (1210+ 18 /вр —

где ^Ср —средняя температура воды, °С; w — скорость воды в межтрубном про­странстве или трубках, м/с; d — внут­ренний диаметр трубки dB или эквива­лентный диаметр межтрубного прост­ранства db.

Скорость воды в трубном или меж­трубном пространстве

w = G/3,6p /

где f — площадь сечения трубного или межтрубного пространства, м2; р — плотность воды в трубном или межтруб­ном пространстве при средней темпера­туре, кг/м3.

В соответствии с табличными данны­ми [2] с достаточной для данного слу-

Подпись:Подпись: Таблица 5 Исходные данные Время счета, с Рассчитываемые величины Р1 Р2 РЗ Р4 Р9 РВ рд РО Обоз наче ние Результаты на индикаторе °С °С °С °С м2 т/ч м м2- °С/ Вт 50,2 29,3 2 40 0,02325 70 0,014 0,0004 31 (27) шн 0,83313755 (0,83632019) 6 (6) 1/а 2,6966805-10-4 (2,6884674-10-4) 0,04464 127,27 0,0209 22 (18) шгр 0,79757984 (0,7919529) 9 (9) F 173,32505 (173,44244) чая точностью в интервале температур 25—115°С можно определять плотность воды по формуле

О = 1016 — 0,581,

Скорость воды в трубках должна быть не менее 0,5 и не более 1,2 м/с для водоподогревателей систем отопления и нс более 1 м/с для водоподогревателей горячего водоснабжения [1].

Вычисления производятся в следую­щем порядке:

1. Вводятся константы (табл. 2). При

Таблица 2

Константа

Регистр

Константа

Регистр

3,6

Р5

1016,58

РЕ

0,95

Р6

—0,038

Р7

^ст, ^нак

1,163

Р8

0 1 0

Р

лст лнак

работе по программе константы сохра­няются в памяти, поэтому при расчете последующих вариантов повторный ввод констант не потребуется.

2. Расчет начинается с трубного про­странства, поэтому вводятся значения GH, dB, /Тр, соответствующие трубному пространству, а также значения темпе­ратур (табл. 3). Программа запускает­ся с нажатия клавиш В/О и С/П.

Таблица 3

Перемен­

ная

Регистр

Перемен­

ная

Регистр

11

PI

Ї

P9

t 2

P2

h

P3

d

РД

G

PB

tc2

P4

3. На индикаторе появляется значе­ние скорости воды шн, м/с, в трубном пространстве. Эта величина будет ис­пользована в гидравлическом расчете. Если полученная величина скорости не устраивает проектировщика, то расчет данного варианта прекращают; нажав клавишу В/О, возвращаются к началу

программы и, изменив количество пото­ков или типоразмер теплообменника, повторяют расчет, начиная с п. 2. Если получилось приемлемое значение скоро­сти, то расчет продолжают, нажав кла­вишу С/П.

4. На индикаторе появляется величина 1 /ос, следовательно, расчет трубного пространства закончен. Следует перехо­дить к расчету межтрубного простран­ства. Вводятся переменные согласно табл. 3: Grp, /м. тр, dB. Счет продолжа­ется нажатием клавиши С/П.

5. На индикаторе появляется значе­ние скорости воды догр в межтрубном пространстве. Выписываем его и нажи­маем клавишу С/П.

6. На индикаторе — искомое значе­ние поверхности нагрева F, м2. Расчет окончен.

В связи с тем, что у моделей БЗ-34, МК-54, МК-56 возможности ниже, ос­новная программа для расчета на них не может быть использована. Поэтому из нее необходимо изъять команды по адресам 32 и 61—68. Окончание упро­щенной программы приведено в табл. 4.

Упрощенный вариант программы не учитывает поправку на изменение плот­ности воды в зависимости от темпера­туры. При всех температурах она при­нимается равной 1000 кг/м3. Это приво­дит к занижению скоростей воды и, как следствие, завышению расчетной поверх­ности нагрева тем большему, чем выше температура и скорость воды. Однако при низких температурах эта ошибка невелика и вполне допустима при ин­женерных расчетах (табл. 5).

При работе с упрощенным вариантом программы не используется регистр РЕ, а в регистре Р5 будет храниться кон­станта 3600 вместо 3,6 (см. табл. 2). В остальном правила работы с обоими вариантами программы идентичны.

Значения переменных и результаты проверочного расчета приведены в табл. 5. В скобках указаны значения для уп­рощенного варианта.

Выводы

1. Расчеты водоводяных теплообменников целесообразно производить на програм­мируемых микрокалькуляторах. Наи­больший эффект достигается на МК-52, имеющего устройство для длительного хранения программ в памяти.

2. При расчетах водонагревателей горя­чего водоснабжения можно пользовать­ся упрощенным вариантом программы. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Руководство по проектированию тепловых пунктов. — М.: Стройиздат, 1983.

2. Справочник по теплообменникам. Т. 2: Пер. с англ, под ред. О. Г. Мартыненко и др. — М.: Энергоатомиздат, 1987.

