Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка технологии и технических средств очистки сточных вод на станциях технического обслуживания автомобилей и их повторное использование

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Разработка технологии и технических средств очистки сточных вод на станциях технического обслуживания автомобилей и их повторное использование"

и

Национальная академия наук Кыргызской Республики Институт геологии им. М.М. Адышева

Диссертационный совет Д 25.11.031

на правах рукописи УДК 628.387: 577.4

005061552

Кариев Марат Аблакимович

Разработка технологии и технических средств очистки сточных вод на станциях технического обслуживания автомобилей и их повторное использование

25.00.36 — Геоэкология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

13 ИЮН 2013

Бишкек - 2013

005061552

Работа выполнена в Таразском государственном университете им. М.Х. Дулати

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Абдураманов

Абдуманап Абдукаримович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Родина Елена Михайловна

доктор технических наук, доцент Самбаева Дамира Асанакуновна

Ведущая организация: Институт горного дела и горных

технологий им. академика У. Асаналиева при Кыргызском государственном техническом университете им. И. Раззакова. г. Бишкек, проспект Чуй, 215

Защита состоится « 24 » мая 2013 года в 15.00 часов на заседании Диссертационного совета Д 25.11.031 при Институте геологии им. М.М. Адышева HAH KP по адресу: 720481, г. Бишкек, бульвар Эр-киндик, 30

Тел.: (+996 312)664737 Тел.: (+996 312) 664737 Email: ryskul_kgz@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института геологии им. М.М. Адышева HAH KP, по адресу: 720481, г. Бишкек, бульвар Эркиндик, 30

Автореферат разослан «¿?JL» апреля 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.г.н.

P.A. Усубалиев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Борьба с загрязнениями воды нефтепродуктами и моечными средствами, повторное использование и воспроизводство водных ресурсов, включая эффективные методы очистки и извлечения составляющих компонентов, являются одной из ключевых проблем, стоящих перед производственными предприятиями.

Водные ресурсы Земли ограничены. Доля использования водных ресурсов из года в год растет. Убывание антропогенных воздействий человека на природную среду в ближайшем будущем не предвидится. Проблема очистки сточных вод, разработка новой технологии очистки и повторное использование технической воды становятся перспективными направлениями современного развития науки, связанной с использованием водных ресурсов.

В Республике Казахстан, как и в других республиках Центральной Азии, принят ряд Программ по «Питьевой воде» для обеспечения населения качественной водой. Однако эта проблема усложняется ростом не только населения, но и других потребителей воды, таких как автомобили, сельскохозяйственная техника и др. Рост автомобилей в городах и селах Республики требует ускоренного развития автомоечных станций. Разовое использование чистой воды для мойки автомобилей и сброс ее в канализацию является крайне нерациональным ее использованием. Поэтому локальная очистка сточных вод автомоечных станций и их повторное использование для мойки автомобилей, а также сельхозтехники является важной задачей, решение которой, считается актуальным. Неэффективность существующих методов очистки сточных вод автомоечных станций требует разработки новой технологии. В настоящее время эта задача осуществляется с применением гидроциклонно-фильтрационных устройств напорного действия. При этом насосное оборудование подвергаются гидроабразивному износу и часто выходит из строя, так и не доработав свои паспортные сроки службы. Причем известно, что центробежные (погружные) насосы рассчитаны на всасывание жидкости, содержащей твердые взвеси размером менее 0,1 мм и концентрацией не более 5 г/л. А в сточных водах автомоек содержатся частицы разных размеров, вплоть до 2-3 мм и более. Поэтому, применение вакуумгидроциклонных насосных установок для решения данной проблемы, очень перспективно и актуально.

Целью работы является разработка технологии и технических средств очистки сточных вод на станциях техобслуживания автомобилей и их повторное использование для решения проблем охраны и рационального использования питьевой воды и исключение загрязнения

окружающей среды.

Для реализации поставленной цели были рассмотрены следующие задачи:

• Решение эколого-экономических аспектов очистки и повторного использования сточных вод на станциях техобслуживания автомобилей, позволяющей рационально использовать питьевую воду и исключать загрязнение окружающей среды;

• Совершенствование конструкции напорного гидроциклона для разделения сточных вод станций технического обслуживания автомобилей па три составные части;

• Разработка и исследование гидроциклонной насосной установки, работающей в напорно — вакуумном режиме, обеспечивающей повторное использование очищенных сточных вод и исключающих загрязнение окружающей среды.

Объект исследований — сточные воды автомоечных станций и технологии очистки этих вод.

Предмет исследований — трехкомпонентные гидроциклоны и гидроциклонные насосные установки для очистки сточных вод станций технического обслуживания автомобилей и режимы их работы.

Научная новизна работы состоит в следующем:

• Разработана технология очистки сточных вод и их повторное использование на станциях техобслуживания автомобилей;

• Экспериментально установлена эффективность применения ва-куумгидроциклонных насосных установок для очистки сточных вод на станциях техобслуживания автомобилей, обеспечивающих повторное использование сточных вод и исключающих загрязнение окружающей среды;

• Разработаны новые конструкции трехкомпонентных гидроциклонов и гидроциклонных насосных установок для очистки сточных вод станций техобслуживания автомобилей, способствующие рационально использовать питьевую воду и предотвращать сброс в систему канализации неочищенных сточных вод.

