Технологии и средства механической очистки вод малых поверхностных водотоков для орошения

Дегтярев, Георгий Владимирович

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Технологии и средства механической очистки вод малых поверхностных водотоков для орошения
ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Технологии и средства механической очистки вод малых поверхностных водотоков для орошения"

на правах рукописи

ГУ^

ДЕГТЯРЕВ ГЕОРГИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

0030520ТЬз

ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ВОД МАЛЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДОТОКОВ ДЛЯ ОРОШЕНИЯ

Специальность: 06.01.02 - «Мелиорация, рекультивация и охрана земель»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Краснодар 2007

003052075

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет»

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Свистунов Юрий Анатольевич;

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

академик РАСХН, Щедрин Вячеслав Николаевич

доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ, член-корреспондент РАСХН, Ольгаренко Владимир Иванович

доктор технических наук, профессор, Кузнецов Евгений Владимирович

Ведущая организация:

ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия»

Защита состоится 4 апреля 2007 года в 14— часов на заседании диссертаци-

онного совета Д 220.038.08 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет» (ФГОУ ВПО «КГАУ») по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, КГАУ, корпус электрификации сельского хозяйства, ауд. 4.

С диссертацией можно ознакомиться в научном отделе библиотеки ФГОУ ВПО «КГАУ».

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью предприятия, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан «_» 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

д.т.н., профессор ------C.B. Оськин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Истощение резервов чистой воды, реальность угрозы водного голода обусловлены нарастающим загрязнением водных источников промышленными и бытовыми стоками, стоками вод малых поверхностных водотоков с урбанизированных или вовлеченных в хозяйственную деятельность территорий.

Крупнейшим потребителем воды является орошаемое земледелие, которое в зоне недостаточного увлажнения должно играть основную роль в увеличении производства сельскохозяйственной продукции. На Северном Кавказе прирост орошаемых площадей невозможен с использованием традиционных способов орошения, так как все водные ресурсы практически использованы. Развитие гидромелиорации должно идти по пути коренной реконструкции оросительных систем с внедрением водосберегающих технологий, что позволит рационально использовать оросительную воду, так как в настоящее время коэффициент полезного действия оросительных систем, без учета внутрихозяйственной сети, составляет 0,56, а с ее учетом и того меньше - 0,35 + 0,40.

На территориях, подкомандных предгорным рекам, имеются небольшие площади сельскохозяйственных земель - до нескольких десятков гектаров, где с успехом можно выращивать виноград, плодовые и кормовые культуры. Особенно востребованы данные земли в свете фермерского хозяйствования, развития животноводства и перевода его на интенсивный путь. Отличительными особенностями таких участков предгорной зоны являются сложность рельефа, малая мощность плодородного слоя почвы, а также водные источники, обладающие большой кинетичностыо потока, насыщенного наносами около 5 г/л, а в паводок - до 10 г/л, в ряде случаев и нефтепродуктами - до 3 мг/л, если источник проходит через заселенные территории.

сят капельное, инъекционное, импульсное, подкроновое и надкроновое микродождевание. Данные способы, нормирующие воду в соответствии с потребностью растений, исключают поверхностный сток, смыв и эрозию почвы.

Получившие на сегодняшний день наибольшее распространение песко-гравиеловки и отстойники в предгорной местности малоэффективны или вовсе неприемлемы. Пескогравиеловкн неудовлетворительно работают при большой кинетичности потока, при этом сброс воды на промыв наносов достигает 10 % и более. Отстойники весьма сложны и дороги при строительстве и в процессе эксплуатации, требуют специальных площадок значительных размеров. В настоящее время нет в достаточной степени апробированных производством методов и средств очистки вод малых водотоков для целей орошения и охраны земель. Научно-методическое обоснование и разработка качественно новых технологий и средств механической очистки малых поверхностных водотоков является весьма актуальной в научном плане и значимой в практическом аспекте задачей.

Таким образом, проблема, решаемая в работе, состоит в уменьшении антропогенной нагрузки на воды малых поверхностных водотоков и очистке этих вод для целей орошения и охраны земель.

Цель исследований - разработка методов и технических средств механической очистки вод малых поверхностных водотоков для уменьшения антропогенной нагрузки при орошении, охране земель и водных акваторий.

Задачи исследований:

1. Провести анализ сложившейся практики очистки вод малых поверхностных водотоков, изучить технологии и технические средства, особенности процессов и работы;

2. Разработать научное обоснование механической очистки вод малых поверхностных водотоков для целей орошения, охраны земель и водных ак-

ваторий от техногенных загрязнений;

3. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработать новые способы и технические средства по сбору нефти и нефтепродуктов с поверхности воды;

4. Разработать новые конструкции гидроциклонов для очистки вод малых поверхностных водотоков и способы управления их работой, используя результаты теоретических и экспериментальных исследований;

5. Осуществить, на основе возобновляемых источников энергии, разработку технологий и технических средств очистки вод малых поверхностных водотоков для целей орошения и поверхностного стока с урбанизированных и вовлеченных в хозяйственную деятельность территорий;

6. Выполнить теоретические исследования, математическое моделирование и провести оптимизацию конструктивно-технологических параметров гидроциклонов для механической очистки вод малых поверхностных водотоков и водных акваторий от техногенных загрязнений;

7. Разработать технологические и компоновочные схемы систем механической очистки вод малых поверхностных водотоков и малых водных акваторий от техногенных загрязнений;

8. Реализовать и использовать в производстве системы механической очистки вод малых поверхностных водотоков для целей орошения, охраны земель и водных акваторий.

Объектами исследования являются системы механической очистки вод малых поверхностных водотоков, в том числе с урбанизированных и вовлеченных в хозяйственную деятельность территорий.

Предметом исследования являются закономерности и тенденции формирования научных основ технологических процессов и технических средств при механической очистке вод малых поверхностных водотоков, в том числе, с урбанизированных и вовлеченных в хозяйственную деятельность территорий.

Методы исследований.

Теоретические исследования проводились с применением системного и

функционального анализа, метода взвешенных оценок многоэлементного множества, автоматизированных систем управления, математической статистики, линейной алгебры.

Экспериментальные лабораторные и натурные исследования проводились с применением методов теории планирования эксперимента. Достоверность теоретических положений подтверждается результатами лабораторных и натурных исследований.

Результаты исследований обрабатывались на ПЭВМ с применением математической среды Mathcad, Excel, Statistica и с помощью специально разработанной программы на языке Visual Basic.

Работа выполнена в рамках темы: «Геосистемный мониторинг, охрана вод и водных объектов, мелиорация земель бассейнов рек и ресурсосберегающих технологий воспроизводства плодородия почв» (№ ГР 01200113456). Научную новизну представляют:

- концептуальные положения системного подхода к анализу способов механи-

ческой очистки вод малых поверхностных водотоков с целью уменьшения антропогенной нагрузки, для орошения, охраны земель и водных акваторий;

- теоретические обоснования конструктивных и технологических параметров

роторных нефтеловушек, расчета скорости точек обода барабана, напора на водосливе и высоты лопастей;

- математические модели расходных характеристик в сливное и песковое от-

верстия низконапорных наклонных гидроциклопов от следующих факторов: рабочего напора, диаметров сливного и пескового отверстий, разгрузочного отношения, отношения рабочих напоров и угла отклонения оси гидроциклона от вертикали;

- теоретическое обоснование направляющих и образующих наклонных низко-

напорных гидроциклонов для очистки вод малых поверхностных водотоков;

- классификация способов регулирования работы гидроциклонов, позволяющая

обоснованно осуществлять выбор, наиболее полно учитывающий условия работы;

системный подход к анализу и синтезу энергосберегающих технологий очистки вод малых поверхностных водотоков для орошения, охраны земель и водных акваторий;

модульный принцип и разработанные на его базе технологии механической очистки вод малых поверхностных водотоков с целью уменьшения антропогенной нагрузки.

Новизна разработанных методов и технических решений подтверждена 1 патентом Российской Федерации на 42 изобретения.

На защиту выносятся: новые технологии, технические средства и технологические схемы по системам механической очистки вод малых поверхностных водотоков с целью уменьшения антропогенной нагрузки, для орошения, охраны земель и водных акваторий;

результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию основных конструктивных и технологических параметров разработанных систем;

математические модели расходных характеристик низконапорных наклонных

гидроциклонов и сравнительный анализ модификаций; классификация способов регулирования работы гидроциклонов; способы управления работой гидроциклонов в ручном и автоматическом режимах, функциональные схемы их реализующие; компоновочные схемы систем гидроциклонной очистки воды на базе модульного принципа для стационарных и управляемых в работе аппаратов.

Практическую значимость представляют: технологии и технические средства систем механической очистки вод малых поверхностных водотоков с целью уменьшения антропогенной нагрузки; технологические схемы многоступенчатой системы механической очистки вод малых поверхностных водотоков с целью уменьшения антропогенной нагрузки, для орошения, охраны земель и водных акваторий, дающие обоснование места и роли технических средств при реализации поставленной за-

дачи;

- способы управления работой гидроциклонов в ручном и автоматическом ре-

жимах, функциональные схемы их реализующие, позволяющие адекватно реагировать на изменение факторов возмущения, с целью повышения эффективности работы системы;

- компоновочные схемы систем гидроциклонной очистки воды на базе модуль-

ного принципа, для стационарных и управляемых в работе аппаратов, охватывающие реальные ситуации по расходным характеристикам вод, подлежащих очистке;

- методические рекомендации по расчету, проектированию и эксплуатации систем механической очистки вод малых поверхностных водотоков, с целью уменьшения антропогенной нагрузки, для орошения, охраны земель и водных акваторий.

Реализация результатов исследований. Новые технологии и технические средства были реализованы в производстве при очистке воды для закрытой оросительной системы в ООО «Колос - JIE» с годовым экономическим эффектом в 177 тыс. руб.; для закрытой оросительной системы в ООО «Нива» с годовым экономическим эффектом в 296,970 тыс. руб.; для закрытой оросительной системы в ООО «ГЛОРИЯ» с годовым экономическим эффектом в 320,576 тыс. руб. и на системах оборотного водоснабжения автомобильных моек в г. Абинске и в п. Ахтырском, где последние показали хорошую работоспособность в течение 4 лет.

