Характеристики сорбционного модуля гидротехнического сооружения очистки ливневых сточных вод кладбищ

Инженерно-строительный журнал, N 2, 2009
Рубрика: Конструкции
Магистр ГОУ СПбГПУ А.М.Корчевская*
к.х.м, доцент ГОУ СПбГПУ В.Н.Чечевичкин
_______________

*Александра Михайловна Корчевская, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. Тел. моб. +7-921-335-72-68; эл. почта al_kor4ev@mail.ru

ХАРАКТЕРИСТИКИ СОРБЦИОННОГО МОДУЛЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ
ОЧИСТКИ ЛИВНЕВЫХ СТОЧНЫХ ВОД КЛАДБИЩ

В настоящее время на биологическую доочистку в канализацию сбрасываются ливневые сточные воды, содержащие взвешенные вещества и ионы тяжелых металлов. Высокая концентрация подобных веществ может привести к ухудшению работы биологических фильтров, находящихся в системе канализации и, как следствие, к ухудшению экологической обстановки.

Очистка поверхностных сточных вод кладбищ является серьезной экологической проблемой с точки зрения технической реализации и рентабельности, по причине достаточно больших площадей выпадения осадков и, соответственно, больших расходов вод, направляемых на очистку.

Концентрации естественным путем образующихся загрязнений, как правило, невелики, однако общий объем стоков приводит к значительному фактическому сбросу.

Решение проблем очистки осложняется невозможностью подвода к очистным объектам электроэнергии, строительства каких-либо помещений, а также постоянной работы обслуживающего персонала. На кладбищах нет места для сооружения накопительно-усреднительных резервуаров, прудов и отстойников. На подобных объектах невозможно применение наземных очистных сооружений с принудительной подачей воды на оборудование для очистки, а также заглубленных в грунт локальных самотечных установок кесонно-септиковой конструкции.

Реальной возможностью очистки сточных вод в этих условиях обладают гидротехнические сооружения сорбционной очистки, использующие принцип удаления различных растворенных веществ из воды поглощающим материалом, в данном случае - цеолитом. Ионообменная очистка на цеолитах может быть осуществлена эффективно только в условиях ламинарного режима движения жидкости через фильтрующую среду. Гидротехнические очистные сооружения сорбционного типа могут располагаться непосредственно в створах отводящих канав и работать при минимальных гидравлических перепадах.

Разработанное ранее гидротехническое сооружение должно соответствовать следующим параметрам [1]:

режим работы - непрерывный всесезонный;

гидродинамический режим - движение очищаемой воды путем просачивания ее через пористый сорбционный элемент за счет разницы уровней до и после него;

место расположения - сточная канава с возможностью расширения русла до 200 см, с общей глубиной не более 70 см;

уклон дна канавы не более 0,0005; уровень воды в канаве в рабочем режиме - не более 40 см;

отсутствие места для строительства наземных помещений и резервуаров;

отсутствие подвода электроэнергии.

Работа гидротехнического сооружения, вследствие невозможности создания накопительно-усреднительной емкости, происходит с переменной производительностью: во время ливня - максимальная, в сухой период - минимальная. В связи с этим должен быть предусмотрен некоторый запас по высоте сорбционного модуля, который при ливневом увеличении потока вод позволит устройству работать без перелива.

Минимальная длина цеолитового сорбента, обеспечивающая эффективную очистку сточных вод на цеолитовых фильтрах по сорбционно-ионообменному механизму, составляет 100 см [2].

Объектом исследования является единичный сорбционный блок-модуль, заполненный зернистым цеолитом, устанавливаемый в гидротехническое сооружение в количестве, необходимом для обеспечения требуемой производительности очистки. Блок-модуль имеет размеры 50x100x50 см, замыкающая стенка - проницаемая, лобовая имеет непроницаемый барьер, дно сорбционного модуля непроницаемо и горизонтально (или имеет уклон не более 0,0005), коэффициент фильтрации равен 2,0 см/сек [3].

Предыдущими авторами была оговорена важность наличия переливного порога и непроницаемого барьера на лобовой стенке, но не были построены кривые депрессии. Следовательно, не было очевидно влияние зависимости высоты переливного порога на выходное сечение и высоты непроницаемого барьера на увеличение зоны заиливания. В связи с этим, неправильно была найдена линейная скорость движения жидкости , и не была найдена рабочая площадь продольного сечения .

Одной из главных задач на данный момент является определение таких параметров сорбционного модуля, чтобы линейная скорость движения жидкости уменьшилась (в пределах ламинарного режима), а рабочая площадь увеличилась. Для этого, возможно, придется изменить параметры самого сорбционного модуля.

На выходе из блока-модуля находится переливной порог. Через блок-модуль проходит вода. Очистка будет осуществляться только при скорости движения воды, находящейся в пределах ламинарного режима движения жидкости.

От высоты переливного порога и непроницаемого барьера на лобовой стенке зависят сорбционные характеристики блока-модуля, такие как линейная скорость движения жидкости, рабочая площадь продольного сечения.

На рис.1 изображено продольное сечение сорбционного модуля. Площадь рабочего сечения модуля , описывается верхней и нижней кривыми депрессий. Верхняя кривая депрессии построена с помощью формулы Дюпюи [4]:

, (1)