Практическая значимость научных результатов:

• Предложена технология повторного использования водных ресурсов на станциях мойки автомобилей, решение проблемы охраны и рационального использования питьевой воды и исключение загрязнения окружающей среды сточными водами автомоечных станций;

• Даны конкретные предложения и рекомендации по проектированию гидроциклонов и вакуумгидроциклонных насосных установок

для очистки сточных вод на станциях техобслуживания автомобилей;

• Разработаны новые конструкции гидроциклонов и вакуумгидро-циклонных насосных установок для очистки сточных вод на моечных станциях автомобилей, способствующие рационально использовать питьевую воду и предотвращать сброс в систему канализации неочищенных сточных вод;

• Даны конкретные предложения и рекомендации по проектированию гидроциклонов и вакуумгидроциклонных насосных установок для очистки сточных вод на станциях техобслуживания автомобилей, обеспечивающая повторное использование ценных компонентов сточных вод и исключающих загрязнение окружающей среды.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

• Технология очистки сточных вод и их повторное использование на моечных станциях автомобилей и решение проблем охраны и рационального использования питьевой воды и исключение загрязнения окружающей среды сточными водами автомоек;

• Результаты теоретических и экспериментальных исследований гидроциклонов и вакуумгидроциклонных насосных установок, применяемых на станциях техобслуживания автомобилей, доказывающими эффективность применения гидроциклонов и вакуумгидроциклонных насосных установок, обеспечивающая повторное использование ценных компонентов сточных вод и исключающих загрязнение окружающей среды;

• Новые конструкции гидроциклонов и вакуумгидроциклонных насосных установок, применяемых на моечных станциях автомобилей и являющихся ресурсосберегающим водоочистным устройством, способствующие рационально использовать питьевую воду и предотвращать сброс в систему канализации неочищенных сточных вод.

Личный вклад соискателя. Основные результаты, представленные в диссертации, получены автором самостоятельно. Автор сформулировал цель работы и основные задачи исследования, включая разработку и поиск путей решения задач как единой цельной проблемы очистки и повторного использования сточных вод на станциях те-хического обслуживания автомобилей. Им предложена и доведена до практического использования: технология очистки сточных вод на станциях технического обслуживания автомобилей и повторное использование ценных компонентов сточных вод для мойки автомобилей, что позволяет исключить загрязнение окружающей природной среды сточными водами станций технического обслуживания автомобилей, а тяжелые (шламы) и легкие (нефтепродукты, СПАВ) примеси

подвергать дальнейшей утилизации, разработана усовершенствованная конструкция напорного гидроциклона, подтвержденная предпа-тентами (№ 15805 KZ, № 15937 КZ) и инновационным патентом (№ 20152 KZ) на изобретение. Автор систематизировал, выборочно, работу 10 автомоечных станций в г. Тараз Жамбылской области Республики Казахстан по изучению состава их сточных вод. Впервые предложил использовать для очистки и повторного использования для мойки автомобилей сточных вод автомоечных станций вакуумгидроциклон-ную насосную установку (Инновационный патент № 20152 KZ), что позволяет рационально использовать воду питьевого качества и предотвращать загрязнение окружающей среды неочищенными сточными водами автомоечных станций.

В совместных работах автор был инициатором и активным исполнителем выполняемых исследований.

Реализация результатов работы. Разработанные в диссертации вопросы теории и инженерных методов расчета были реализованы при создании новой усовершенствованной конструкции гидроциклонов и вакуумгидроциклонных насосных установок, применяемых для очистки сточных вод моечных станций. Методика экспериментальных исследований и инженерные методы расчета усовершенствованной конструкции напорного гидроциклона передана в ГКП «Тараз су» для создания промышленного образца вакуумгидроциклонных насосных установок.

Апробация результатов исследований. Основные положения диссертации докладывались на: Республиканской научно-практической конференции по программе «Ауыл» и научное обеспечение агропромышленного сектора экономики РК (Тараз, 2003); международной научной конференции «Актуальные проблемы механики и машиностроения» (Алматы, 2005); международной научно-практической конференции «Валихановские чтения - 10» (Кокшетау, 2005); третьих международных надировских чтениях «Научно-техническое развитие нефтегазового комплекса» (Алматы - Шымкент, 2005); международной научно-практической конференции «Проблемы водного хозяйства», посвященной 95-летию Р.Ж. Жолаева (Тараз, 2006); международной научной конференции «Проблемы теоретической и прикладной механики» (Алматы, 2006); международной 11-ой межвузовской конференции по математике и механике, посвященной 10-летию Евразийского национального университета им. JI.H. Гумилева (Астана, 2006); научно-техническом комплексном семинаре «Проблемы водного хозяйства, гидротехники и мелиорации» при ТарГУ им. М.Х.

Дулати (Тараз, 2009, 2010).

Полнота отражения результатов диссертации в публикациях.

По теме диссертации опубликованы 19 работ, из них 6 - технические решения, признанные изобретениями, на которые получены Предварительный и Инновационный патенты Республики Казахстан.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 168 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 5 глав и заключения, иллюстрирована 48 рисунками и содержит 9 таблиц.