На нефтеперерабатывающем заводе ООО «Строй - инвест» в п. Иль-ском Краснодарского края была реализована система очистки вод поверхностного и производственного стоков по проекту, выполненному на базе разработанных технологических и конструктивных решений. Проект прошел санитарно-эпидемиологическую экспертизу Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Краснодарскому краю.

В городах Геленджик, Новороссийск и Сочи для коллекторов вод поверхностного стока были разработаны проекты на комплексную механическую

очистку, проекты прошли экспертизу Черноморского территориального контрольно-инспекционного отдела Комитета природных ресурсов по Краснодарскому краю и рекомендованы к внедрению.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований докладывались и обсуждались на международных конференциях «Использование отходов и местного сырья» (Новосибирск, 2001 г.); «Математика. Компьютер. Образование» (Москва-Дубна, 2002 г.; Москва-Ижевск, 2003 г.); «Математика. Образование. Экология» (Воронеж, 2003 г.; Москва, 2003 г.); региональных конференциях и отчетных ежегодных конференциях КубГАУ (Краснодар, 1997 - 2006 г.).

Работа по технологии очистки водных акваторий от нефтепродуктов экспонировалась на международном экономическом форуме «Кубань - 2003» в г. Сочи. Работа по технологии очистки и обеззараживанию сточных вод экспонировалась на международном экономическом форуме «Кубань - 2004» в г. Сочи. Разработка систем и технологий очистки водных акваторий от нефтепродуктов (действующая модель и медиа - проект) экспонировалась на ВВЦ РФ, за которую автор награжден бронзовой медалью V Московского международного салона инноваций и инвестиций (Москва, 2005 г.).

Основные результаты исследований изложены на 503 страницах диссертационной работы, в том числе 426 страниц основного текста, иллюстрированного 146 рисунками и содержащего 39 таблиц и 11 приложений. По теме диссертационной работы опубликованы 82 печатные работы, в том числе, две монографии, 9 статей в изданиях, рекомендуемых ВАК, и 31 патент Российской Федеращш на 42 изобретения. Общий объем публикаций - 71,7 п. л.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первой главе на основе анализа вод малых поверхностных водотоков как источников загрязнения поверхности земли и водных акваторий, негативного многоликого воздействия нефти и нефтепродуктов на окружающую среду и через пищевые цепи на человека, автором определена актуальность и перспективность разработки технологий и технических средств их реализующих

для механической очистки вод, с целью уменьшения антропогенной нагрузки, для орошения, охраны земель и водных акваторий.

Среди проблем конца XX - начала XXI века на первый план выдвинулась проблема истощения резервов чистой воды, а также нарастающего загрязнения водных источников при отсутствии должного технологического и технического обеспечения решения этих вопросов. Теоретическим, технологическим и техническим обеспечением очистки воды занимались следующие ведущие ученые: Николадзе Г.И., Минц Д.М., Самохин В.Н., Веселов Ю.С., Вознесенский В.Н., Булатов А.И., Бабаев И.С., Колобанов С.К., Гольдберг В.М. В поле центробежных сил, в том числе и на гидроциклонных системах, необходимо отметить заслуги следующих отечественных ученых: Поваров А.И., Акопов М.Г., Скирдов И.В., Пономарев В.Г., Найденко В.В. и зарубежных: Tarjan G., Bredly D„ Pulling D., Driessen M.G., Dahlstrom R. A., Bendnarski S.

В этой главе дается анализ очистки воды от нефти и нефтепродуктов различными методами: фильтрационными, адсорбционными, механическими при стратификации жидкости; методами, использующими силы поверхностного натяжения нефти, а также методами центробежной сепарации в поле больших и малых сил. Также дается подробный анализ методов выделения грубо-диспергированных примесей из воды, таких как электрический, химический, фильтрационный, гравитационный и динамический.

Выполненный анализ позволил сосредоточить внимание при очистке воды от нефти и нефтепродуктов на двух методах: при ее удалении с замкнутых акваторий - метод, использующий силы поверхностного натяжения; при аварийных разливах на больших водных акваториях - метод центробежной сепарации в поле слабых сил. При удалении грубодиспергированных примесей из воды предпочтительнее динамический метод, основанный на принципе центробежной сепарации воды с использованием гидроциклонов.

В результате анализа применяемых в производстве и предложенных в различных источниках информации технологий и технических средств по очистке воды можно констатировать, что конструктивные и технологические ре-

шения, реализованные на них, не могут быть перенесены на системы механической очистки вод малых поверхностных водотоков и акваторий в силу специфических условий эксплуатации систем. Это позволило сделать вывод о необходимости проведения теоретических исследований, технологических и конструктивных разработок. В первой главе сформулированы задачи для выполнения цели работы.

Во второй главе рассмотрены технологии и средства сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды. Представлена разработанная группа способов и устройств для реализации этих процессов.

Обоснованы конструктивные и технологические параметры нефтеловушек, работающих на принципе сил поверхностного натяжения нефти и нефтепродуктов, одно из устройств представлено на рисунке 1.

I - цилиндрический нефтепродуктосборный барабан; 2 - эластичные лопасти; 3 - корпус; 4 - нефтепроводной канал; 5 - телескопическая вставка; 6 - кювета; 7 - датчик уровня раздела сред нефть-вода; 8 - всасывающий патрубок; 9 - насос; 10 - источник колебаний; 11 — понтоны

Рисунок 1 - Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды

Для назначенных конструктивно-технологических параметров роторной нефтеловушки с эластичными лопастями, базирующихся на реальных значениях, выполнены расчёты скорости точек обода барабана по зависимости = / (ДА, а), результаты которых представлены на графике рисунка 2.

Расчетные и графические зависимости позволяют определить основные конструктивные и технологические параметры нефтеловушки и представляют

;

возможным увязать их с конкретными производственными условиями, где толщина слоя нефтепродуктов может изменяться от размеров молекулярной пленки до 12 см.

ЛИ - напор на водосливе; а - высота лопасти Рисунок 2 - График трехмерной диаграммы «9С/» = / (А/г, а) для нефтеловушки с эластичными лопастями

Нефтеловушка была апробирована в производственных условиях при сборе нефтепродуктов в отстойниках автомобильных моек и в отстойниках нефтяных буровых скважин. Она показала хорошую работоспособность. Также рассмотрены нефтеловушки с эластичными камерами, с облегченным ротором и измененными в пространстве лопастями, с управляемым из камеры сливом и другие виды нефтеловушек, разработанные нами.

Осуществлен выбор факторов, влияющих на кинематическую структуру поверхностного водотока у роторной нефтеловушки. Рассмотрены методики исследования кинематической структуры поверхностного водотока, на основе анализа которых выбрана к применению рациональная. Выполнены исследования кинематической структуры поверхностного водотока у роторной нефтеловушки. На рисунке 3 представлены траектории движения меток с пленкой нефтепродуктов у роторной нефтеловушки по фронту и с тыльной стороны, полученные в результате исследований.

Проведенные исследования позволили сделать вывод, что чем ближе метка, а значит и сам поверхностный слой жидкости, находится к ротору неф-

теловушки, тем скорость его движения меньше. Наибольшее влияние на пленку нефтепродуктов в отстойнике оказывает нефтеловушка при наименьшей (молекулярной) толщине пленки.

110 100 90 80 \ 70 60 50 40 \ 30 У Л^м] Ь=2.4\

опыт 13 ОЙЫ-Г12

Рисунок 3 - Траектории движения меток с пленкой нефтепродуктов

Выполнены разработки новых технологий и нефтеловушек на основе центробежной сепарации поверхностных вод в поле слабых сил. Они рекомендуются для сбора нефти и нефтепродуктов, разлившихся на больших водных акваториях - морских, речных или озерных. Разработана группа способов и средств их реализующих, два из которых представлены на рисунке 4.

1 - цилиндроконический вакуумный гидроциклон; 2 - питающие отверстия гидроциклона; 3 - кромка водослива; 4 -трубопровод легкой фазы жидкости; 5 -трубопровод тяжелой фазы жидкости; 6 -поплавки; 7 -мусороудерживающие решетки

Рисунок 4 - Вакуумные гидроциклонные нефтеловушки с управляемым

режимом сепарации

В третьей главе рассмотрены технологии и технические средства удаления грубодиспергированных примесей из вод малых поверхностных водотоков с использованием гидроциклонов.

Исходя из сформулированных основных технических условий и требований к средствам очистки воды, рассмотренных схем и технологического обоснования водоподготовки, принята конструкция цилиндроконического гидроциклона, как наиболее полно удовлетворяющая выдвинутым требованиям. При использовании метода взвешенных оценок произведен выбор конструкции гидроциклона и ее элементов в соответствии с комплексом критериев, таких как: простота конструкции; технологичность изготовления; производительность аппарата; максимальный и минимальный диаметр фракции, отрабатываемой гидроциклоном; возможность управления технологическим процессом и другие - послуживших основой оценки.

Произведен анализ факторов, оказывающих наибольшее влияние на работу гидроциклонов, формируемых конструктивными особенностями аппаратов, а также свойствами самой очищаемой жидкости и рабочим напором. Исходя из этого, намечены к теоретическому и экспериментальному исследованию конструктивные и технологические факторы, оказывающие наибольшее влияние на работу низконапорных гидроциклонов.

На оросительных системах с целью минимизации затрат при строительстве, гидроциклоны необходимо располагать в наклонном положении, компонуя очистное сооружение, и рассчитывать на минимальные рабочие напоры, обеспечивающие отработку заданного расхода воды. Для сохранения устойчивой работы гидроциклонов в таких условиях желательно иметь очертания направляющих и образующих их боковых поверхностей, выполненных по форме, наиболее близкой к траектории движения материальной частицы в полости аппарата. Рассмотрен расчет траектории движения материальной частицы в наклонном низконапорном гидроциклоне, где ось гидроциклона наклонена к горизонту на угол у, рисунок 5.