Расширение сырьевой базы за счет ис­пользования отходов промышленности в производстве строительных материалов//

Строительные материалы. 1989. № 9. С. 2, 3.

Реконструкция канализационных труб// Гражданское строительство 1989. № 4. С. 28.

Очистка мест захоронения токсичных отходов на территории племени Нава­хо /І Гражданское строительство. 1989. № 4. С. 26.

инженера Г. Д. Саченко (ПО «Автоваз НТЦ») по пунктам СНиП 2.04.05—86. Отвечает главный специалист Пром- стройпроекта канд. техн. наук Б. В. Бар­калов.

2.3, 4.5, 4.8, 4.9. Как определяется плот­ность лучистого теплового потока на рабочем месте и в кабинете мостового крана? Как влияет оптическая характе­ристика цеха на этот поток?

Плотность лучистого теплового потока можно приблизительно определить по материалам, изложенным профессором В. Н. Богословским в его книге «Тепло­вой режим зданий» (М.: Стройиздат, 1979) в главе «Лучистый теплообмен». При расчете лучистого теплообмена во­здух помещений «обычно считают луче- прозрачной средой» (В. Н. Богословский), что конечно справедливо только для от­носительно чистых помещений.

2.1, 2.8, 2.14, 4.1, 4.2. Неясно, как опреде­ляется выбор допустимых или оптималь­ных параметров воздуха рабочей зоны. Почему расчетные температуры прини­маются предельными из нормативных? Ведь система отопления даже с местным автоматическим регулированием не смо­жет держать температуру без колеба­ний, без нарушений норм.

Проектирование вентиляции, как пра­вило, ведется для допустимых парамет­ров в обслуживаемой и рабочей зоне. Оптимальные параметры согласно п. 2.8 СНиП 2.04.05—86 принимаются при кон­диционировании воздуха, но согласно из­ложенного в четвертом абзаце того же пункта могут применяться и при венти­ляции, если это экономически обосно­ванно.

Последнее на практике встречается редко.

Как системы отопления, так и вентиля­ции следует рассчитывать с учетом допу­стимых отклонений температур воздуха от расчетной величины. Допустимые от­клонения для производственных зданий приводятся в ГОСТ 12.1.005—88. Разра­ботчики СНиП настаивали на введение допустимых отклонений в этот документ, но представители Госстроя СССР от­клонили эти предложения и настояли на введение в СНиП только одной вели­чины — максимальной для расчетов вентиляции и минимальных для отопле­ния, мотивируя это требованиями эко­номии.

Допустимые отклонения приняты толь­ко для системы кондиционирования воз­духа в п. 8.20 СНиП.

3.1. Как считать тепловыделения и учи­тывать их неравномерность по времени для отопления и для вентиляции? В формуле прим. И тепловыделения не учтены.

Согласно п. 3.1 СНиП при расчетах отопления должен учитываться тепловой поток, регулярно поступающий в поме­

щение. Способ учета дан только для жилых зданий 21 Вт/м2 пола жилых по­мещений. Разработчики СНиП считают эту величину преувеличенной, о чем не­однократно докладывали инженерной общественности и публиковали в журнале «Водоснабжение и санитарная техника». Для производственных помещений раз­меры теплового погона надлежит опре­делять расчетом.

4.14. Где взять величину нижнего кон­центрационного предела распростране­ния пламени при температуре удаляе­мой смеси?

Величина нижнего концентрационного предела распространения пламени долж­на определяться на основании результа­тов испытаний или расчетов по стандарт­ным методикам. Допускается определять ее по справочным данным, опубликован­ным головными научно-исследователь­скими организациями в области пожарной безопасности или выданными Государ­ственной службой стандартных справоч­ных материалов. Конкретные данные по этому вопросу приведены в проекте СНиП 2.01.11 «Противовзрывные нормы проектирования зданий и сооружений», разработанные МИСИ им. В. В. Куйбы­шева.

4.16, 3.4. Помещения категории А и Б оборудуются воздушным отоплением, совмещенным с притоком. Как осущест­влять дежурное отопление, если более

50% отопительного периода — нерабо­чее время? Притоком без циркуляции — очень дорого.

В помещениях категорий А и Б со­гласно п. 3.46 СНиП допускается при­менять водяное отопление и, следова­тельно, может быть запроектирована си­стема дежурного водяного отопления.

4.19. При выходе из строя одного из двух кондиционеров не менее 50% воздухообмена будет обеспечено, но не­ясно, как одним кондиционером поддер­живать заданную температуру в холод­ный период года, особенно, если доля отопления в общей нагрузке велика.

Для обеспечения требований п 4.19 СНиП рекомендуется проектировать 2 кондиционера производительностью по 50% требуемой, соединенные на стороне нагнетания общим воздуховодом и с ус­тановками вторых воздухонагревателей после вентиляторов, за соединительным воздуховодом. Вторые воздухонагрева­тели должны быть рассчитаны на обес­печение данных температур в помещении при работе одного вентилятора. Такая система может обеспечить выполнение всех требований п. 4.19.

4.37. Как определяется повышение тем­пературы наружного воздуха?