Список использованных источников включает 116 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Во введении обосновывается актуальность работы, ее новизна, сформулированы цель и задачи исследований, практическая значимость и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен обзор литературы и анализ состояния экологической обстановки Жамбылского региона, с приведением данных по сбросу сточных вод города Тараз и формул для расчета платежей за выбросы (сбросы, размещение) различными предприятиями нормативные и сверхнормативные, а также формулы для расчета необходимого оборотного водоснабжения АТП.

Собран и систематизирован обширный материал об автомоечных станциях (выборочно) г. Тараз по состоянию на сентябрь 2008 года, в котором имеются полные сведения о пропускной способности станций, расходе воды, составе сточной воды, типе и марке используемых насосов, а также о количестве сбрасываемой сточной воды в канализацию, что является загрязнением сточными водами, содержащими нефтепродукты и химические примеси, наносящим вред окружающей среде.

Выявлено, что за рубежом проводятся работы по очистке сточных вод автомоек в следующей компоновке: очистная установка с отстойником и фильтром; очистная установка с отстойником и открытым фильтром в виде очистки грязеотстойника и очистная установка с флотатором и фильтром. Во всех этих компоновках первичную очистку от наносов производят напорными гидроциклонами.

Во второй главе рассматриваются гидроциклонные насосные установки для очистки сточных вод автомоечных станций.

Гидроциклонные насосные установки (ГЦНУ) выполняют комплекс разделительных, сгустительных и транспортирующих гидросмесь процессов, ранее осуществляемые центробежными насосами,

гидроциклонами и струйными аппаратами автономно.

Вакуумгидроциклонная насосная установка состоит из центробежного насоса 1 (рис. 1) с всасывающей 2 и нагнетающей 3 патрубками, цшшндроконической гидроциклонной камеры 4, имеющей входной 5 и сливной 6 патрубки, цилиндрической трубы 7 с перфорацией, цилиндрической напорной трубы 8 с рабочим соплом 9, приемной камеры 10, камеры смешения 11 гидроэлеватора и струйного насоса с рабочим соплом 12, приемной камеры 13 и камеры смешения 14. Гидроциклонная насосная установка работает следующим образом. Гидросмесь, образованная из воды, нефтяных примесей и шламов (наносов) через входной патрубок 5 поступает в гидроциклонную камеру 4. В ней гидросмесь разделяется на три части по радиусу, в периферийной области - твердый компонент (шлам), в приосевой области - легкий компонент (нефтяные примеси), а между этими областями несущая среда (вода). В процессе классификации шлам поступит в приемную камеру 10, нефтяные примеси через перфорации - в кольцевое пространство, заключенное между коаксиальными цилиндрическими трубами 7 и 8, а вода, через сливной патрубок 6, в центробежный насос 1. Очищенная от шлама и нефтяных примесей вода под большим напорохм нагнетается через патрубок 3. Часть этой воды трубой 2 забирается для работы гидроэлеватора (9, 10, 11) и струйного насоса (12, 13, 14).

Гидроэлеватором уносится твердая фаза (шламы, наносы), а струйным насосом - нефтяные примеси. Центробежный насос 1 всасывает очищенную воду.

Таким образом, предлагаемая гидроциклонная насосная установка эффективно осуществляет разделение трехкомпонентной гидросмеси по составляющим, а именно на воду, нефтяные примеси и наносы (шламы).

ГЦНУ нашли применение во всех производственных отраслях народного хозяйства.

В третьей главе приводятся разработаные трехпродуктовые гидроциклонные насосные установки (Предпатенты: № 15805 К2, № 15937 КХ), работающие как в напорных, так и в вакуумных условиях для разделения исходной автомоечной гидросмеси на три компонента: вода + шламы + легкая фаза (рис. 1). Разработаны лабораторные стенды для проведения экспериментальных исследований трехпродукто-вых напорных и вакуумных гидроциклонных насосных установок; описана методика проведения опытов, планирование экспериментов; измерения гидравлических параметров и ошибки в измерениях.

Экспериментальная установка № 1, в соответствии с рисунком 2., предназначалась для проведения исследований процессов разделения исходной (сложной) гидросмеси на три составляющие компоненты в напорных условиях. В качестве исходной гидросмеси принималась смесь воды, песка и масла. Эта гидросмесь в гидроциклонной камере разделялась как по крупности твердых частиц, так и по плотности. Если в известных двухпродуктовых гидроциклонах классификация производится по крупности граничных зерен либо по плотности, то в предлагаемом трехпродуктовом гидроциклоне технологический процесс разделения на отдельные компоненты происходит по двум критериям: по диаметру граничных частиц и по величине удельных весов, составляющих гидросмесь, жидкостей.