В плоскости движения твердой частицы единичной массы, вдоль боко-

вой поверхности гидроциклона на нее действуют следующие, нормальные к стенке, силы:

З2 _ 2 da 1 - центробежная сила т' ~— - ■ ——

г dS

2 - компонента сил тяжести т • g • cos ц/ • cos(«; S); п - нормаль к линии S ;

5 = S(x, у) - траектории движения твердой частицы в гидроциклоне; г - радиус кривизны линии 5; т - единичная масса; 9 - скорость движения твердой частицы в гидроциклоне; а — угол между касательной к точке траектории движения частицы и горизонтальной осью.

а - расчетная схема гидроциклона; б - схема сил, действующих на частичку в наклонном гидроциклоне

Рисунок 5 - Расчетные схемы наклонного низконапорного гидроциклона

В каждой точке линии S на частицу действует сила (по нормали к стенке), равная ее значению в начале координат, и это условие после преобразований можно представить в виде:

^ j^) + g ■ cosy/ ■ cos a(s) = — + g ■ cost//. (J)

Предположив, что ff{s)« Зй = const и, перейдя к безразмерному виду, уравнения упрощаются и становится возможным теоретическое решение задачи движения материальной частицы, с учетом основных сил, обуславливающих

это движение в наклонном низконапорном гидроциклоне. С целью упрощения

уравнения введем обозначение: -2-= Л- . Полученное с учетом введен' g■r<¡• соэ ц/

ного обозначения уравнение допускает разделение переменных и возможно получение формул для определения координат х и у в параметрической форме:

- скорость потока на входе в аппарат;

Ц/ - угол наклона оси гидроциклона к горизонту.

После интегрирования и преобразования формул (2) и (3), анализ зависимостей позволяет сделать следующий вывод, что при Frv -» со траектория движения твердой частицы в плоскости любого сечения в гидроциклоне стремится к окружности.

Условие Frw -> со может быть выполнено только теоретически при

г90 —>оо, чего практически достичь невозможно; либо при ц; что значимо

доказывает существенное влияние угла отклонения оси гидроциклона на его работу.

С помощью специально разработанной программы на языке Visual Basic получены серии направляющих и образующих боковых поверхностей низконапорных гидроциклонов при их работе в наклонном положении для различных чисел Фруда входящего потока.

На рисунке б представлены расчетные траектории движения материальной частицы.

Производя развертку полученных поперечных сечений направляющих по оси наклонного гидроциклона, учитывая сочетания размеров элементов конструкции аппарата, получаем образующие гидроциклона.

Для изучения формирования потоков в зоне пескового патрубка гидроциклона рассмотрено относительное движение твердой частицы по конической

(3)

• • • - для ^,=10; ♦ ♦ ♦ - для 40

Рисунок 6 - Расчетные траектории движения материальной частицы для Гг^ Ю и /г^=4о

Движение закрученного потока принято за переносное, ось ОХ направлена по образующей конической поверхности гидроциклона. Приняв переносное движение за равномерное вращение, относительное движение частицы М описывается векторным уравнением:

тЩ. = Р + N1 +УУ2 +Фг" +фс . (4)

т — масса частицы,

IV,, Р — ускорение относительное и вес частицы; N,,N1- взаимно перпендикулярные составляющие нормальной реакции стенки гидроциклона; Фе - ~тЖг - переносная сила инерции; Фс =-т1Ус =-2т(сох >9Г) - кориолисова сила инерции.

Рисунок 7 - Расчетная схема гидроциклона

Получено уравнение движения твердой частицы по образующей гидро-

циклона в виде:

(02rún/3 - gcos/3

х -

а— 2

т ■

sin p)+r+aS'm^sh(cot sin /?) + sin Р

со sin Р

co2rs'mp-gcosP (5)

/у2 sin2 р '

Р - угол между образующей гидроциклона и вертикалью; ci - длина образующей конической части гидроциклона; У — радиус пескового отверстия гидроциклона; СО - угловая скорость;

f = 0; X = а\ Х = &0 - начальные условия движения частицы.

Анализ выражения (5) показывает, что в правой части последнее слагаемое положительно и множители СО, sin Р в первом слагаемом всегда положительны, а значения гиперболического синуса положительны при t>0. Следовательно, частица будет двигаться вверх по образующей конуса, если:

С° > \asin2 Р-гбЬР ■ (6)

Если со меньше представленного выражения, то твердая частица движется вниз, при равных условиях - осаждается на боковую поверхность конусной камеры и «зависает» в теле аппарата, образуя «пробку».

Анализ формулы (6) позволил получить график, который выражает зависимость угла между образующей гидроциклона и вертикалью от угловой скорости потока в аппарате. Результаты обработки данных представлены на рисунке 8.

График показывает, что углы в 19° и 25° обеспечивают наибольшую угловую скорость в аппарате. Теоретическое решение подтверждает ранее существовавшие выводы, полученные исследователями экспериментально. При этом большие угловые скорости от 0,96 до 1,19 с"1 рекомендуются при выделении из воды грубодиспергированных примесей, тогда как для разделения двухфазных

жидкостей, типа нефть-вода, когда ставится вопрос о наименьшей турбулиза-ции потока, рациональнее выбирать углы близкие к 13° или к 31°, что обеспечит скорость от 0,36 до 0,38 с"1.

Ряды варьирования угла образующей гидроциклона с вертикалью

Рисунок 8 - Зависимость угла между образующей гидроциклона и вертикалью от угловой скорости потока в аппарате

Произведен анализ способов регулирования технологических параметров гидроциклонов, в том числе и в автоматическом режиме и оценена возможность применения этих способов на сооружениях по очистке вод малых поверхностных водотоков.

Установлены 2 группы факторов влияния, на базе которых формируются способы регулирования работы гидроциклонов и систем:

1 группа - это факторы, обусловленные конструктивными особенностями аппа-

ратов и систем;

2 группа - это факторы технологические, которые обусловлены совокупностью

воздействий на выходные и входные параметры. Большинство из известных способов могут быть отнесены к одной из четырех групп, как использующие разные принципы или их сочетания. Классификация способов сведена в таблицу 1.

В результате анализа как самих способов регулирования работы гидроциклонов, так и средств их реализующих, для использования на системах гидроциклонной очистки вод малых поверхностных водотоков рекомендованы способы третьей группы как наиболее полно удовлетворяющие совокупным

требованиям. Приводятся разработанные способы регулирования работы гидроциклонов как в ручном, так и в автоматическом режимах работы, в том числе и специальные для систем очистки вод малых поверхностных водотоков.

Таблица 1 Классификация способов регулирования работы гидроциклонов

Номер группы способов Принципы способов

1 изменение геометрических размеров элементов конструкций гидроциклонов при реализации возложенных функций

2 изменение физических свойств пульпы, которых достигают различными физическими, химическими, электромагнитными и другими воздействиями

3 изменение давления внутри аппарата, которое регулируют без изменения геометрических размеров элементов конструкций гидроциклонов и физических свойств пульпы

4 комбинация воздействий из трех предыдущих групп способов

Перевод выбранного к реализации на системах очистки способа, по изменению угла отклонения оси гидроциклона от вертикали, с механического управления на автоматическое (что заложено в его принципе) встретил ряд существенных трудностей, а именно по выбору управляющего параметра. При выборе управляющего параметра были рассмотрены такие измерительные признаки системы как массовый расход в подводящем трубопроводе, мутность исходного потока, весовые параметры и их распределение в теле гидроциклона, объем или масса твердого материала, поступающего через песковые насадки в концентраторы гидроциклонов. В результате анализа конструктивных и технологических особенностей схем, реализующих работу по управляющему параметру, нами был обоснован к применению параметр управления работой гидроциклонной системой весовым методом с помощью индукционного моста, что и было реализовано на практике.

В четвертой главе рассмотрены вопросы, связанные с получением данных для синтеза аналитических зависимостей по лабораторным и натурным гидроциклонам, позволяющим определить расходы в слив и в пески С?с„ и (}„, а

также их отношения, которые являются одним из основных критериев оптимизации конструктивных и технологических параметров гидроциклонов, используемых при очистке вод малых поверхностных водотоков и способов управления их работой.

Для эффективного анализа механизма явления и управления технологическими параметрами процессов, происходящих в гидроциклопах, установлена взаимосвязь между факторами, определяющими ход процесса, и представлена в количественной форме, то есть в виде математической модели. Создание математических моделей осуществлялось с использованием ортогонального центрального композиционного плана второго порядка, позволяющего выявить влияние и взаимовлияние сочетаний каждого из принятых к исследованию факторов на функцию отклика, при этом коэффициенты в уравнениях регрессии оценивались независимо, с минимальными дисперсиями.

В лабораторных условиях исследовался гидроциклон со следующими размерами основных элементов: диаметр гидроциклопа £)=180 мм; диаметр сливного патрубка с1сч=90 мм; диаметр пескового отверстия с1п=20, 21, 25, 29 и 30 мм; длина цилиндрической части /,^ = 180 мм; длина конической части 1,к=420 мм; угол конусности (Р= 20°; питающий патрубок ах.¿=45x90 мм и 30x70 мм; угол наклона оси гидроциклона к горизонту у/ = 0°, 8°, 45°, 82°, 90°; рабочий напор на входе в аппарат Н = 1961, 2655, 5884, 9113, 9807 Па.

Лабораторные исследования проводились на специальном экспериментальном стенде, позволяющем изменять угол отклонения оси гидроциклона от вертикали, замерять рабочий напор и расходные характеристики по аппарату. Примененный метод исследования и оборудования позволили получить результаты с надежностью 0,95. Отсев грубых погрешностей из экспериментальных данных осуществлялся при помощи критерия Стыодента. Проверка полученных математических моделей на адекватность экспериментальным данным производилась с использованием критерия Фишера Р, а оценка значимости коэффициентов в уравнениях регрессии - с помощью распределения Стыодента

для уровня значимости / = 0,05 и заданных степеней свободы <р .

Исключая функции при незначимых коэффициентах, получаем следующие математические модели расхода в слив Усм' и пески У,,' лабораторного гндроцпклона. Кодовые обозначения факторов, принятых к исследованию, следующие: X, (Н ) - рабочий напор на входе в гидроцпклоп;

Х2 (<1п ) ~ диаметр пескового отверстия гндроцпклона;

Х3 (б')-угол отклонения оси гидроциклона от вертикали.