Температуру наружного воздуха вблизи производственных зданий с большими избытками теплоты можно определить только произведя замеры вблизи анало­гично нагруженных зданий.

4.72, 4.77. Где получить номенклатуру дымовых клапанов с пределом огне­стойкости 0,5 ч?

Дымовые клапаны производятся Одес­ским экспериментальным ремонтно-ме­ханическим заводом. Адрес: Одесса,

270071, Премышленная ул., д. 31. Теле­фоны: 32-68-74 и 32-65-26.

4.74. Не логичнее ли определять сначала площадь дымовых клапанов для одной зоны, затем тип и число клапанов, а уж потом число зон в помещении, исполь­зуя соотношения этого пункта?

Расчеты дымоудаления при пожаре бо­лее логично и более просто изложены в пособии по проектированию «Удаление дыма из зданий и помещений». Пособие можно приобрести в Промстройпроекте. Справки по телефону 242-21-66 у тов. Б. С. Федосеева.

4.82. Каковы коэффициенты расхода (или К. М. С.) для приточного воздуха

лифтовых шахт, лестничных клеток и тамбур-шлюзов при разных схемах подачи воздуха?

Подобные расчеты приточной противо — дымной вентиляции приведены в Пособии, о котором сказано в предыдущем пункте. Коэффициенты расхода лифтовых шахт и лестничных клеток в этих расчетах не фигурируют.

4.90. Существующая методика расчета калориферов не учитывает характер взаимного движения сред. Разница, на­пример, прямотока и противотока до­стигает 15%. Целесообразно регламен­тировать схемы движения сред для при­тока, ВТЗ, утилизации тепла, отопитель­ных агрегатов, дать формулы расчета при разных схемах и установить раз­ные коэффициенты запаса.

Считаю, что расчеты калориферов должны производиться по данным заво — дов-изготовителей; в частности, они раз­работаны во ВНИИкондиционере.

4.134. Чем конструктивно определяется класс воздуховодов «Я» или «Я»?

Класс воздуховодов определяется ве­личиной нормируемых утечек воздуха че­рез неплотности. По данным Проект — промвентиляции воздуховоды класса «П» должны изготавливаться с применением герметиков во всех фальцевых швах или с помощью сварки сплошным плотным сварным швом. Последнее обязательно для огнестойких стальных воздуховодов.

В Москве с 19 по 26 октября с. г. в па­вильоне № 4а Выставочного комплекса «Сокольники» Всесоюзное объединение «Экспоцентр» Т оргово-промышленной

палаты СССР, Министерство водохозяй­ственного строительства СССР и Ас­социация внешнеэкономического сотруд­ничества «Мелиосервис» провели 3-ю международную выставку «Машины, оборудование, приборы и материалы для мелиорации и водного хозяйства — «МЕЛИОРАЦИЯ-89».

Подпись: 22© Б. В. Баркалов, 1989


Особо эффективный фильтрующий материал!

Во ВНИИИС Госстроя СССР депони­рованы в справочно-информационном отделе рукописи статей, направленные редакцией журнала

Василенко А. А., Кравчук А. М. О расчете перфорированных трубопро­водов для сбора воды. — Регистрацион­ный № 9677, опубликовано в Библиогра­фическом указателе рукописей, 1989, вып. VII.

Предлагается методика расчета пер­форированных трубопроводов для сбора воды в сооружениях очистки природных вод, разработанная на основании реше­ния уравнения движения жидкости с переменным расходом вдоль пути и экс­периментальных исследований. Приведено сравнение расчетных данных, полученных по методике, изложенной в СНиП 2.04.02—84 и данными авторов. Анализ результатов показал, что применение ме­тодики, приведенной в СНиП, в ряде слу­чаев дает значительную погрешность, что приводит к неудовлетворительной рат боте рассматриваемых сооружений.

>ДК 697.942

А. И. ПИРУМОВ, д-р техн. наук; О. В. ПРОВОЛОВИЧ, инж. (СантехНИИпроект); А. В. КАНАРСКИЙ, Л. Ф. ИРТЕГОВА, кандидаты техн. наук;

Т. В. ЧЕРЕЗОВА, инж. (Марийский филиал ВНИИБум); Н. В. ДОБРОСКОКИН, канд. техн. наук; Р. Н. КИБАРДИН, инж.; И. Н. ТУНИЦЫН, канд. техн. наук (НПО «Стеклопластик»); Р. Г. НОНЕЗОВ, канд. техн. наук; Л. К. КАЙПОКСИН, инж. (НПО «Ламинар»)

Депонировано

Во ВНИИИС Госстроя СССР депониро­ваны в справочно-информационном от­деле рукописи статей, направленные ре­дакцией журнала

УДК 624.97:621.175.3 Г о р д и н И. В., Пономаренко В. С., Замел и на. О. В. Характеристики не­равномерности водораспределения в

градирнях. — Регистрационный № 9698, опубликовано в Библиографическом ука­зателе рукописей, 1989, вып. VII.