Более плотная несущая среда с содержанием мелких твердых частиц размером менее диаметра граничных зерен < с!гр) выходит из гидроциклона через сливной патрубок 3 под напором. Для интенсификации процесса разделения ловушка (кольцевая трубка с перфорацией) легкой фазы 5 содержит в приосевой области напорный подвод 4, оканчивающийся в сгустителе двумя рабочими соплами 7 и 21. Комплекс элементов 7, 8, 9, 10, 21 составляющие двух струйных насосов: 8,

Рис. 1. - Гидроциклонная насосная установка (Предпатент № 15937 К2)

10, 21 - для интенсификации разделительных процессов несущей среды и твердой фазы; 7, 9 - для интенсификации разделения несущей среды и легкой фазы. 8 и 9 служат в качестве камер смешения. Затем, разделившиеся продукты поступают в емкости 11, 12 и 13 (слив 3 подводится в емкость 11). Емкость 11, 12 и 13 сверху соединены между собой треугольным водосливом Томсона, а снизу емкости 11 и 12 сообщены продольной щелью 19, расположенной над скатом (наклонной плоскостью) 20. Гидросмесь, приготовленная в камере 11 всасывается центробежным насосом 15 и нагнетается под напором в гидроциклон 1. В целом, установка замкнута в гидравлическом отношении и полностью обеспечивает стационарность технологических процессов. Данная экспериментальная установка вполне удовлетворительно может работать и при закрытом положении вентиля 18, но только в этом случае технологические процессы разделения многокомпонентной (сложной) гидросмеси на составляющие продукты будут идти менее интенсивно, чем при его открытом положении.

Экспериментальная установка № 2, в соответствии с рисунком 3., предназначалась для проведения исследований того же трехпродукто-вого гидроциклона на всасывающей линии центробежного насоса. Естественно, при такой схеме работы установки насос 7 будет сохранен от гидроабразивного износа, но необходимость работы струйных насосов является обязательным условием. Подвод рабочей струи 9 к двум струйным насосам (5, 10, 11, 12, 13 ,14) осуществляется из напорной линии 8 центробежного насоса 7.

Исходная гидросмесь, подлежащая к классификации всасывается трубой 2, снабженный в водоприемной части обратным клапаном 21 и входит в гидроциклон 4 со скоростью, не превышающей величины допустимой скорости всасывания. В гидроциклонной камере происходит разделение жикостей по плотности и твердой фазы по крупности граничных частиц. В насос с несущей средой будут попадать наносы размером менее диаметра граничных зерен. Остальная часть твердой фазы сконцентрируется в сгустителе 12, а оттуда выносится в специальную емкость 19 гидроэлеватором (5, 10, 12). В нефтеловушку 15, через перфорации 16, проникает наиболее легкая фаза, что затем уносится эжектором (11, 13, 14) в емкость 18.

Результаты экспериментальных исследований

Для анализа результатов экспериментальных исследований будем пользоваться: коэфициентом сгущения (Есг) и коэффициентами обогащения по сливу (Есл) и по нефтеловушке (Е„л).

Под коэффициентом сгущения подразумевается отношение объемного содержания более тяжелой фазы в песковом патрубке к объему этой же фазы во входном продукте (в процентах) Есг = А\¥пес/А\\<'вх, где АУ/аес, Д\УМ - объемные доли твердой фазы соответственно во входном и песковом патрубках (рис.2).

Рис. 2. - Схема экспериментальной установки № 1: 1 - гидроциклонная камера; 2 - входной патрубок; 3 - сливной патрубок; 4 - напорный подвод; 5 - ловушка легкой фазы; 6 - перфорация; 21, 7, 8, 9, 10 - струйный насос; 11, 12, 13 - бак; 14 - всасывающая труба; 15 - центробежный насос; 16 - нагнетательная линия; 17 - задвижка; 18 - вентиль; 19 - продольная щель; 20 - скат; 21 - рабочее сопло.

Коэффициент сгущения показывает, во сколько раз увеличилось объемное содержание твердой фазы в единице объема пескового продукта по сравнению с исходным.

Коэффициент обогащения есть отношение объемного содержания более легкой фазы в сливе (нефтеловушке) к объему этой фазы в исходном продукте:

a) для слива Есл = Д

b) для нефтеловушки Еш = Д\Уял/Д,№сл

где Д\¥с„, Д\¥нл - объемные доли легкой фазы соответственно в сливном патрубке и в нефтеловушке (в процентах).

Коэффициент обогащения показывает, во сколько раз увеличилось содержание легкой фазы в единице объема слива (продукта в нефтеловушке) по сравнению с исходной гидросмесью.

Рисунок 3. Схема экспериментальной установки № 2: 1 - бак; 2 - всасывающая трубка; 3 - входной патрубок; 4 - гидроциклонная камера; 5 - пульпопровод; 6 - сливной патрубок; 7 - центробежный насос; 8 - напорная линия; 9 - подвод рабочей струи; 10, 11 — сопла; 12 - сгуститель; 13 - отвод легкой фазы; 14 - всас легкой фазы; 15 - нефтеловушка; 16 - перфорации; 17 - задвижка; 18, 19, 20 - емкости; 21 - обратный клапан.

Высокая эффективность работы трехпродуктового гидроциклона по обогащению легкой фазы и сгущению твердой фазы на всасывающей линии центробежного насоса очевидно (рис. 3). Это дает возможность в технологических схемах по очистке сточных вод автомоек использовать гидроциклоиную насосную установку (предварительный патент №15937 вместо обычных напорных двухпродуктовых гидроциклонов.

В четвертой главе рассмотрены варианты применения гидроциклонных насосных установок, приведены формулы для расчета КПД установки, разработаны новые виды установок:

1. Предложены очистные вакуумгидроциклонные насосные установки для применения в моечных станциях автомобилей:

• с отстойником и фильтром;

• с дополнительным открытым гидроциклоном;

• с флотатором и фильтром.