Математическая модель расхода в слив Уа/' имеет вид: Уа,' =4,5154+0,3498Х,-0,0729Х,+0,1216Х.,+0,1395X^+0,1640Х,2. (7)

Вклад каждого фактора и их сочетаний в исследуемый процесс был выявлен при анализе уравнения регрессии и геометрических интерпретаций функций отклика, которые представлены на рисунке 9.

5.218

расход в слив гидроциклона, л/с

4.637 . 1 ' « /13 I"

5.204

066 5.005 4.4554'184

рабочий напор на входе в гидроциклон: I - 2655 Па; 2 - 5884 Па; 3 - 9113 Па Рисунок 9 - Геометрическая интерпретация функций отклика )',.,,' для гидроциклона £>=180 мм

Анализ значений функции отклика Усл по чистой регрессии, получаемой при подстановке в уравнение средних значений всех факторов кроме одного, который находится на постоянном уровне, показывает, что изменение рабочего напора на входе в гидроциклоп с 2655 до 5884 Па и с 5884 до 9113 Па ведет к увеличению расхода в слив соответственно па 8,41 и 7,76 %. Увеличение диаметра песковой насадки с 0,021 до 0,025 м вначале приводит к уменьшению

расхода в слив на 5 %, а при дальнейшем увеличении диаметра песковой насадки до 0,029 м наблюдается увеличение расхода лишь на 2 %. Изменение же угла отклонения оси гидроциклона от вертикали, как показывает анализ, практического влияния на расход в слив не оказывает.

Обобщая анализ уравнения регрессии по расходу в слип гидроциклона можно отметить, что в связи с существенным влиянием рабочего напора на входе в гидроциклон на функцию отклика, управлять расходом в слив в низконапорном гидроциклопе наиболее целесообразно изменением рабочего напора.

Математическая модель расхода в пески У,,' лабораторного гидроциклона от ([»акторов, принятых к исследованию, имеет вид: К/, О,0596-0,0063Х,+0,0503Х2-0,0476Х3+0,0064Х,2+0,0159Х,2+

+0,0647X^+0,0012Х,-Х2-0,0155-Х2Х.гЮ,0110Х,Х,. (8)

Анализ значении функции отклика У,,' по чистой регрессии показывает, что изменение рабочего напора от 26)55 до 5884 Па ведет вначале к уменьшению расхода в пески гидроциклопа па 14,3 %, а дальнейшее повышение рабочего напора не оказывает влияния на функцию отклика. Изменяя диаметр чековой насадки в пределах 0,021 + 0,025 м, наблюдаем увеличение расхода в пески в 3 раза, а от 0,025 до 0,029 м - более чем в 2 раза. Изменение отклонения оси гид-роцнклона от 8° до 45° приводит к уменьшению расхода в пески почти в 3 раза, при дальнейшем увеличении угла отклонения имеется такая зона значений углов, в которой наблюдается минимальное значение расхода в пески, а при угле 82° происходит уже увеличение расхода в среднем на 33,3 %.

Вклад факторов и их сочетаний в исследуемый процесс для функции отклика Уи' представлен на рисунке 10.

Обобщая анализ уравнения регрессии по расходу в пески гидроциклона, можно констатировать, что наибольшее влияние на него оказывают два фактора: диаметр пескового отверстия гидроциклона и угол отклонения оси гидроциклона от вертикали, причем влияния равнозначные. Исходя из сказанного, делаем вывод, что управлять расходом в пески в низконапорпом гидроциклоне

можно не только изменением диаметра пескового отверстия, но и изменением угла отклонения оси гидроциклона от вертикали, что однозначно подтверждает теоретические выводы.

расход в пески

при угле отклонения оси гидроциклона от вертикали: 1 - 82°; 2 - 45°; 3-8° Рисунок 10 - Геометрическая интерпретация функций отклика У,/ для гидроциклона D = 180 мм

Рассмотрены вопросы, связанные с натурными исследованиями низконапорных гидроциклонов-осветлителей (ИГО) двух диаметров 300 и 500 мм и двух модификаций НГО-1 и ЫГО-2, отличающихся друг от друга диаметрами сливных, питающих и Песковых отверстий, величины которых были обоснованы в процессе лабораторных исследований.

Размеры элементов конструкций гидроциклонов по модификациям приняты следующие:

ИГО-1 1-п =0 а = \9" у = 13° '<гл = (0,4 + 0,42)/? "'/////'. ж/; =(0,25 + 0,29)0

НГО-2 Ь„ = £> а = 19° у = 13° с1сл = (0,5 + 0,6)0 ¿пит.-жп = (0,32 + 0,4)0

При этом диаметр песковой насадки и угол установки оси гидроциклона определялся по математической модели, исходя из требуемого режима работы аппарата.

В план натурных исследований входило изучение взаимосвязи и влияния основных конструктивных и технологических факторов, таких как диаметры гидроциклоиа, входного, сливного и пескового отверстий, рабочего напора на входе в аппарат и угла отклонения оси гидроциклоиа от вертикали на его

производительность по Q,.,, и Q,,. Изучение осветляющей способности НГО производилось при различной мутности и фракционном составе наносов во входящем потоке.

В натурных исследованиях был спланирован и реализован эксперимент с использованием плана Бокса - Бенкина типа В-В3, который позволяет получить минимальную обобщенную дисперсию оценок параметров математических моделей.

Условия варьирования факторов в производственном эксперименте были следующие:

• отношение рабочих напоров Х| (———) - 0,25 -н 1,0;

Н шх

• разгрузочное отношение Х-> (--—)- 0,15 + 0,35;

dai

• угол отклонения оси гидроциклона от вертикали Х}(0, рад) - 1,047 + 1,743.

Выбранное для исследований оборудование и количество повторных опытов из четырех параллельных наблюдений, проведенных в точке рамок плана, позволили получить результаты с надежностью 0,95. При этом отсев грубых ошибок из экспериментальных данных, оценка адекватности полученных уравнений регрессии и значимости коэффициентов в них производились методами, описанными в данной главе.

Для представления математических моделей по расходным характеристикам в слив и пески гидроциклона приняты отношения по выборкам в безразмерном ппде:

Кл =jn!—-100% (9) И 4=-^—100%. (10)

СЛ .МАХ П.MIX

Математическая модель т,/ для НГО-2 £>=500 мм:

/«//=38,50-2,43775Х|+15,975Х2-37,6375Х3+0,4125Х|2-5,6375Х22+ + 14,6875Х}2+3,0Х!Ха+4,925Х1Хз-2,70Х2Хз. (11)

Окончательно с учетом дскодировки уравнений, в соответствии с ис-

тшшыми выражениями анализируемых факторов и уровнями их варьирования,

в натуральных величинах, имеем математическую модель тп для гидроциклонов модификации НГО-2 диаметром 500 мм следующего вида:

. о

<1,

тп =372,6228-79,1463

+ 121,28О-02+8О,О-

—-+499,8562-——450,7143-0-563,75-Н !"». 11Г !

с1

К У/

'л

Я,

¿сл

+37,7395-

И -0-77,5862

ЛНЛ'

(12)

Ма основе анализа функции отклика тп для ПГО-2 0=500 мм, приведенного па диаграмме рисунка 11, установлено, что наибольшее значение функции отклика имеем при наименьших как отношении рабочих напоров, так и угле отклонения оси гидроциклона и наибольшем разгрузочном отношении.

44,141

„- 18,002 25

отношение расходов в / пески гидроциклона ^у --. з ряды

К 4 ----варьирования

\ 5

'' факторов 17,664

61,367

-19,606 --84,545 -14,270 "45,547 106,080

48,838 / ' 1

20.742 гЭ.ЮЗ"-3-"9

при угле отклонения оси гидроциклона от вертикали: 1 - 82°; 2 - 45°; 3 - 8° Рисунок 11 - Геометрическая интерпретация функций отклика шп для НГО-2 0=500 мм

Наименьшее значение функции отклика во всем диапазоне варьирования угла отклонения оси гидроциклона от наименьшего до наибольшего уровней будет при наименьшем разгрузочном отношении и наибольшем отношении рабочих напоров. Абсолютный максимум функции отклика будет при наименьших отношении рабочего напора и угле отклонения оси гидроциклопа и при наибольшем разгрузочном отношении. Абсолютный минимум функции отклика будет при наибольших отношении рабочих напоров и угле отклонения оси гндроци-

клона и при наименьшем разгрузочном отношении.

Интерпретация знаков и абсолютных значений коэффициентов в уравнении регрессии показывают, что на функцию отклика наибольшее влияние оказывает: отрицательное значение - угол отклонения оси гидроциклона от вертикали и, почти в 4 раза меньшее, положительное значение - разгрузочное отношение.

Обобщая анализ функции отклика ти гидроциклона модификации НГ'О-2 диаметром 500 мм, отмечаем, что для эффективного воздействия на функцию целесообразнее изменять угол отклонения оси гидроциклона от вертикали во всем диапазоне варьирования его значением или разгрузочное отношение в диапазоне от 0,15 до 0,25, хотя последнее менее целесообразно и более сложно технологически.

Также в данной главе приведен анализ функции отклика "'ел' для ПГО-2 0=500 мм и по другим модификациям гндроциклонов и их диаметров. Па рисунке 12 представлены графики поверхностей функции отклика '"<•//' Для НГО-1 0=300 мм по уравнению регрессии:

т{.„ = 52,3 + 24,1125 • Л', - 4,8 • Л', + 5,7 ■ X* + 11,325 • Л\2 + 3,7 • (13)

И 105 □ 100 □ 95 О 50 ЕЭ 85

ЕЗ 110 ЕЗ юо

0 00

О во

□ 70 17*71 60

ЕЯ 60

И 40

При максимальном значении Л", При максимальном значении X)

Рисунок 12 - Поверхности функции отклика для НГО-1 0=300 мм

Графики поверхностей функции отклика т'п для НГО-1 0=300 мм, математическая модель которой имеет вид:

т'„ = 30 +11,15 • Х1 +14,075 • Х2 -18,75 • Хъ + 7,8 • X,2 +15,1 • X32 -- 3,1 • .V, -Хг-11,25 • X, • Х3 - 12,5 • Хг ■ Хг

представлены на рисунке 13.

