Учебное пособие 1805

Рис. 2 Общий вид трехпродуктового фильтрующего гидроциклона

Гидроциклоны являются наиболее простыми по конструкции и дешевыми аппаратами, использующими центробежные силы [7]. Оборудование было установлено последовательно на существующей напорной линии КНС.

Трехпродуктовый фильтрующий гидроциклон автоматический относится к технике разделения неоднородных жидких сред и позволяет повысить эффективность улавливания примесей. Эффективность разделения суспензии достигается за счет устройства фильтрующего элемента в конструкции гидроциклона и обвязки оборудования приборами автоматики.

После отстойника–усреднителя производственные сточные воды поступают в ТФГ, где происходит разделение суспензии на три продукта. По напорному трубопроводу 1 производится подача стока (дисперсной системы) в промежуточную камеру ТФГ, где расположен фильтрующий элемент конструкции. Частицы с отрицательной гидравлической крупностью, увлекаемые центробежной силой вихревого потока в верхнюю часть гидроциклона, скапливаются в основании патрубка 2 и сбрасываются после автоматического открытия дискового поворотного затвора с электрическим приводом 7.

Более крупные дисперсные частицы (более 1 мм), увлекаемые силой радиального потока, оседают на стенках промежуточной камеры, продолжают свое движение вниз и оседают в основании патрубка 3. Сброс нижнего продукта осуществляется после автоматического открытия дискового поворотного затвора с электрическим приводом 8.

В промежуточной камере установлен фильтрующий элемент пропускающий частицы диаметром 1 мм. Соответственно, увлекаемые силой радиального потока частицы (диаметром 1 мм), проникают в основную камеру ТФГ и отводятся через трубопровод 4 на дальнейшую очистку.

На подающем и отводящем трубопроводах гидроциклона (1 и 4 соответственно) установлены датчики давления 9 и 10. Разность давления на входе и выходе гидроциклона (с учетом местных потерь) составляет 0,1 атм.

По мере скопления верхнего и нижнего продукта дисперсной фазы в патрубках 2 и 3 соответственно, происходит зарастание (уменьшение продольного сечения) промежуточной камеры, что приводит к увеличению давления на подающем трубопроводе 1 и снижению давления на отводящем трубопроводе 4. При достижении разности давления на входе и вы-

31

Научный журнал

ходе гидроциклона 0,2 атм, датчики давления 9 и 10 подают сигнал для автоматического открытия затворов с электрическими приводами 7 и 8 соответственно (рис. 3).

Рис. 3 Схема обвязки трехпродуктового фильртрующего гидроциклона:

1 – подводящий патрубок; 2 – отвод малых частиц; 3 – отвод осадка; 4 – сливной патрубок; 5,6 – краны шаровые (отключение); 7,8 - дисковые поворотные затворы с электрическими приводами;

9,10 – датчики давления; 11 – кран шаровой (промывной)

Для определения расчетных характеристик и конструктивных параметров ТФГ были произведены анализы зарастания фильтрующего элемента в зависимости от времени работы ТФГ до первого автоматического сброса. При этом фиксировались показания датчиков давления и величины массы сброшенного осадка (верхний и нижний продукт в совокупности).

Через разные промежутки времени производился принудительный сброс осадка, определялась масса пробы и рассчитывался коэффициент зарастания kз, определяемый как отношение объёма сухого осадка одного сброса к объёму фильтрующего элемента конструкции.

В результате были построены зависимости, отображающие интенсивность зарастания фильтрующего элемента с течением времени (рис. 4) и взаимосвязь коэффициента зарастания от времени работы гидроциклона (рис. 5).

Рис. 4 Интенсивность зарастания фильтрующей сетки ТФГ (точками на графике отмечены величины масс принудительно сброшенных осадков)

32

Рис. 5 Зависимость изменения коэффициента зарастания фильтрующего элемента от времени работы ТФГ

Исходя из условия автоматического сброса осадка через каждые 15 мин работы ТФГ, были построены зависимости, позволяющие определять необходимые габаритные характеристики фильтрующего элемента и, соответственно, корпуса гидроциклона.

Диаметр фильтрующего элемента DФС определяется в зависимости от величины расчётной массы сухого (обезвоженного) осадка mсух (рис. 6).

Рис. 6 Зависимость диаметра фильтрующего элемента от расчётной массы сухого осадка при постоянной высоте фильтрующего элемента.