Данная установка осуществляет разделение трехкомпонентной

гидросмеси по составляющим, а именно, на воду, нефтяные примеси и шламы. Однако, во многих случаях, на практике требуется нефтянные примеси обогатить до определенной кондиции, а шламы (наносы) сгущать с минимальным содержанием воды, что данной установкой достигается.

Это достигается тем, что гидроциклонная камера, установленная на всасывающей линии насоса, снабженная двумя коаксиальными трубами (для вовлечения нефтяных примесей и выделившихся газов) сопрягаются с минигидроциклонами, причем камеры смешения гидроэлеватора и эжектора выполнены в виде входных патрубков минигид-роциклонов, подведенных к их цилиндрическим частям тангенциально.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежами (рис. 4)

Гидроциклонная насосная нефтеловушка (рис. 4) состоит из центробежного насоса 1 с всасывающей 2 и нагнетательной 3 патрубками, гидроциклонной камеры 4, имеющей входной 5 и сливной 6 патрубки, цилиндрической трубы 7 с перфорацией, цилиндрической напорной трубы 8 с рабочим соплом 9, приемной камеры 10, камеры смешения 11 гидроэлеватора и эжектора с рабочим соплом 12, приемной камеры 13, камеры смешения 14, минигидроциклонов 15 и 16, сливных патрубков 17 и 18, шламовых патрубков 19 и 20, вентиля 21.

Гидроциклонная насосная нефтеловушка работает следующим образом. Гидросмесь, образованная из воды, нефтяных примесей и шламов, через входной патрубок 5 поступает в гидроциклонную камеру 4. В ней гидросмесь разделяется на три части (см. табл.) по радиусу: в периферийной области - твердая фаза (шлам); в приосевой области -легкая фаза (нефтяные примеси), а между этими областями - несущая среда (вода). В процессе классификации шлам поступает в приемную камеру 10, нефтяные примеси, через перфорации — в кольцевое пространство, заключенное между коаксиальными цилиндрическими трубами 7 и 8, а вода, через сливной 6 и всасывающий 2 патрубки - центробежный насос 1. Очищенная от шлама и нефтяных примесей вода, под большим напором, нагнетается через патрубок 3. Часть этой воды цилиндрической трубой 8, при открытом положении вентиля 21, забирается для работы гидроэлеватора (9, 10, 11) и эжектора (12, 13, 14). Гидроэлеватор (9, 10, 11) нагнетает гидросмесь (вода и шлам) в мини-гидроциклон 15 через входной патрубок 11, служащей камерой смешения гидроэлеватора, расположенной тангециально к цилиндрической части минигидроциклона. В результате этого, в минигидроциклоне 15 гидросмесь разделяется на два продукта: очищенная вода выходит че-

рез сливной патрубок 18, а шлам, сгущенный до определенной степени (с минимальным содержанием воды) выходит наружу по шламовому патрубку 19.

Гидросмесь, содержащая нефтяные примеси, воду и газ (выделившийся из жидкости), нагнетается эжектором (12, 13, 14) в мини-гидроциклон 16. При этом, камера смешения эжектора служит как входной патрубок минигидроциклона 16 и он располагается к его цилиндрической части тангенциально. Поэтому гидросмесь, обладая моментом скорости, сильно вращается в минигидроциклоне 16. Происходит классификация жидкостей. Самая легкая часть жидкости (обогащенный нефтяной продукт и газ) выходят через трубку 20 с перфорацией патрубок.

Итак, в предполагаемой гидроциклонной насосной нефтеловушке успешно можно осуществить обогащение нефтяной продукции в минигидроциклоне 16 и сгущение шлама (с минимальной жидкостью) в минигидроциклоне 15. Причем, размеры минигидроциклонов 15 и 16 разные, в зависимости от диаметра входного патрубка.

Показатели очистки сточных вод автомоечных станций ГЦНУ

Концентрация загрязнений Единица измерения Взвешенные вещества Нефтепродукты СПАВ

1 2 3 4 5

Грязная вода от мойки мг/л 182 50 103

Очищенная вода на мойку мг/л 15 2 10

2. Выведена формула для определения КПД вакуумгидроцик-лонной насосной установки в общем виде.

3.Разработаны: фильтроциклон-флотатор (Инновационный патент № 20981 К2) и гидроциклонная насосная нефтеловушка (Инновационный патент № 20152 К2).

В пятой главе рассмотрены явления кавитации и их влияние на работу гидроциклонных насосных установок:

1. Проведен анализ развития кавитационных явлений в центробежных насосах; выявлены способы предотвращения возникновения и развития кавитации в центробежных насосах.

2. Рассмотрены конструктивные особенности струйных аппаратов, дана их классификация. Проанализированы параметры, влияющие на развитие кавитации в струйных аппаратах.

3. Установлены причины, порождающие развитие кавитации в гидроциклонных насосных установках и разработаны гидравлические

меры борьбы с ней. Разработаны гидроциклонные насосные установки с беекавитацнонным режимом работы.