При максимальном значении Л', При максимальном значении Л",

Рисунок 13 - Поверхности функции отклика т'ц для НГО-1 О =300 мм

Представлен сравнительный анализ расходных характер','.стак гидроци-

клонов модификаций НГО-1 и НГО-2 от принятых к исследованию факторов.

В пятой главе рассмотрены компоновочные схемы систем механической очистки вод поверхностного стока.

Для оценки гидроциклонной системы водоочистки разработаны структурная и функциональная модели.

Разработанные технологические схемы самотечпо-напорных систем водоочистки, представленные на рисунке 14.

Бытовой мусор строительные

на свалку площадки

7т?

Песок на

строительные"

площадки

-у-

Бытовой мусор на свалку

□

Очищенная вода

7 Песок

Нефтепродукты

\с

ги:

□

Очищенная вода

а - на рассредоточенных коллекторах; б - на магистральных коллекторах. 1 - коллектор; 2 - водозаборный шлюз-регулятор; 3 - водоотвод; 4 - мусоросборник; 5 - стратификационную аванкамеру; 6 - катастрофический водосброс; 7 - нефтеловушку; 8 - регулятор уровня; 9 - напорный трубопровод; 10 - гидроциклонный модуль; 11 - аванкамеру осветлённой воды; 12 - водовыпуск очищенной воды

Рисунок 14 - Технологические схемы очистки вод малых поверхностных водотоков методом центробежной сепарации

Представленный нами функциональный и структурный анализ гидроциклонной системы очистки вод поверхностного стока показал, каким набором сооружений и какими конструкциями должны осуществляться те или иные действия, и как правильно выполнять их, чтобы затраты были минимальными, а эффект наибольшим. Конструкции сооружений и компоновка всей системы должны определяться только технологией и техникой осуществления процесса.

Рассредоточенная схема расположения коллекторов получила наибольшее распространение на урбанизированных территориях Черноморского побережья (гг. Сочи, Новороссийск, Туапсе, Геленджик и другие). Дальнейшая работа над технологическими схемами систем очистки вод малых поверхностных водотоков потребовала их конструктивной детализации, одна из таких схем представлена на рисунке 15.

Успешная реализация любой технологии основана на правильной компоновке технических средств ее реализующих. Разработку компоновочных схем систем механической очистки воды на основе центробежной сепарации

для оросительных систем и коммунальных служб осуществляли на основе модульного принципа. За единичный модуль, исходя из гидравлических особенностей равномерного распределения многофазного потока, находящегося в трубе между гидроциклонами, был принят модуль из двух аппаратов, подвешенных к одной распределительной трубе.

, 14

1 - ливневой коллектор; 2 - решетка; 3 - катастрофический водослив; 4 - накопитель мусора; 5 - аванкамера неосветленной воды; 6 - гидравлические затворы-автоматы; 7 - водоприемная камера; 8 - катастрофический водослив; 9 -скорый фильтр с адсорбентами нефтепродуктов (возможна схема замены этой позиции на позицию 15); 10 - самотечно-напорные трубопроводы; II - гидро-циклоны-осветлители-обеззараживатели; 12 - фундамент под гидроциклоны; 13 - аванкамера осветленной воды; 14 - трубопровод осветленной воды; 15 -устройство для сбора нефтепродуктов

Рисунок 15 - Детализированная технологическая схема системы очистки вод малых поверхностных водотоков

В общем случае модульная система включает: самотечно-напорный или напорный трубопровод; два низконапорных гидроциклона со стационарными или управляемыми аппаратами; пульповоды; ёмкости, аккумулирующие воду, неосветленную и очищенную; нефтеловушки (роторные или на основе центробежной сепарации).

В технологическом смысле слабым звеном данной системы является его расходная характеристика. Расходы порядка 100 300 л/с недостаточны для от-

работки ливневого стока, хотя это на порядок выше систем, предлагаемых в настоящее время. Нами решен этот вопрос двумя методами. Во-первых, посредством простого увеличения числа работающих модулей и, во-вторых, предлагается на модулях использовать гидроциклоны повышенной производительности. Ещё один момент в подобных системах, требующий особого внимания, это борьба с нефтепродуктами.

Осреднённая техническая характеристика модуля гидроциклонной очи-

стки вод поверхностного стока:

- расход осветлённой воды, м3/с 0,1-0,3;

- максимальный диаметр отрабатываемых наносов, мм 30-^50;

- диаметр гидроциклона, мм 200-:-500;

- рабочий напор, м. вод. ст. 2-^-6 и более;

- граничное зерно в гидроциклоне, мм 0,07-^0,1;

- сброс воды на промыв наносов, % 1-К2;

- удаление нефтепродуктов до, мг/л I.

По технологии система имеет две аванкамеры, при этом в первой -стратификационной аванкамере - должно произойти гравитационное расслоение потока по плотностям жидкостей за счёт снижения скорости движения воды. Именно в этой аванкамере предусматривается первая ступень борьбы с нефтепродуктами. Сбор нефтепродуктов осуществляется роторными нефтеловушками. Нефтепродукты, не всплывшие на поверхность воды в первой аванкамере, должны всплыть во второй аванкамере, потому что в гидроциклонах поток аэрируется, и частички воздуха, выделяясь из воды, всплывают на поверхность, захватывая растворённую в воде оставшуюся часть нефтепродуктов. Вторично стратифицированный поток, под действием аэрации также должен быть отработан нефтеулавливающими устройствами. Двойная обработка воды позволяет добиться требуемого качества очистки воды от нефтепродуктов.

С целью эффективного использования рабочих напоров и повышения степени осветления вод поверхностного стока, для каждой модификации аппаратов разработано по три типоразмера условного диаметра (Оу) цилиндриче-

ской части гидроциклона, варьируя которыми можно с наибольшей эффективностью использовать естественные условия местности. В работе приводится анализ конструктивно-технологических элементов гидроциклонной системы с позиции их применения на производстве.

С учётом рассмотренных конструктивно-технологических требований к гидроциклонным модулям и установке в целом были разработаны компоновочные схемы систем механической очистки вод малых поверхностных водотоков. При этом компоновочные схемы разработаны с доочисткой и без доочистки от нефтепродуктов с управляемыми и стационарными аппаратами при кратной комплектации модулями.

На рисунке 16 представлена компоновочная схема с одинарным модулем и стационарными аппаратами без дополнительной доочистки от нефтепродуктов вод малых поверхностных водотоков. Эта компоновочная схема может применяться в технологиях водоочистки, которые не предъявляют особых требований по содержанию в осветленной воде нефтепродуктов.

1 - напорный трубопровод; 2 - гидроциклоны; 3 - водоводы; 4 - емкость, аккумулирующая очищенную воду; 5 - катастрофический водослив; 6 - пульповод; 7 - трубопровод осветлённой и аэрированной воды.

Рисунок 16 - Компоновочная схема гидроциклонного одинарного модуля со стационарными аппаратами без доочистки от нефтепродуктов

На рисунке 17 приведена компоновочная схема удвоенного модуля гидроциклонной очистки вод малых поверхностных водотоков с управляемыми аппаратами и доочисткой от нефтепродуктов.

Далее рассмотрены схемы регулирования технологических параметров

гидроциклонных модулей по предложенному способу управления его работой с ручным и электрифицированным приводами.

2 ^Л^гЛ

1 - напорный трубопровод; 2 - гидроциклон-осветлитель; 3 - система управления аппаратом; 4 - пульповод; 5 - водоприемная камера; 6 - катастрофический водосбор; 7 - аккумулирующая емкость; 8 - трубопровод очищенной воды; 9 - нефтеловушка

Рисунок 17 - Система гидроциклонной очистки воды с управляемыми аппаратами и доочисткой от нефтепродуктов

Шестая глава диссертации посвящена вопросам экономической эффективности внедренных систем механической очистки вод малых поверхностных водотоков для закрытых оросительных систем и коммунальных служб городов.

Внедренные системы очистки в ООО «Колос - ЛЕ» для капельного орошения виноградников, в ООО «Нива» - томатов и в других хозяйствах на различных культурах показали свою эффективность.

Описывается ряд систем очистки вод малых поверхностных водотоков значимо отличных друг от друга в инженерном аспекте в связи с учетом реальных условий привязки разработанных технологий и технических средств.

Разработана система очистки вод коллектора поверхностного стока в г. Геленджике. Проект прошел экспертизы Черноморского территориального комитета по охране окружающей среды и отдела капитального строительства г. Геленджика. Разрез по гидроциклонному модулю системы механической очистки вод поверхностного стока представлен на рисунке 18.

Рисунок 18 - Разрез по системе механической очистки вод поверхностного стока в г. Геленджике

Система предназначена для очистки вод поверхностного стока от бытового мусора, нефтепродуктов, грубодиспергированных примесей и барбатиро-вания воды. Может предусматриваться- обеззараживание воды посредством ламп УФО по предлагаемому нами способу.

Система состоит из следующих основных частей: водоприемника; первой аванкамеры; нефтеловушки; второй аванкамеры; двух гидроциклонов; соединительных трубопроводов и пульповода.

Величины конструктивных параметров гидроциклонов и роторной нефтеловушки, рекомендуемые в проекте, получены расчетным путем и по математическим моделям, которые приведены в диссертационной работе.

По согласованию с Комитетом по управлению и эксплуатации муниципальным имуществом (г. Новороссийск) и с Черноморским территориальным комитетом по охране окружающей среды разработан рабочий проект очистки вод коллектора поверхностного стока у кинотеатра «Нептун». В соответствии с разработанной компоновочной схемой очистка осуществляется с помощью трех гидроциклонных модулей, что представлено на рисунке 19.

Каждый модуль системы включает два гидроциклона модификации НГО-2 диаметром 600 мм. Особенностью данного проекта являются управляемые по технологическим параметрам (расходам в сливное и песковое отверстия) аппараты, на которых реализован разработанный способ регулирования

их работой.

Труба железобетонная4

Труба асбе:тоцементная ВТ-9 Ду 250 мм

Затвор ГС 40-100

Сороудерживающая Затвор /" "решетка"

Труба стальная 630x7

Арматурная сетка_

0 10 А-3 а 2 ряда шаг 20 см

_Закладная деталь_

швеллер 6,5 1_=235 см

Рисунок 19 - План по системе механической очистки вод поверхностного стока

в г. Новороссийске

Разработана система очистки вод коллектора поверхностного стока в г. Сочи.