Рассматриваются причины и техноло­гические последствия неравномерности водораспределения в градирнях. Теория и практика конструирования водораспре­делительных систем градирен исходит из двух средств повышения равномерно­сти орошения. Первое: увеличение ради­уса разбрызга отдельного сопла и рав­номерности орошения внутри факела.

Второе: повышение числа перекрываю­щихся факелов, благодаря увеличению числа сопел на единицу площади ороси­теля.

На основании экспериментальных ис­следований неравномерности факела отдельного сопла и группы сопел для оросителя в целом приводят характери­стики неравномерности водораспреде­ления для наиболее распространенных типоразмеров сопел. Пользование но­мограммами продемонстрировано на конкретном примере.

Подпись:Экологическая обстановка в Ленин­граде — ухудшается. Многие открытые водоемы оказались теперь непригодны­ми для купания, а населенные пункты из-за загрязненности воды лишились на­дежных источников водоснабжения.

Из выводов комиссии Ленинградского научного центра АН СССР по экологи­ческому состоянию Невской губы и во­сточной части Финского залива в 1,989 г. [1’1 следует: по колииндексу имеется превышение нормы В 10;—100 раз, от­дельные выбросы превышают норму в 10 0,00 раз. Содержание в воде таких веществ, как нефтепродукты, медь, цинк, ртуть, кобальт, кадмий, фенолы, часто оказываются выше предельно допусти­мых концентраций (ПДК). Из-за сильно­го загрязнения воды и грунтов обита­ющие в Невской губе рыбы практически на 100% поражены токсикозами.

В восточной части Финского залива, как и в Невской губе, наблюдается вы­сокий уровень фекального загрязнения и в первую очередь в донных частях от поступающих нерастворенных примесей сточных вод. Очистные сооружения трех крупных очистных станций, даже при их полной мощности, не смогут оправ­дать свое назначение из-за нерешенности вопроса с концентрированными осадка­ми, выделяемыми в результате очистки стоков, в количестве 30 тыс. м3/сут влажностью 96,5% или 21 тыс. м3/сут с приведенной влажностью 95%.

Проблема с осадками, а главное — их утилизация, оказалась более сложной для решения, чем очистка сточных вод. Она не решена в течение 10 лет в ре­зультате ошибочных предпосылок и дис­пропорции в отношениях к решениям вопросов очистки сточных вод и проб­лемы осадков. Уместно заметить, что такое положение с осадками наблюда­ется всюду, где решением этой пробле­мы по-настоящему не занимаются, от­чего вторичное загрязнение природной среды является неизбежным.

За последние несколько десятков лет состав сточных вод и, главным образом, осадков намного изменились. И если раньше осадки могли рассматриваться как ценное органическое удобрение, то теперь, вследствие наличия в них солей тяжелых металлов и других вредных веществ, такое использование является уже невозможным. Поэтому все внима­ние эксплуатационных организаций было обращено на максимальное уменьшение объема осадков и вынужденную доро­гую и сложную обработку их (механи­ческое обезвоживание, термическая суш-

@ М. А, Евилевич, А. 3. Евилевич, 1989,

ка), с последующей вывозкой осадков за пределы города в обширные накопи­тели.

Такой путь решения проблемы осад­ков оказывает отрицательное воздей­ствие на экологию города и на работу самих очистных станций. В конце концов выброшенные осадки ра/змьґваемьіе дож­дями, прямо или косвенно попадают в во­доемы, загрязняют грунтовые воды, за­ражают почву и атмосферу. Нерешен­ность этого вопроса также отрицательно сказывается и на экономике очистных станций. Так, например, эксплуатацион­ные расходы трех очистных станций в Ленинграде достигают 40 млн. p/год, из которых около половины затрачиваются на обработку осадков.

В 1987 г. авторами было разработано предложение и передано в горисполком по решению преблемы утилизации осад­ков сточных вод в Ленинграде. Осуще­ствление этого предложения предлагается путем пиролиза осадков совместно с размельченными твердыми бытовыми от­ходами. В дальнейшем, в январе 1988 г., на координационом совете АН СССР с участием горисполкома, санитарно-гиги­енических учреждений и ряда институ­тов было признано, что наиболее пер­спективно следующее комплексное ре­шение проблемы:

осадки сточных вод из первичных от­стойников совместно с размельченными твердыми бытовыми отходами подвер­гаются пиролизу с целью получения то­варных продуктов:

активный (избыточный) ил из вторич­ных отстойников подвергается биотехно­логической переработке в соответствии с предложением Всесоюзного научно-ис­следовательского технологического ин­ститута антибиотиков и ферментов с целью получения чистого белка и других продуктов.

Суть предлагаемого способа утилиза­ции осадков методом пиролиза сводится к следующему: сырые осадки из первич­ных отстойников в количестве 13 тыс. м3/ сут влажностью 95% совместно с раз­мельченными твердыми бытовыми отхо­дами подвергаются пиролизу.