Рис. 4. Гидроциклонння насосная нефтеловушка (Инновационный патент № 20152)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании результатов исследований сделаны следующие выводы:

1. Установлено, что неуклонный рост количества автомобилей адекватно вызывает рост числа автомоечных станций, использующих чистую воду для технических целей (мойки машин). Повторное использование загрязненной (сточной) воды возможно только после ее эффективной очистки и утилизации компонентов загрязнителей.

2. Анализ опубликованных работ по очистке оборотных и сточных вод показывает, что одним из основных элементов очистных установок является напорный двухпродуктовый гидроциклон, работающий на нагнетательной линии центробежного (погружного) насоса.

3. Собраны и проанализированы материалы о работе автомоечных станций города Тараз. Обоснована актуальность очистки сточных вод автомоечных станций. Предложены новые конструкции трехпро-дуктовых гидроциклонов.

4. Проведены экспериментальные исследования трехпродукто-вых гидроциклонных насосных установок, функционирующих в напорном и вакуумном условиях. Установлено, что гидроциклон более эффективно работает на всасывающей линии базового центробежного насоса, причем тяжелая и легкая фазы гидросмеси транспортируются до места их утилизации, а очищенная техническая вода используется повторно для мойки автомобилей.

5. Для случаев забора воды из подземных источников (колодцев, скважин) разработаны противокавитационные конструкции гидроциклонных насосных установок, позволяющие работать в бескавита-ционном режиме.

6. Дан анализ кавитационным явлениям в струйных аппаратах, являющихся составными частями вакуумгидроциклонных насосных установок.

Оценка полноты решений поставленных задач. Поставленная цель работы достигнута и задачи исследований решены. Результаты исследований доведены до внедрения, которые подтверждаются атом внедрения, 4 предпатентами и 2 инновационными патентами.

4. Разработка рекомендаций и исходных данных по конкретному использованию результатов. Гидроциклонная насосная нефтеловушка (Инновационный патент № 20152 К2) реализована в ГКП «ТАРАЗ СУ» г. Тараз Жамбылской области РК и рекомендована для применения в моечных станциях автомобилей как очистной установки и повторного использования очищенной воды как технической,

отвечающей экологическим нормам и обеспечивающим рациональное

использование питьевой воды.

Исходными данными для использования результатов являются данные о количестве автомобилей, количестве имеющихся в г. Тараз автомоек и протоколы анализа состава сточных вод автомоек, проведенной ГКП «Тараз Су» в 2008 году.

Оценка технико-экономической эффективности внедрения. Технико-экономическая эффективность от внедрения одной гидроциклонной насосной установки составляет 99284 тенге.

Оценка научного уровня выполненной работы в сравнении с лучшими достижениями в данной области. Внедрение разработанных технических средств очистки сточных вод станций техобслуживания автомобилей позволит обеспечить экономное использование чистой воды за счет обеспечения автомоек технической водой, очищенной в гидроциклонных насосных установках по себестоимости значительно низкой, чем существующие подобные очистные устройства.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Абдураманов A.A. Классификация трехфазной среды в гидроциклонной нефтеловушке [Текст]: Тез. докл. /Абдураманов A.A., Ка-риев М.А., Абдураманов Д.А. //Материалы Международной 11-й межвузовской конференции по математике и механике, посвященный 10-летию Евразийского национального университета им. JI.H. Гумилева, Астана, 2006, 171 с.

2. Абдураманов A.A. Противокавитационные вакуумгидроцик-лонные насосные установки [Текст]: Тез. докл. /Абдураманов A.A., Касабеков М.И., Кариев М.А. // Материалы Международной научной конференции «Проблемы теоретической и прикладной механики»,

Алматы, 2006, 27 с.

3. Кариев М.А. Гидроциклонно-насосные установки для очистки сточных вод в автомойках [Текст]: Тез. докл. /Кариев М.А. /Материалы Международной научно-практической конференции «Проблемы водного хозяйства», посвященной 95-летию Р.Ж. Жолае-

ва, Тараз, 2006, с. 71...73.

4. Кариев М.А. Очистка сточных вод автомоечных станций гидроциклонной насосной установкой [Текст] /Сейтказиев A.C., Кариев М.А. // - Вестник ТарГУ им. М.Х. Дулати «Природопользование и проблемы антропосферы», Тараз, 2010, с. 46-50.

5. Абдураманов A.A. Гидродинамические аспекты гидроциклон-

ных насосных установок [Текст] /[Абдураманов A.A., Кариев М.А., Касабеков М.И. и др.].//Материалы Международной научной конференции «Актуальные проблемы механики и машиностроения, т. 2, Алматы, 2005, с. 83...85.

6. Кариев М.А. Гидроциклонно-эжекторный способ оздоровления экологической обстановки в местах добычи и переработки нефти [Текст]: Тез. докл. //[Кариев М.А., Касабеков М.И., Абдураманов A.A. и др.]. Доклады третьих международных надировских чтений «Научно-технологическое развитие нефтегазового комплекса», Алматы -Шымкент, 2005.

7. Кариев М.А. Моделирвание движения жидкости в маногидро-циклонах [Текст]: Тез. докл. /Кариев М.А. /'/Материалы 2-й международной научной конференции «Проблемы современной механики», Алматы, 2006.