Ряд конструктивно-технологических разработок использован для систем оборотного водоснабжения на автомобильных мойках.

Экономическое обоснование разработанных технических и технологических решений в настоящее время является насущной необходимостью.

Определено значение предотвращенного эколого-экономического ущерба почвам сельскохозяйственных угодий, вследствие упредительных мероприятий, исключающих попадание загрязняющих веществ в закрытую оросительную систему из вод поверхностного водотока, используемого для орошения в ООО «Колос - ЛЕ», расположенном в Абинском районе Краснодарского края, за оросительный период на 1 га составило 470 руб.

На основе представленных в работе расчетных данных имеем возможность определить эффективность очистки вод поверхностного стока для коллектора в г. Новороссийске. Капитальные вложения на строительство очистных сооружений составляют 265 тыс. руб.

Согласно методическим основам подсчета экономического ущерба, для его определения был использован укрупненный метод. В широком смысле экономический ущерб равняется сокращению доходов общества из-за ухудшения

природного ресурса или вредного влияния на него загрязнения и определяется по формуле:

Упр = Ууд, региона *МвхКвэ РЕПЮШ = 95 200 руб. за год (15)

Система механической очистки модульного блока окупается на 3-ий год эффективного использования. Чистый дисконтированный доход за два года, полученный по системе очистки, за счет предотвращения попадания загрязняющих веществ в водную акваторию составил 133 тыс. руб.

Из приведенных в работе расчетов видно, что внедрение предлагаемой системы очистки вод малых поверхностных водотоков является экономически целесообразным действием даже без реализации на ней более глубокой нефтеочистки и дополнительного обеззараживания воды, что при необходимости она предполагает.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Осуществлен системный анализ причин неэффективности действий существующих технологий и средств их реализующих по очистке вод малых поверхностных водотоков для закрытых оросительных систем, с урбанизированных и вовлеченных в хозяйственную деятельность территорий, а также малых водных акваторий от техногенных загрязнений.

2. Сформулировано научно обоснованное решение необходимости разработки энергосберегающих технологий очистки вод, наиболее полно учитывающих морфологию рельефа и использующих для удаления грубодиспер-гированных примесей низконапорную центробежную сепарацию, для сбора нефтепродуктов с ограниченных, искусственно созданных поверхностей воды - силы поверхностного натяжения собираемых продуктов, а с естественных (природных) водных акваторий - вакуумную сепарацию в поле слабых центробежных сил.

3. Обоснованы конструктивные (высота лопасти на барабане, высота камеры) и технологические (скорость вращения точек обода барабана, напор на водосливе) факторы, оказывающие значимое влияние на работу роторных

нефтеловушек. Получены кинематические схемы движения пленки нефтепродуктов от принятых к исследованию факторов (патенты РФ 2190723, 2190724, 2228997);

4. Выполнены расчеты направляющих и образующих боковых поверхностей низконапорных наклонных гидроциклонов для параметров кинетичности Fr от 10 до 50 на входе в аппараты, что позволяет выбрать рациональный угол наклона оси гидроциклона от вертикали при реализации компоновочных схем со стационарными аппаратами или назначить пределы варьирования углом для управляемых в работе аппаратов.

5. Выполнены теоретические исследования движения материальной частицы в гидроциклоне, позволившие обосновать углы между образующей комической части аппарата и вертикалью: в 19° и 25° - обеспечивающих наибольшую угловую скорость потока и наибольшую осветляющую способность гидроциклонов, при удалении грубодиспергированпых примесей из воды; в 13° и 3 1° - обеспечивающих наименьшую угловую скорост ь потока и наименьшую турбулизацию в гидроциклоне, при выделении из воды нефти н ее продуктов в поле слабых центробежных сил.

6. Обоснованны конструктивные (диаметр гидроциклона, разгрузочное отношение, угол установки оси гидроциклона от вертикали) и технологические (рабочий напор на входе в аппарат, параметр кинетичности потока, мутность входящего потока и фракционный состав наносов) факторы, оказывающие наибольшее влияние на работу нпзкоиапорных наклонных гпд-роциклонов. Получены математические модели расходных характеристик гидроциклонов на основе теоретических предпосылок и многофакторных экспериментов от принятых к исследованию факторов для диаметров 180, 300 и 500 мм, модификаций НГО-1 и НГО-2.

7. Проведен анализ математических моделей при построении диаграмм и поверхностей функций отклика; по интерпретации знаков и абсолютных значений коэффициентов в уравнении регрессии; по значению функций отклика в диапазонах варьирования факторами; по абсолютным максимумам

функции для низконапорных наклонных гидроциклонов, в лабораторных условиях на аппарате диметром (D) 180 мм и в натурных условиях на аппаратах £>=300 и 500 мм, позволивший выявить степень влияния каждого из принятых к исследованию факторов и их сочетаний на функции отклика, при варьировании факторами: отношения рабочих напоров Н/Нтм равное от 0,291 до 1,0; разгрузочного отношения dnjdai равного от 0,233

до 0,322; угла наклона оси гидроциклона от вертикали в равного от 60° до 110°.

8. Разработана классификация способов регулирования работы гидроцнкло-нов, позволяющая при их выборе акцентировать внимание лишь на рациональных. Разработаны способы регулирования работы гидроциклонов в ручном и автоматическом режимах; функциональные схемы их реалшую-щие, наиболее полно удовлетворяющие технологии очистки вод малых поверхностных водотоков.

9. Разработаны технологические и компоновочные схемы для стационарных и управляемых в работе гидроциклоиов, а так же технические средства, обеспечивающие функционирование элементов систем механической очистки вод малых поверхностных водотоков (патенты РФ 2177524; 2217547) и позволяющие наиболее полно учитывать как конструктивно-технологические возможности систем, так и требования заказчика к результатам ее работы и стоимости. Разработана методика размещения технологического оборудования системы на плане и по высоте с учетом рельефа местности и совокупности решаемых задач, в том числе и эксплуатационных, а так же методика расчета элементов системы.

10. Разработанные технологии и соответствующие технические средства очистки вод малых поверхностных водотоков от техногенных загрязнений, а также методики их расчета внедрены в производство на первой ступени очистки воды для закрытых оросительных систем капельного орошения и дождевания. На автомобильных мойках при оборотном водоснабжении в течение четырех лет успешно работают разработанные нефтеловушки.

Системы механической очистки вод поверхностного стока разработаны для городов Геленджик, Новороссийск и Сочи.

На нефтеперерабатывающем заводе ООО «Строй - инвест» в ri. Иль-ском Краснодарского края была реализована система очистки вод поверхностного и производственного стоков по проекту, выполненному па базе разработанных технологических и конструктивных решений.

11. Научно обоснован комплекс мероприятий для очистки вод малых поверхностных водотоков от плавника, наносов, позволяющий при внедрении предотвратить эколого-экономический ущерб почвам сельскохозяйственных угодий, вследствие упредительных мероприятий, исключающих попадание загрязняющих веществ в закрытую оросительную систему. Предотвращенный эколого-экономический ущерб составляет 470 руб. за оросительный период на 1 гектар.

12. Дана оценка эффективности охраны земель посредством технологии и средств механической очистки. Капитальные вложения на строительство очистных сооружений составляют 265 тыс. руб. Предотвращенный эколого-экономический ущерб составил 95 200 руб. за весенне-летний период. Система механической очистки, состоящая из одного модульного блока, окупается на 3-ий год эффективного использования. Чистый дисконтированный доход, полученный по системе очистки, за счет предотвращения попадания загрязняющих веществ в водную акваторию составил 133 тыс. руб.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Монографии

1. Дегтярев Г.В. Комплексная механическая очистка вод поверхностного стока/ Г.В. Дегтярев, Ю.А. Свистунов. - Краснодар: КубГАУ, 2004. - 255 с.

2. Дегтярев Г.В. Низконапорные гидроциклоны-осветлители вод поверхностного стока/ Г.В. Дегтярев, Ю.А. Свистунов. - Краснодар: КубГАУ, 2005. -179 с.

Статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК

3. Дегтярев Г.В. Комплексная механическая очистка вод поверхностного стока на основе центробежной сепарации/ Г.В. Дегтярев, Ю.А. Свистунов// Международный сельскохозяйственный журнал. - 2005 - №4. - С.55-57.

4. Дегтярев Г.В. Методы и средства борьбы с нефтяным загрязнением окружающей среды/ Г.В. Дегтярев// Международный сельскохозяйственный журнал. - 2005 - №5. - С. 58 - 60.

5. Дегтярев Г.В. Методы и технические средства очистки вод поверхностного стока от грубодиспергированных примесей/ Г.В. Дегтярев, Ю.А. Свистунов// Изв. вузов. Сев. - Кавк. регион. Техн. наук. Приложение №3. - 2005. -С. 158-165.

6. Дегтярев Г.В. Способы регулирования работы гидроциклонов и их классификация/ Г.В. Дегтярев, Ю.А. Свистунов// Тр./ КубГАУ. - 2006. - Вып. №2.-С. 219-227.

7. Дегтярев Г.В. Характеристики низконапорных гидроциклонов-осветлителей воды НГО-1 и НГО-2/ Г.В. Дегтярев, Ю.А. Свистунов// Мелиорация и водное хозяйство. - 2006. - №3. - С. 34-35.

8. Дегтярев Г.В. Управление рабочим процессом гидроциклонного модуля/ Г.В. Дегтярев// Механизация и электрификация сельского хозяйства. -2006.-№5.-С. 23-24.

9. Дегтярев Г.В. Сравнительный анализ процессов в низконапорных гидроциклонах-осветлителях различных модификаций/ Г.В. Дегтярев// Изв. вузов. Сев. - Кавк. регион. Техн. наук. Приложение №6. - 2006. - С. 115-118.

10. Дегтярев Г.В. Обоснование конструктивных параметров низконапорных гидроциклонов/ Г.В. Дегтярев// Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2006. - №6. - С. 30-32.