Смешение осадков сточных вод и твер­дых бытовых отходов создает условия для решения проблемы утилизации. Здесь измельченные твердые бытовые отходы влажностью 40% действуют как ретур и частично как дезодорант, что дает воз­можность исключить: необходимость механического обезво­живания осадков. Экономия при этом капитальных затрат по трем очистным станциям составляет 13,5 млн. р. и эк­сплуатационных расходов 12 млн. р/год;

потребление флокулянта, необходимого при обезвоживании осадков, закупаемого в ФРГ;

концентрированный фугат после цен­трифугирования в количестве 25 тыс. м3/ сут, который поступает в отстойники;

не менее 50% аварийных иловых пло­щадок, требуемых по СНиПу при меха­ническом обезвоживании. Общая пло­щадь этих площадок составляет 100 га, а их стоимость рцвна 25,7 млн. р.;

необходимость в строительстве и эк­сплуатации метантенков.

Принципиальная схема пиролиза осад­ков сточных вод твердых бытовых от­ходов включает следующие стадии обра­ботки (рисунок). Все осадки из первич­ных отстойников влажностью 95% пере­качиваются по трубам на две пиролиз­ные станции (Южную и Северную, где имеются свалки для твердых бытовых отходов). Вначале осадки поступают в емкость для смешения.

Подпись: Принципиальная схема пиролиза ОСВ с размельченными бытовыми отходами 1 — отстойник; 2 — иловая насосная станция; 3 — илопровод; 4 — размельченные бытовые отходы; 5—-емкость для смешения; 6 — кран грейферный; 7 — питатель; 8 — топка; 9 — сушильная печь; Ю — высушенные отходы; // — пиролизная печь; 12 — топка; 13 — сухой продукт на склад- 14 — ^идкий продукт; /$ —сборник смоли; /£ —Г аз; /7 —скруббер; /5-г газгольдер В эту же емкость поступают размель­ченные отходы влажностью 40%. Смесь влажностью 75—80% поступает в су­шильную печь, где подсушивается до влажности 30—35%. Подсушенная смесь

затем поступает в пиролизную печь, где в течение 3—5 ч при температуре 300— 450°С подвергается процессу сухой пе­регонки (пиролиза). В результате пиро­лиза получается твердый порошкообраз­ный продукт (полукокс, пирокарбон), выгружаемый с одной стороны печи, ко­торый направляется на склад. С другой стороны печи, снизу, выгружается жид­кий продукт (смола, деготь), который идет на дальнейшую переработку. Свер­ху удаляется газ в газгольдер, исполь­зуемый как горючее. Этого газа вполне достаточно для осуществления процесса пиролиза.

Общее количество осадков сточных вод и твердых бытовых отходов в расчете на абсолютно сухое вещество 2650 т/сут или 950 тыс. т/год. По данным Н. М. По­повой, Е. В. Раковского и С. Н. Строга­нова из этого количества можно полу­чить; 50% пирокарбона, или 475 тыс. т/ год, 25% жидкого горючего продукта или 230 тыс. т/год, 152 горючего газа или 140 тыс. т/год.

По разработкам Е. В. Раковского из 230 тыс. т/год смолы или деггя можно получить дополнительно (кроме пиро­карбона и газа) воска около 19 тыс. т/ год, бензина 28 тыс. т/год, керосина 65 тыс. т/год.

Общая сумма чистой прибыли от ре­ализации продуктов пиролиза составля­ет 38 млн. р/год.

Что касается биотехнологической пере­работки активного ила, то необходимо отметить первоочередное значение про­изводства белка. Эта проблема волнует все человечество, которое испытывает дефицит белка на 50—60%. Между тем именно от белка зависит биологический и генетический потенциал людей. Белка не хватает людям и животным. В на­стоящее время вопрос о белковых кормах рассматривается как главный вопрос жи­вотноводства, от которого во многом зависит реализация Продовольственной программы.

Внимание ученых давно было обраще­но на новые источники получения белка из отходов. Одним из таких богатых источников несомненно является актив­ный ил, который благодаря жизнедея­тельности окислительных бактерий со­держит до 50% белка (в расчете на абсолютно сухую массу). В белке на­ходятся почти все необходимые пита­тельные вещества (аминокислоты, микро­элементы, витамины группы В, в том числе и В їй) [2].

В настоящее время биотехнологическая переработка активного ила у нас изуча­ется по линии ВНИТИАФ. Однако это очень нужная работа еще незавершена.

В направлении получения чистого бел­ка из зарубежной практики известны работы института микробиологии и био­химии Люблинского университета, затем научно-исследовательского института в Ватерлоо. Результаты последней рабо­ты в ближайшие годы должны были по­лучить промышленное распространение

Т21 •

Применительно к Ленинграду из 8000 м3/сут активного ила, выделяемо­го очистными станциями влажностью 95% или 400 т/сут абсолютно сухой мас­сы, можно получить 200 т/сут белка или 70 тыс. т/год абсолютно сухого бел­ка. Остальная масса — это отходы.

Но будучи обработаны кислотами и щелочью эти отходы по структуре бу-

26
дут отличаться от первоначального ак­тивного ила. Это обстоятельство позво­ляет использовать отходы для получе­ния других материалов и в частности для производства строительных плит.