8. Касабеков М.И. Перспективы способа наносов на всасывающей линии насоса (способ Абдураманова - Жангарина) [Текст] /Касабеков М.И., Кариев М.А., Жабагиева K.P. //Materialy IV Miezdynarodowej Naukowe - praktycznej konferencji "WyksztaLceniE I NAUKA BEZ GRANIC - 2008", Przemysl, 2008, р. 79...81.

9. Кариев М.А. Экспериментальные установки для исследования трехпродуктовых гидроциклонов в напорном и вакуумном условиях [Текст] /Сейтказиев A.C., Кариев М.А. //Вестник ТарГУ им. М.Х. Ду-лати «Природопользование и проблемы антропосферы», Тараз, 2010, с. 46-50.

10. Кариев М.А. Очистка сточных вод автомоечных станций гидроциклонной насосной установкой [Текст] /Кариев М.А. //Журнал «Наука и новые технологии», Бишкек, № 4, 2012, с. 52-56.

11. Кариев М.А. Очистка сточных вод автомоечных станций гидроциклонной насосной установкой [Текст] /Кариев М.А. //Журнал «Вестник КНУ им. Ж. Баласагына», Бишкек, № 4, 2012, с. 15-19.

12. Кариев М.А. Экспериментальные установки для исследования трехпродуктовых гидроциклонов в напорном и вакуумном условиях [Текст] /Кариев М.А. //Интернет-журнал ВАК KP, № 2, Бишкек, 2012.

13. Кариев М.А. Очистка сточных вод автомоечных станций гидроциклонной насосной установкой [Текст] /Кариев М.А. //Интернет-журнал ВАК KP, № 2, Бишкек, 2012.

14. Инновационный патент № 20152 KZ Гидроциклонная насосная нефтеловушка /Кариев М.А., Абдураманов A.A. // - Бюл. № 10, 2008.

15. Инновационный патент № 20981 KZ Фильтроциклон-

флотатор /[Кариев М.А., Абдураманов A.A. Алиев И.Ж. и др.]. // -Бюл. № 3, 2009.

16. Предпатент 15805 PK. Гидроциклон. / Абдураманов A.A., Кариев М.А., Касабеков М.И. // - Бюл. № 6, 2005.

17. Предпатент 15937 PK. Гидроциклонная насосная установка. / Абдураманов A.A., Кариев М.А., Касабеков М.И. // - Бюл. № 7, 2005.

18. Предпатент № 16000 KZ Гидроциклонная насосная установка /Абдураманов A.A., Кариев М.А., Касабеков М.И. // - Бюл. № 10, 2005.

19. Предпатент № 16334 KZ Гидр о циклонная насосная установка /Абдураманов A.A., Кариев М.А. и др. // - Бюл. № 10, 2005.

РЕЗЮМЕ

Диссертации Кариева Марата Аблакимовича на тему: «Разработка технологии и технических средств очистки сточных вод на станциях технического обслуживания автомобилей и их повторное использование» на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 25.00.36 Геоэкология

Ключевые слова: Очистка сточных вод, очистная вакуумгидро-циклонная насосная установка, гидроциклон, гидроциклонная нефтеловушка, гидроэлеватор, кавитация, струйный насос, струйный аппарат

Объект исследования - гидроциклоны и гидроциклонные насосные установки при участии автора.

Цель исследования - разработка технологии и технических средств очистки сточных вод автомоечных станций и их повторное использование, решающее проблемы Геоэкологии по охране и сбережению водных ресурсов и питьевой воды. Для достижения этой цели рассмотрены следующие вопросы:

• исследование и разработка новых гидроциклонных насосных установок для разделения гидросмеси на составные компоненты;

• исследование и разработка напорных гидроциклонных насосных установок для разделения гидросмеси на составные компоненты;

• исследование и разработка вакуумных гидроциклонных насосных установок для разделения гидросмеси на составные компоненты;

• решение эколого-экономических аспектов очистки сточных вод автомоечных станций и предложено повторное их использование в качестве технической воды для мойки машин.

• проведены экспериментальные исследования трехпродуктовых гидроциклонных насосных установок в напорном и вакуумном режимах. Установлено, что гидроциклон более эффективно работает на всасывающей линии базового центробежного насоса, причем тяжелая и легкая фазы гидросмеси транспортируются до места их утилизации, а очищенная техническая вода используется повторно для автомоечных станций;

• Гидроциклонная насосная нефтеловушка внедрена в проектные работы ГКП «ТАРАЗ СУ» и рекомендована для применения в моечных станциях автомобилей как очистной установки и повторного использования очищенной воды как технической, отвечающей нормативам геоэкологии и обеспечивающим сбережение питьевой воды;

• Технико-экономическая эффективность от внедрения одной гидроциклонной насосной установки составляет 99284 тенге. Поставленная цель работы достигнута и задачи исследований решены.

25.00.36 Геоэкология адистиги богонча техникалык шгамдердин кандидаты илимий даражасына талапкер Кариев Марат Аблакимовичтин "Ав-томобилдерди техникалык тейлео станцияларында агынды сууларды таза-лоонун жана аларды кайталап пайдалануунун технологиясын жана техникалык каражаттарыи иштеп чыгуу" деген темадагы диссертациясына

РЕЗЮМЕ

Негизги создор: агынды сууларды тазалоо, тазалоочу вакуумдук гид-роциклондук насостук жабдуулар, гидроциклон, гидроциклондук мунай тутма, гидроэлеватор, кавитация, шорголоп агуучу насосу, шорголоп агуучу аппарат.