11. Дегтярев Г.В. Статистические математические модели процессов в низконапорных гидроциклонах в зависимости от конструктивных и технологических факторов/ Г.В. Дегтярев// Тр./ КубГАУ. - 2006. - Вып. №3. - С. 202211.

Авторские свидетельства и патенты

12. A.c. 766654 СССР, МКИ В 04 С 11/00, G 05 D 27/00. Способ автоматического регулирования работы гидроциклона/ Я.В.Бочкарев, Г.В. Дегтярев, В.Х.Денисов; Киргизский сельскохозяйственный институт. -№2649907/2326; заявл. 31.07.78; опубл. 30.09.80, Бгол. №36.

13. A.c. 822913 СССР, МКИ В 04 С 11/11, G 05 D 27/00. Способ автоматического регулирования работы гидроциклона/ Я.В.Бочкарев, Г.В. Дегтярев, В.Х. Денисов; Киргизский сельскохозяйственный институт. -№2786779/23-26; заявл. 28.06.79; опубл. 23.04.81, Бюл. №15.

14. A.c. 899149 СССР, МКИ В 04 С 5/103. Гидроциклон/ Г.В. Дегтярев, В.Х. Денисов; Киргизский сельскохозяйственный институт. - №2936933/23-26; заявл. 12.06.80; опубл. 23.01.82, Бюл. №3.

15. A.c. 940865 СССР, МКИ В 04 С 11/00. Способ автоматического регулирования работы гидроциклона/ Г.В. Дегтярев; Киргизский сельскохозяйственный институт. -№2901835/23-26; заявл. 28.03.80; опубл. 07.07.82, Бюл. №25.

16. A.c. 1051159 СССР, МКИ Е 02 В 13/00. Устройство для промывки наносов/ Г.В. Дегтярев; Киргизский сельскохозяйственный институт. -№3401587/29-15; заявл. 01.03.82; опубл. 30.10.83, Бюл. №40.

17. A.c. 1088811 СССР, МКИ В 04 С 11/00, G 05 D 27/00. Способ автоматического управления работой вакуумного гидроциклона/ Г.В. Дегтярев и др.; Киргизский сельскохозяйственный институт. - №3554834/23-26; заявл. 18.02.83; опубл. 30.04.84, Бюл. №16.

18. A.c. 1114730 СССР, МКИ Е 02 В 8/02. Способ автоматического регулирования гидравлической структуры потока и устройство для его осуществления/ Г.В. Дегтярев, К.Т. Андронов; Киргизский сельскохозяйственный институт. - №3471001/29-15; заявл. 16.07.82; опубл. 23.09.84, Бюл. №35.

19. A.c. 1132985 СССР, МКИ В 04 С 5/16. Гидроциклон/ Г.В. Дегтярев и др.; Киргизский сельскохозяйственный институт. - №3605967/23-26; заявл. 13.04.83; опубл. 07.01.85, Бюл. №1.

20. A.c. 1152663 СССР, МКИ В 04 С 11/00. Способ управления работой гидроциклона/ Г.В. Дегтярев и др.; Киргизский сельскохозяйственный институт. -№3763925/24-26; заявл. 11.01.84; опубл. 26.07.85, Бюл. №5.

21. A.c. 1221640 СССР, МКИ G 05 D 9/02. Регулятор уровня воды в бьефах гидротехнических сооружений/ C.B. Кибальников, Н.Г. Трифонов, Г.В. Дегтярев; Киргизский сельскохозяйственный институт. - №3723385/24-24; заявл. 28,02.84; опубл. 30.03.86, Бюл. №12.

22. A.c. 1275383 СССР, МКИ G 05 D 7/01. Регулятор расхода/ С.Г. Кунченко, Г.В. Дегтярев; Киргизский сельскохозяйственный институт. -№3824588/24-24; заявл. 11.12.84; опубл. 07.12,86, Бюл. №45.

23. A.c. 1283715 СССР, МКИ G 05 D 9/02. Регулятор уровня для трубчатых во-довыпусков (его варианты)/ С.Г. Кунченко, Г.В, Дегтярев; Киргизский сельскохозяйственный институт. - № 3881160/24-24; заявл. 04.04.095; опубл. 15.01.87, Бюл. №2.

24. A.c. 1315951 СССР, МКИ G 05 D 9/02. Регулятор уровня воды в бьефах гидротехнических сооружений/ Г.В. Дегтярев и др.; Киргизский сельскохозяйственный институт. -№392322/24-24; заявл. 19.07.85; опубл. 07.06.87, Бюл. №21.

25. A.c. 133061 1 СССР, МКИ G 05 D 9/02. Устройство для регулирования уровня воды в бьефе гидротехнического сооружения (его варианты)/ С.Г. Кунченко, Г.В, Дегтярев; Киргизский сельскохозяйственный институт. -№3894596/24-24; заявл. 06.05.85; опубл. 15.08.87, Бюл. №30.

26. A.c. 1562395 СССР, МКИ Е 02 В 8/02. Способ регулирования гидравлической структуры потока воды у циркуляционного порога речного водозаборного сооружения и устройство для его осуществления/ Г.В. Дегтярев и др.; Киргизский сельскохозяйственный институт. - №4330080/23-15; заявл. 11.09.87; опубл. 07.05.90, Бюл. №17.

27. Пат. 2005846 Российская Федерация, МПК Е 02 В 8/02. Способ регулирования гидравлической структуры потока воды у циркуляционного порога речного водозаборного сооружения и устройство для его осуществления/

Г.В. Дегтярев, Е.Г Дегтярева; заявитель и патентообладатель Г.В. Дегтярев и Е.Г Дегтярева. -№4939884/13; заявл. 29.05.91; опубл. 1994.01, Бюл. №1. -4 с.

28. Пат. 2170622 Российская Федерация, МПК В 04 С 11/00. Способ регулирования работы гидроциклона и устройство для его осуществления/ Г.В. Дегтярев, О.Г. Дегтярева; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет. - №99117119/12; заявл. 04.08.99; опубл. 2001.07, Бюл. №20.-8 с.

29. Пат. 2177524 Российская Федерация, МПК Е 02 В 8/02. Устройство для регулирования гидравлической структуры потока воды/ Г.В. Дегтярев, О.Г. Дегтярева; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет. - №2000107777/13; заявл. 28.03.00; опубл. 2001.12, Бюл. №36. - 6 с.

30. Пат. 2179482 Российская Федерация, МПК В 04 С 5/12, 11/00. Способ регулирования работы гидроциклона и гидроциклон/ Г.В. Дегтярев, О.Г. Дегтярева; заявители и патентообладатели Кубанский государственный аграрный университет и ЗАО «КВАЗАР». - №2000107776/12; заявл. 28.03.00; опубл. 2002.02, Бюл. №5. -7 с.

31. Пат. 2190723 Российская Федерация, МПК Е 02 В 15/10. Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды/ Г.В. Дегтярев, О.Г. Дегтярева; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет. - №2000118308/13; заявл. 10.07.00; опубл. 2002.10, Бюл. №28. - 4 с.

32. Пат. 2190724 Российская Федерация, МПК Е 02 В 15/10. Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды/ О.Г. Дегтярева, В.Н. Гетман, Г.В. Дегтярев; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет. - №2000118309/12; заявл. 10.07.00; опубл. 2002.10, Бюл. №28.-5 с.

33. Пат. 2205260 Российская Федерация, МПК Е 02 В 15/04, 15/10. Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды/ Г.В. Дегтярев, О.Г. Дегтя-

рева; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет.-№2001114849/13; заявл. 30.05.01; опубл. 2003.05, Бюл. №15. -6 с.

34. Пат. 2215591 Российская Федерация, МПК В 04 С 11/00. Гидроциклон (варианты)/ Г.В. Дегтярев, О.Г. Дегтярева, Д.Л. Айвазов; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет. -№2002122481/12; заявл. 19.08.02; опубл. 2003.11, Бюл. №31. - 8 с.

35. Пат. 2217547 Российская Федерация, МПК Е 02 В 8/02, 9/04. Способ регулирования гидравлической структуры потока воды и устройство для его осуществления/ Т.Н. Сафронова, Г.В. Дегтярев, О.Г. Дегтярева; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет. -№2002112193/03; заявл. 06.05.02; опубл. 2003.11, Бюл. №33. - 5 с.

36. Пат. 2218995 Российская Федерация, МПК В 04 С 11/00. Способ регулирования работы гидроциклона и устройство для его осуществления/ Г.В. Дегтярев, Т.Н. Сафронова, О.Г. Дегтярева, Д.В. Барабаш; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет. -№2002122468/12; заявл. 19.08.02; опубл. 2003.12, Бюл. №35. - 8 с.

37. Пат. 2228997 Российская Федерация, МПК Е 02 В 15/04, 15/10. Устройство для регулирования сбора нефтепродуктов с поверхности воды/ Г.В. Дегтярев, О.Г. Дегтярева; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет. - №2000120719; заявл. 01.08.00; опубл. 2004.05, Бюл. №14.-5 с.

38. Пат. 2228998 Российская Федерация, МПК Е 02 В 15/10. Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды/ О.Г. Дегтярева, Т.И. Сафронова, Г.В. Дегтярев; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет. - №2002122455/03; заявл. 19.08.02; опубл. 2004.05, Бюл. №14.-6 с.

39. Пат. 2234570 Российская Федерация, МПК Е 02 В 15/10. Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды/ Г.В. Дегтярев, В.В. Стрельников, О.Г. Дегтярева; заявитель и патентообладатель Кубанский государст-

венный аграрный университет. - №2003109128/03; заявл. 31.03.03; опубл, 2004.08, Бюл. №23.-8 с.

40. Пат. 2253715 Российская Федерация, МПК Е 02 В 15/10. Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды/ Г.В. Дегтярев, О.Г. Тарасова, О.Г. Дегтярева; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет. - №2004103022/03; заявл. 02.02.04; опубл. 2005.06, Бюл. №16.-5 с.

41. Пат. 2287637 Российская Федерация, МПК Е 02 В 15/10. Способ регулирования сбора нефтепродуктов с поверхности воды и устройство для его осуществления/ Г.В. Дегтярев, Ю.А. Свистунов, О.Г. Дегтярева; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет. -№2005104361/03; заявл. 17.02.05; опубл. 2006.11, Бюл. №32. - 11 с.