Оценочные расчеты показывают, что экономическая эффективность предло­женных способов утилизации осадков в Ленинграде позволяет обеспечить само­окупаемость очистных станций.

ПГак утилизация первичных осадков сточных вод совместно с твердыми бы­товыми отходами города позволяет ре­ализовать получаемые продукты пиро­лиза. При этом, исходя из фактической себестоимости продуктов и продажной сто­имости, чистая прибыль составит: от

пирокарбина 23, воска около 5, от бен­зина 7 и от керосина 3 млн. р/год.

Кроме этого, осуществление пиролиза позволяет не только уменьшить капи­тальные расходы на 13,5 млн. р., свя­занные с исключением механического обезвоживания, но также существенно уменьшить и эксплуатационные расходы минимум на 12 млн. р., а если учесть и снижение эксплуатационных расходов на аварийные иловые площадки и метан — тенки, то общая стоимость эксплуата­ционных расходов всех трех очистных станций будет равна уже не 40, а са­мое большее — 25 млн. р/год.

По отношению к этой сумме получа­емая прибыль от реализации продуктов пиролиза в сумме 38 млн. р. будет пол­ностью компенсировать стоимость эк­сплуатации трех очистных станций.

Если по аналогии с приолизным заво­дом для некомпостируемых твердых бытовых отходов в Ленинграде, постро­енном на Волхонском шоссе, принять стоимость двух пиролизных заводов (Се­верного и Южного), равную максималь­ной сумме 70—80 млн. р, то за счет по­лучаемой прибыли эти заводы окупятся в течение первых 2—3 лет работы.

Однако при хозрасчетной системе, ес­ли учесть, что 2/3 прибыли принадлежат Управлению спецтранса, самоокупаемость очистных станций будет достигнута на 50%. Доходы, получаемые за счет про­изводства ‘белковых веществ в количе­стве 70 тыс. т/год, из расчета 2000 р. за 1 т, составят 140 млн. р/год.

Если предположить, что чистая при­быль будет не меньше 7—10% общей стоимости продукта, то вывод о само­окупаемости очистных станций в Ленин­граде при утилизации осадков сточных вод можно считать вполне реальным.

Вывод

Такое решение по утилизации всех осад­ков действительно является комплек­сным, пригодным не только для Ленин­града, но и для многих других городов, промышленных предприятий, для кото­рых другие методы использования яв­ляются невозможными или вредными и опасными.

СПРЇСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Невская губа: факторы и оценки // Ленингр.

правда. 1989. 24 июня.

2. Евилевич А. 3., Евилевич М. А.

Утилизация осадков сточных вод. — Ж7:

Подпись:Подпись: Строительство благоустроенных жилых домов и объектов соцкультбыта в сельской местности на территории Чувашской АССР привело к значительному увеличению водопотребления, а следовательно, к увеличению сброса загрязненных сточных вод, влияющих на экологическое равновесие в водоемах. В целях предотвращения дальнейшего ухудшения санитарного состояния водо-емов в республике в 1984 г. Госстрой СССР разрешил строительство семи ме-таллических очистных сооружений типа «Биокомпакт» с тонкослойным модулем в экспериментальном порядке. В ПМК- 205 треста Спецстроймеханизация терри-ториального строительного объединения «Чувашстрой» было освоено строительство металлических очистных сооружений производительностью 200—700 м3/ сут типа «Биокомпакт» с тонкослойным модулем. Покрытие металлоконструкций эпоксидной шпаклевкой ЭП-0010 из-за несоблюдения температурно-влажностного режима в блоках емкостей не дало ожидаемого эффекта защиты, что снизило срок службы сооружений. Предполагаемый срок службы очистных сооружений 8— 10 лет. Этот небольшой срок и дефицит металла потребовали перехода в 1988 г. на строительство блока емкостей очистных сооружений в монолитном исполнении. Трестом были разработаны технология строительства и рабочая документация на опалубку для монолитных блоков ем-костей производительностью 100—200 м3/ сут, на осовнании которых Новочебоксар-ским заводом «Стройтехника» изготовлена модульная блочно-щитовая металли-ческая опалубка с шагом 300 мм. При строительстве очистных сооруже-ний производительностью 400; 600 м3/ сут осуществляется монтаж соответственно 2, 3 емкостей производительностью 220 м3/сут поочередно. Работы по возведению блока емкостей выполняются в следующей последовательности: устройство монолитного железобетонного днища; монтаж арматурных каркасов и закладных деталей; очистка и смазка по- © В. А, Тутаров. 1989. Стройиздат, 1988.

image050

Подпись:

верхности блочно-щитовой опалубки и поверхности угловых элементов, сопри­касающихся с бетоном; увлажнение по­верхности железобетонного днища; по­дача и распределение бетонной смеси в конструкции с уплотнением; демонтаж блочно-щитовой опалубки.