Изилдео объектиси - гидроциклондор жана гидроциклондуу насостук жабдуулар, автордун катышуусу менен.

Иштин максаты - автожуугуч станцияларынын агынды сууларын та-залоонун жана аларды кайталап пайдалануунун технологияларын жана техникалык каражаттарыи иштеп чыгуу, бул Геоэкологиянын суу ресур-старьш жана ичуучу сууну коргоо жана сактоо боюнча кейгейлерун чечет. Ушул максатка жетишуу учун темендегу маселелер каралып чыккан:

• Гидроаралашмаларды курамдык компоненттерге белуштуруу У^11 гидроциклондук насостук жацы жабдууларды изилдее жана иштеп чыгуу;

• Гидроаралашмаларды курамдык компоненттерге белуштуруу УЧУН ба-сымдуу гидроциклондук насостук\ жабдууларды изилдее жана иштеп чыгуу;

• Гидроаралашмаларды курамдык компоненттерге болуштуруу учун вакуумдук гидроциклондук насостук жабдууларды изилдео жана иштеп чыгуу;

• Автожуугуч станцияларынын агынды сууларын тазалоонун жана аларды машиналарды жуу учун техникалык суу катары кайталап пайдалануунун экологииялык-экономикалык аспектилерин чечуу;

• Учпородуктуулу гидроциклондуу насостук жабдууларды басымдуу жана вакуумдук режимдерде эксперименттик изилдевлор жургузулду. База-лык борбордон айланма насостун сормо линиясында гидроциклондун кыйла натыйжалуу иштей тургандыгы, анын устуно гидроаралашманын оор жана жецил фазалары алар жок кылына турган жерге жеткирилери, ал эми тазаланган техникальпс суу автожуугуч станцияларда кайталап пайдаланылары белгиленген.

• Гидроциклондуу насостук мунай тутма ГКП «ТАРАЗ СУ»нун долбоор-дук шине киргизилген жана автомобилдерди жуучу станцияларга тазалоочу жабдуу жана тазаланган сууну кайталап пайдалануучу, геоэкологиянын техникалык ченемдерине жооп берген жана ичуучу сууну сакто-ону камсыз кыла турган жабдуу катары сунуш кылынган.

• Бир гидроциклондуу насостук жабдууну киргизуунун техникалык-экономикалык натыйжалуулугу 99284 тецгени тузет. Иштин алдыга коюлган максатына жетишилген жана изилдеенун милдеттери чечилген.

RESUMES

of the thesis of Marat's [Karieva] [Ablakimovicha] on the theme: "The development of technology and technical equipment for purification of waste water at the stations of the maintenance of automobiles and their repeated use" to the competition of the scientific degree of Candidate in Technical Sciences for specialty 25.00.36 geo-ecology

Keywords: Sewage treatment, clearing vacuumhydrocyclone pump installation, hydro cyclone, hydro cyclonic petrotrap, hydro elevator, cavitation, jet pump, jet device.

The subject of a study - sand cones and the [gidrotsiklonnye] pumping stations with the participation of the author.

Purpose of the work - development of technology and technical equipment for the purification of waste water of auto-washing stations and their repeated use, which solves the problems of geo-ecology on protection and economy of the available water resources and drinking water. For achievement this purpose are examined the following questions:

• a study and the development of the new [gidrotsiklonnykh] pumping stations for the separation of hydraulic mixture into the components;

• a study and the development of the pressure [gidrotsiklonnykh] pumping stations for the separation of hydraulic mixture into the components;

• a study and the development of the vacuum [gidrotsiklonnykh] pumping stations for the separation of hydraulic mixture into the components;

• the solution of the ecological- economic aspects of the purification of waste water of auto-washing stations is proposed their repeated use as industrial water for the washing of machines;

• are carried out experimental studies of the [trezproduktovykh] [gidrotsiklonnykh] pumping stations in the pressure and vacuum regimes. It is established that the sand cone more effectively works on the suction line of base centrifugal pump, moreover the heavy and light phases of hydraulic mixture are transported to the place for their utilization, and purified industrial water is used repeatedly for the auto-washing stations;

• The [gidrotsiklonnaya] pumping oil trap is inculcated in the design works OF [GKP] "Taraz SU" and is [rekomendovana] for the application in the washing stations of automobiles as cleaning installation and the repeated use of purified water as the technical, corresponding to norms geo-ecology and ensuring the economy of drinking water;

• Technical and economic effectiveness from the introduction of one [gidrotsiklonnoy] pumping station composes 99284 [tenge]. The purpose of the work presented is achieved and the problems of studies are solved.

Кариев Марат Аблакимович

Разработка технологии и технических средств очистки сточных вод на станциях технического обслуживания автомобилей и их повторное использование

Автореферат

Подписано к печати 19.03.2013 Формат 60x84 1/16. Печать офсетная. Бумага офсетная. Объем 1,5 п.л. Тираж 120 экз.

Отпечатано в типографии ЧП «Сарыбаев Т.Т.» г. Бишкек, ул. Раззакова, 49

т.: 62-67-76 e-mail: talent550@gmail.com