Для автоматического сброса осадка через каждые 15 минут должны выполняться ус-

ловия (1) и (2):

где – диаметр цилиндрической части корпуса гидроциклона, м; – диаметр фильтрующего элемента гидроциклона, м;

где – коэффициент зарастания фильтрующего элемента.

Для определения высоты фильтрующего элемента Нфс была построена зависимость

высоты от коэффициента зарастания kз и параметра , определяемого как отношение расчётной массы сухого осадка одного сброса к квадрату диаметра фильтрующго элемента

(рис. 7).

33

Научный журнал

Рис. 7 Зависимость высоты фыильтрующего элемента , от коэффициента зарастания и параметра .

Таким образом, расчет необходимых параметров ТФГ сводится к формулам (3), (4), (5), (6). Сначала определяется расчётная масса сухого (обезвоженного) осадка одного сброса:

где – масса обезвоженного осадка, кг; – диаметр фильтрующего элемента, м.

Высота фильтрующего элемента определяется по номограмме на рис. 8 или по формуле (6).

Рис. 8 Зависимость высоты фыильтрующего элемента , от параметра .

34

где – параметр, определяемый как отношение расчётной массы сухого осадка одного сброса к квадрату диаметра фильтрующей сетки.

С учетом выполнения условия (1), диаметр корпуса ТФГ Dк определяется по расходу стока Qс на основании данных, приведённых Р.Н. Шестовым в работе [7]. Номограмма для определения диаметра корпуса ТФГ отображена на рис. 9.

Рис. 9 Номограмма для определения диаметра корпуса ТФГ

Выводы. Разработанный напорный трёхпродуктовый фильтрующий гидроциклон с автоматическим сбросом осадка характеризуется компактностью установки в сочетании с высокой удельной производительностью;

К преимуществам использования ТФГ можно отнести высокую эффективность и надежность в разнообразных эксплуатационных условиях (агрессивные, абразивные среды).

ТФГ может использоваться для фильтрации производственных сточных под мясоперерабатывающих предприятий на этапе механической очистки с широким интервалом рабочих температур и давлений;

Простота конструкций ТФГ позволяет определять необходимые конструктивные характеристики аппарата на основании исходной концентрации загрязнений и расхода производственных сточных вод.

Обвязка ТФГ приборами автоматики позволяет упростить процесс эксплуатации аппарата.

Библиографический список

1.Бабкин В.Ф. Анализ методов локальной очистки сточных вод / В.Ф. Бабкин, Н.Н. Злобина, Е.П. Евсеев, В.Э. Ненно, Г.С. Сейдалиев, В.И. Ступин, М.И. Чубирко // Экология производства. – 2010. – N 10. – С. 73 – 77.

2.Бабкин В.Ф. Проблемы очистки сточных вод мясоперерабатывающих предприятий

/В.Ф. Бабкин, Е.П. Евсеев, П.Д. Захаров, Ю.Н. Шалимов // Ресурсоэнергосберегающие технологии в жилищно-коммунальном хозяйстве и строительстве. IV-я Международная научнопрактическая конференция, сентябрь 2015. — Иркутск: ИРНИТУ, 2015.

3.Трофимец И.Н. Новые энергоустановки на базе критических технологий [Текст] / И.Н. Трофимец, Е.П. Евсеев, В.Ф. Бабкин, А.Л. Гусев, Ю.Н. Шалимов // Альтернативная энергетика и экология. – 2014. - №16. – С. 86–90.

4.Шифрин С.М. Очистка сточных вод предприятий мясной и молочной промышленности / С.М.Шифрин, Г.В.Иванов, Г.В.Мищуков, Ю.А.Феофанов. — М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981 – 272с.

5.Зуева С.Б. Технологические схемы очистки сточных вод мясоперерабатывающих предприятий / С.Б. Зуева, Н. М. Ильина, О.А. Семенихин, А.А. Епифанова, Л.Г. Петухова //

35

Научный журнал

Вестник Воронежского Государственного Технического Унверситета. — 2009. — N 1 (5). —

С. 51-53.

6.Давыдов А.С. Очистка сточных вод убойного цеха птицефабрики и жилого поселка / А.С. Давыдов, Н.И. Алешина, В.Б. Шепталов // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. — 2010. — N 3(65). — С. 44-48.

7.Шестов Р.Н. Гидроциклоны. / Р.Н. Шестов. — Л.: «Машиностроение», Ленингр.

отд-ние, 1967. — 78 с.

References

1.Babkin V. F. Analysis of methods of local wastewater treatment / V. F. Babkin, N. N. Zlobina, E. P. Evseev, V. E. Nenno, seidaliev G. S., V. I. Stupin, M. I. Chubirko // Ecology of production. – 2010. – N 10. – P. 73 – 77.