Блок емкостей включает в себя аэро­тенки, отстойник и контактный резерву­ар толщиной стенок 14 см. Бетониро­вание стен производится из сульфато­стойкого портландцемента М 400 с до­бавлением пластифицирующей добавки С — 3, которая придает бетону подвижность, делая поверхность самоуплотняющейся, литой. Процесс бетонирования как осно­вания, так и стен занимает 45 мин. Пос­ле завершения работ по обвязке блока емкостей трубопроводами сооружение го­тово к приему хозяйственно-фекальных стоков. В виду того, что бетонирование блока емкостей производится непрерыв­но и бетонная поверхность получается гладкой, торкретирование стенок соору­жений цементно-песчаным гидроизоля­ционным слоем не требуется.

Разработана также технология произ­водства бетонных работ в зимнее время. Они проводятся в следующей последо­вательности. Смонтированная опалубка укрывается специальными брезентовыми матами, в каждую секцию устанавлива­ются калориферы и производится обог­рев опалубки в течение суток. После это­го происходит бетонирование стенок блока емкостей и обогрев их до набора бетоном необходимой прочности.

ПМК-205 в 1988 г. построила два бло­ка емкостей в монолитном исполнении производительностью 200 м3/сут в сов­хозе «Заря» Козловского района и в п. Синьялы Чебоксарского района, а также три емкости по 200 м3/сут в п. Кугеси Чебоксарского района. Расчетный срок службы монолитного блока емкостей со­ставляет 50 лет.

Экономический эффект рассчитан на основании СН 509-73 «Инструкция по определению экономической эффектив­ности использования в строительстве но­вой техники, изобретений и рационали­заторских предложений» и составляет 1 627 455 р.

Очистка воздуха от мелкодисперсных аэрозолей


Подпись: @ А. И. Пирумов, О. В. Проволович, А. В. Канарский, Л. Ф. Иртегова, Т. В. Черезова, 9 Н. В. Доброскокин, Р. Н. Кибардин, И. Н. Туницын, Р. Г. Нонезов, Л. К. Кайпоксин,1989. 2 Зак. 423

Многие современные технологические процессы невозмож­ны без надежного исключения попадания в продукцию мел­ких пылевых частиц. Характерной в этом отношении являет­ся промышленность по производству электронных приборов, в первую очередь микросхем [1].

На полупроводниковом кристалле размером в несколько квадратных миллиметров размещается электронное устройст­во из нескольких тысяч транзисторов, диодов, резисторов, конденсаторов. Развитие полупроводниковой электроники и микроэлектроники сопровождается возрастанием сложности и степени интеграции интегральных схем. С этим связано уменьшение размеров элементов до субмикронных величин. Естественно, что попадание на кристалл пылевой частицы размером в доли микрона нарушает частотно-мощностные характеристики интегральных схем. Требования к чистоте воздуха до последнего времени определялись в соответст­вии с ОСТ 11091.353—78 по содержанию частиц размером *0,5 мкм в 1 л воздуха[1], однако в связи с уменьшением размеров элементов возникла необходимость защиты от всех частиц размером более 0,1 мкм.

Во многих странах мира эти требования определяются в соответствии с Федеральным стандартом США FS 209С (1987 г.). Классификация чистых помещений по этому стан­дарту приведена в табл. 1, где дается допустимое количе­ство частиц в 1 л воздуха.

Таблица 1

Размер частиц, мкм

Класс

чистоты

0,1

0,2

0,3

0,5

5

1

1,25

0,27

0,11

0,04

10

12,5

2,67

1,07

0,4

100

26,7

10,7

4

1000

36

0,25

10 000

357

2,5

100 000

3571

25

ОСТ 11091.353—78 не ограничивает содержание в воз­духе чистых помещений частиц менее 0,5 мкм из-за отсут­ствия необходимых технических средств отечественного про­изводства, вследствие чего невозможно осуществить требо­вания к чистоте воздуха помещений 1 и 10 классов, что тормозит развитие микроэлектроники и научно-технического прогресса страны в целом.

Количество частиц, находящихся в воздухе чистого поме­щения, определяется: истиранием полов, пылевыделениями

от оборудования, технологических процессов, людей и т. п., но наиболее .существенным источником пыли является при­точный воздух. В связи с этим возникает необходимость тщательной очистки этого воздуха. Очистка осуществляется с помощью особо эффективных фильтров, основу кото­рых составляет волокнистый фильтрующий материал.

В СССР для этих целей многие годы применяется матери­ал ФГ1П-15-1,7, изготовляемый из волокон перхлорвинила. Согласно ТУ 16-16-2813-84, этот материал не должен про­пускать более 0,01% частиц размером 0,3—0,35 мкм и более. Эффективность улавливания частиц меньшего размера не нормируется. Те же технические условия определяют, что при стекании с волокон электростатического заряда в ре­зультате длительного хранения или при повышенной влажно­сти очищаемого воздуха, избежать чего на практике обыч­но невозможно, проскок увеличивается до 10 %• Недостат­ком материала является также его горючесть, причем при горении выделяются высокотоксичные вещества.