2.Babkin, V. F., problems of purification of sewage meat processing enterprises / V. F. Babkin, E. P. Evseev, P. D. Zakharov, Yu. Shalimov // resources and energy saving technologies in housing and communal services and construction. IV international scientific-practical conference, September 2015. — Irkutsk: Irkutsk national research technical University, 2015.

3.Trofimets I. N. The new power on the basis of critical technologies [Text] / I. N. Trofimets E. P. Evseev, V. F. Babkin, A. L. Gusev, Yu. N. Shalimov // Alternative energy and ecology. – 2014. - No. 16. – Pp. 86-90.

4.Shifrin S. M. Purification of waste waters of the enterprises of the meat and dairy industry / S. M. Shifrin, V. G. Ivanov, G. V. Mishakov, Yu. a. Feofanov. — M: Light and food industry, 1981 – 272с.

5.Zuev S. B. Technological scheme for purification of sewage meat processing enterprises / S. B. Zueva, N. M. Ilyin, O. A. Semenikhin, O. A. Epifanova, L. G. Petukhov // Herald Of The Voronezh State Technical University. — 2009. — N 1 (5). — P. 51-53.

6.Davydov A. S. wastewater treatment of slaughterhouse of poultry farm and residential settlement / A. S. Davydov, N. And. Aleshin, V. B. Shatalov // Bulletin of Altai state agrarian University. — 2010. — N 3(65). — P. 44-48.

7.Shestov R.N. The hydrocyclones. / R.N. Poles. — Leningrad: "Engineering", Leningrad. otd-nie, 1967. — 78 S.

36

УДК 628.29

И.Г. ПАСТУХОВ, К.Н. ЛАПШИНА

СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ ПРОВЕДЕНИЯ РЕМОНТА СТАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ, СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ БЕСТРАНШЕЙНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

В данной статье подробно рассмотрена и проанализирована проблема большого количества изношенных подземных стальных трубопроводов различного назначения в городах РФ. Камнем преткновения в подходах и оценках степени ущербности отдельных объектов на сетях как в нашей стране, так и за рубежом является отсутствие исчерпывающих сведений о трубопроводах (по материалам инвентаризации и исполнительной документации) и окружающей их обстановке. Рассмотрены наиболее эффективные и экономически выгодные пути решения данной проблемы.

I.G. PASTUHOV, K.N. LAPSHINA

COMPARISON OF OPTIONS FOR REPAIR DESIGN OF STEEL PIPES, WATER SUPPLY

SYSTEMS BASED ON TRENCHLESS TECHOLOGIES

This article discussed in detail and analyzed the problem of a large number of used underground steel pipelines for various purposes in the cities of Russia. The stumbling block in approaches and assessments of the degree of inferiority of individual objects on networks in our country, and abroad is the lack of comprehensive information on pipelines (based on inventory and documentation of the executive) and their environment. It is considered the most efficient and cost-effective way to solve this problem.

Ключевые слова: Водоснабжение, водоотведение, реновация, технико-экономическое обоснование, гидравлическая зависимость, водопроводная сеть.

Keywords: Water supply, sanitation, renovation, technical and economic comparison, the hydraulic dependence, water supply network.

Введение Одним из главных источников угроз для социального и экономического развития со-

временных городов с развитой инфраструктурой является высокая степень скученности и изношенности действующих подземных трубопроводов различного назначения. В частности, старение подземных водопроводных и водоотводящих сетей достигли критических уровней: свыше 70% трубопроводных коммуникаций находятся в неудовлетворительном состоянии. Главными причинами повреждений трубопроводов являются: износ труб, низкое качество материала, избыточные напоры, наружная и внутренняя коррозия, а также совокупность внешних дестабилизирующих техногенных и природных факторов (агрессивных грунтов, подземных вод, резких сезонных изменений температуры). Учитывая, что в городах и населенных пунктах РФ в эксплуатации находится свыше 2 млн км напорных трубопроводов из стали проблема их оперативной защиты (реновации и модернизации) становится одной из актуальных для коммунальных служб.

Основным путем решения проблемы и выхода из сложившейся ситуации с ветхими коммунальными сетями может служить разработка и поэтапное внедрение научнообоснованной долгосрочной стратегии их восстановления и реконструкции. Одновременно с этим необходимо развивать и другое направление, т.е. совершенствование оперативной реновации сетей (т.е. восстановления, реконструкции и модернизации), заменяя или ремонтируя

37