В зарубежной практике для очистки воздуха, подаваемого в чистые помещения, взамен фильтров НЕРА, созданных в 40-е годы, эффективность которых для частиц размером 0,3 мкм составляет 99,97%, в последнее десятилетие приме­няют фильтры ULPA с эффективностью 99,999 %( и более для частиц, размеры которых позволяют удовлетворить тре­бования, предъявляемые к помещениям 1 и 10 классов (табл. 1). Фильтрующие материалы для этих фильтров из­готавливают из тонких стеклянных волокон по мокрой тех­нологии аналогично производству бумаги [2].

В 1986 г. была начата работа по созданию отечественных фильтрующих материалов, соответствующих лучшим зарубеж­ным образцам. Работу выполняют НПО «Ламинар», Марий­ский филиал ВНИИ бумаги, НПО «Стеклопластик», Сантех­НИИпроект.

Как показывают теоретические исследования [3] и за­рубежная практика, для того чтобы эффективно улавливать субмикронные аэрозоли размером 0,3 мкм и менее, необ­ходимо использовать волокна диаметром менее 0,5 мкм [4].

В процессе работы освоено производство микротонких стеклянных волокон со средним диаметром 0,25 мкм и изго­товлены лабораторные образцы, а в дальнейшем опытно­промышленные партии материала.

В результате лабораторных исследований определены оп­тимальная структура и состав материала. На первой ста­дии коэффициент проскока определялся по ГОСТ 12.4.156— 75 «Противогазы и респираторы промышленные фильтрую­щие» для аэрозоля масляного тумана с размером частиц 0,28—0,34 мкм при скорости фильтрации 0,83 см/с. Характе­ристики материала приведены в табл. 2.

Таблица 2

Образец

Поверхность — ная плот­ность, г/ма

Толщина, мм

Разрывная

нагрузка,

кгс

Сопротивле­ние по потоку воздуха, Па

Коэффи­циент про­скока, %

Лаборатор­

ный

100

0,35

0,5

74

0,000015

Опытно-

промышлен­

ный

100

0,34

1

78

0,000015

Материал фильтра ULPA

80

0,32

0,7

75

0,000017

После лабораторных исследований была отработана тех­нология промышленного производства материала, а также получено несколько опытно-промышленных партий. Резуль­таты испытаний этого материала также приведены в табл. 2. Как видно из сравнения, лабораторный и опытно-промыш­ленный образцы имеют сопоставимые характеристики, при­чем последний допускает более высокую разрывную на­грузку, что является существенным фактором при сборке фильтров с помощью механических укладчиков.

Для проведения сопоставительного анализа был закуп­лен фильтр ULPA фирмы «Раджигария» (Индия), который оснащен материалом японского производства. Согласно пас­портным данным, эффективность фильтра для частиц разме­ром 0,12—0,17 мкм составляла 99,99952%. Для возможно­сти сравнения материал этого фильтра был подвергнут ис­пытаниям по методике ГОСТ 12.4.156—75, результаты кото­рых также приведены в табл. 2. Как показывает сравнение, созданный материал не уступает зарубежному аналогу.

Одновременно с разработкой материала проведена работа по созданию методики оценки эффективности для частиц размером 0,1 мкм. Отработаны две независимые методики, по одной из которых были проведены испытания разработан­ного материала с помощью монодисперсного аэрозоля латек­са размером 0,1 мкм. Частицы регистрировались с помощью фотоэлектрического счетчика АЗ-5 с предварительным ук­рупнением в приборе КУСТ (конденсационный укрупнитель стандартного тумана). Эффективность испытанного матери­ала составила 99,9999 %|.

Для дополнительной проверки полученных результатов образцы разработанного материала были переданы для ис­пытания фирме «Майснер и Вурст» (ФРГ).

Оценка эффективности материала производилась по аэро­золю хлористого натрия с регистрацией частиц путем пла­менной фотометрии. Эффективность материала составила 99,9998% для частиц размером 0,14 мкм.

Выводы

В результате проведенной работы разработан новый фильтру­ющий материал на основе стекловолокна, позволяющий эф­фективно улавливать аэрозоли размером крупнее 0,1 мкм; по­лучены опытно-промышленные партии материала, который по своим характеристикам соответствует лучшим зарубежным об­разцам; результаты испытаний материала при определении эффективности по разработанной и зарубежной методикам со­гласуются. Созданный материал может быть использован на предприятиях электронной, микробиологической и других от­раслей промышленности с высокими требованиями к чистоте приточного воздуха.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Голото И. Д., Докучаев Б. П., Колмогоров Г. Д. Чис­тота в производстве полупроводниковых приборов и интегральных схем. — М.: Энергия, 1975.

2. Камисима. Фильтры сверхточной очистки для помещений осо­бой чистоты // Куки тёва то рейто. — 1984. № 1.

3. Кирш А. А. Моделирование и расчет аэрозольных фильтров: Авто — реф. дис… д-р хим. наук — М., 1977.

4. X и т о с и Э. Разработка фильтрующих материалов высокого каче­ства и их эффективность фильтрации // Куки тёва то рейто. — 1982. № 8.

Г. Е. МЕЛИДИ, канд. техн. наук; В. А. ШАРУТИНА, инж. (Новосибирский ин-т инженеров железнодорожного транспорта)