Научные статьи

42. Дегтярев Г.В. Производственные исследования гидроциклонов-осветлителей оросительной воды/ Г.В. Дегтярев// Локальные системы автоматизации в мелиорации: сб. науч. тр./ КиргСХИ. - Фрунзе, 1988. - С. 27-31.

43. Дегтярев Г.В. Исследование скоростей структуры потока в низконапорном гидроциклоне с целью обоснования места расположения питающего патрубка/ Г.В. Дегтярев// Гидравлическая автоматизация оросительных систем и технология орошения: сб. науч. тр./ КиргСХИ. - Фрунзе, 1989. - С. 63-69.

44. Дегтярев Г.В. Опыт внедрения и эксплуатации системы регулирования потоком при водозаборе/ Г.В. Дегтярев// Совершенствование методов и средств автоматизации гидромелиоративных систем: сб. науч. тр. Республиканской науч.-практ. конф./КиргСХИ. - Бишкек, 1994. - С. 32-36.

45. Дегтярев Г.В. Совершенствование методов и средств по сбору нефтепродуктов с поверхности воды/ Г.В. Дегтярев, В.Н. Гетман, О.Г. Дегтярева// Разработка эффективных технологий, повышения качества строительства и надежности зданий и сооружений: сб. науч. тр./ КубГАУ. - Краснодар, 2000.-С. 21-25.

46. Дегтярев Г.В. К расчету роторной нефтеловушки/ О.Г. Дегтярева, Г.В. Дегтярев// Научное обеспечение агропромышленного комплекса: материалы второй региональной науч.-практ. конф./ КГАУ. - Краснодар, 2001. - С. 119-121.

47. Дегтярев Г.В. Отходы переработки риса и перспективы их использования/ Г.В. Дегтярев, В.Н. Мирсоянов// Использование отходов и местного сырья в строительстве: материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Новосибирск, 2001. -С.76-77.

48. Дегтярев Г.В. Технология многоступенчатой системы очистки дождевых вод в инженерных сетях/ Г.В. Дегтярев// Тр./ КубГАУ. - 2002. - Вып. №396. - С. 54-60.

49. Дегтярев Г.В. Технологическое обоснование систем канализации и очистки дождевых вод в курортных зонах/ Г.В. Дегтярев// Тр./ КубГАУ. - 2002. -Вып. №396.-С. 60-64.

50. Дегтярев Г.В. Энергосберегающие технологии при очистке дождевых вод в инженерных сетях курортных городов Черноморского побережья/ Г.В. Дегтярев и др.// Научное обеспечение агропромышленного комплекса Кубани: юбилейный выпуск науч. тр./ КубГАУ. - Краснодар, 2002. - С. 359369.

51. Дегтярев Г.В. Аспекты деятельности текущих поверхностных вод/ О.Г. Дегтярева, Г.В. Дегтярев// Тр./ КубГАУ. -2002. - Вып. №3. - С. 304-307.

52. Дегтярев Г.В. Технологические процессы в гидроциклонной системе с точки зрения системного анализа/ О.Г. Дегтярева, Г.В. Дегтярев// Тр./ КубГАУ. - 2002. - Вып. №3. - С. 308-311.

53. Дегтярев Г.В. Аспекты относительного движения частицы в гидроциклоне/ Г.В. Дегтярев, Т.И. Сафронова, О.Г. Дегтярева// Материалы науч. конф. сотрудников ВХиМ/ КубГАУ. - Краснодар, 2002. - С. 24-26.

54. Дегтярев Г.В. Эколого-гидрологическая оценка состояния орошаемых земель/ Т.И. Сафронова, Г.В. Дегтярев// Математика, образование, экология, тендерные проблемы: материалы Междунар. конф./ Воронеж. - М.: Про-

гресс - Традиция, 2003. - Т. 1. - С. 168-169.

55. Дегтярев Г.В. Совершенствование роторных нефтеловушек/ Г.В. Дегтярев, С.Ю. Власов // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: материалы 5-й региональной науч.-практ. конф./ КубГАУ. - Краснодар, 2003. -С. 241-244.

56. Дегтярев Г.В. Прогноз водно-солевого режима почв и минерализации грунтовых вод/ Т.И. Сафронова, Г.В. Дегтярев// Сборник науч. тр. Математика, компьютер, образование. Часть 3./ Под ред. Г.Ю. Ризниченко. - М.: Научно-издательский центр «Регулярная и хаотическая динамика». - 2003. -Вып. №10.-С. 88-94.

57. Дегтярев Г.В. Исследование взвесенесущего потока в экологическом проекте очистки дождевых вод/ Г.В. Дегтярев, Т.И. Сафронова// Математика. Образование. Экология. Тендерные проблемы: материалы Междунар. конф./Воронеж.-М.: Прогресс - Традиция, 2003.-Т.2.-С. 175-179.

58. Дегтярев Г.В. Теоретическое обоснование влияния ряда конструктивных и технологических факторов на работу гидроциклонов/ Г.В. Дегтярев, О.Г.Тарасова, О.Г. Дегтярева// Тр./ КубГАУ. - 2005. - Вып. №416 (444). -С. 37-43.

Подписано в печать 16.02.2007 г. Формат 60x84

Бумага офсетная Офсетная печать

Печ. л. 1,5 Заказ № 95 Тираж 100 экз.

Отпечатано в типографии КубГАУ 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13

Содержание диссертации, доктора технических наук, Дегтярев, Георгий Владимирович

Содержание Введение

1 Современное состояние комплексной механической очистки вод малых поверхностных водотоков для орошения

1.1 Особенности малых поверхностных водотоков как источников загрязнения земель и водных объектов

1.2 Анализ загрязнения нефтью и нефтепродуктами земель и водных объектов

1.3 Анализ систем водоотведения и выбор рациональных схем для инженерных сетей

1.4 Анализ технологий и технических средств для механической очистки вод малых поверхностных водотоков

1.5 Методы и технические средства по сбору нефти и нефтепродуктов с поверхности воды

1.6 Методы и технические средства борьбы с грубодиспергированными примесями в воде

2 Технологии и средства сбора нефти и нефтепродуктов при очистке вод малых поверхностных водотоков для орошения

2.1 Обоснование конструктивных и технологических параметров нефтеловушек на принципе сил поверхностного натяжения нефти и нефтепродуктов

2.2 Нефтеловушки на принципе сил поверхностного натяжения нефти и нефтепродуктов для охраны водных объектов

2.2.1 Теоретические исследования и расчет элементов роторных нефтеловушек с эластичными лопастями и камерами

2.2.2 Состав, методика и аппаратура исследований

2.2.3 Исследование кинематической структуры пленки нефтепродуктов у роторной нефтеловушки для обоснования расположения в водной акватории

2.3 Нефтеловушки на принципе центробежной сепарации воды в поле слабых сил для очистки поверхностных водотоков и водоемов

3 Технологии и средства механической очистки от грубодиспергированных примесей вод малых поверхностных водотоков для орошения

3.1 Разработка и обоснование конструкции гидроциклона для механической очистки вод малых поверхностных водотоков для орошения

3.2 Теоретическое обоснование конструктивных и технологических параметров гидроциклонов при механической очистке вод малых поверхностных водотоков

3.3 Анализ способов регулирования работы гидроциклонов по принципам действия для разработки классификации

3.3.1 Способы регулирования работы гидроциклонов и устройства их реализующие для очистки вод малых поверхностных водотоков

3.4 Разработка классификации способов регулирования работы гидроциклонов для выбора оптимальных при очистке вод малых поверхностных водотоков

3.5 Выбор и контроль управляющих параметров при реализации способов регулирования работы гидроциклонов для очистки вод малых поверхностных водотоков

4 Исследования механической очистки вод малых поверхностных водотоков низконапорными гидроциклонами для орошения

4.1 Лабораторные исследования низконапорных гидроциклонов механической очистки вод малых поверхностных водотоков

4.1.1 Состав, методика, точность и аппаратура исследований

4.1.2 Исследование влияния конструктивных и технологических факторов на производительность низконапорных гидроциклонов и получение математических моделей

4.1.3 Анализ математических моделей расходных характеристик низконапорных гидроциклонов механической очистки вод малых поверхностных водотоков

4.2 Натурные исследования расходных характеристик низконапорных гидроциклонов механической очистки вод малых поверхностных водотоков

4.2.1 Исследования конструктивных и технологических факторов, влияющих на производительность низконапорных гидроциклонов механической очистки вод малых поверхностных водотоков

4.2.2 Анализ математических моделей расходных характеристик низконапорных гидроциклонов механической очистки вод малых поверхностных водотоков

4.2.3 Сопоставительный анализ расходных характеристик низконапорных гидроциклонов механической очистки вод малых поверхностных водотоков различных модификаций

4.3 Исследования и анализ конструктивных и технологических факторов, влияющих на степень осветления вод малых поверхностных водотоков низконапорными гидроциклонами

5 Технологии комплексной механической очистки вод малых поверхностных водотоков для орошения

5.1 Функциональный анализ технических средств гидроциклонной системы очистки вод малых поверхностных водотоков

5.2 Технологические схемы гидроциклонных систем механической очистки вод малых поверхностных водотоков

5.3 Компоновочные модульные схемы гидроциклонных систем механической очистки вод малых поверхностных водотоков

5.4 Схемы регулирования технологических параметров модульных гидроциклонных систем механической очистки вод малых поверхностных водотоков

5.5 Схемы управления приводом модульной гидроциклонной системы

6 Экономическая эффективность механической очистки вод малых поверхностных водотоков с использованием разработанных технологий и средств

6.1 Системы механической очистки вод малых поверхностных водотоков с использованием разработанных технологий и средств

6.1.1 Система механической очистки вод малых поверхностных водотоков на основе представленных разработок

6.1.2 Система комплексной механической очистки вод коллектора поверхностного стока в г. Геленджике

6.1.3 Система очистки вод поверхностного стока коллектора в г. Новороссийске

6.1.4 Система комплексной механической очистки вод ручья «Безымянного» в г. Сочи

6.2 Экономическая эффективность систем механической очистки вод малых поверхностных водотоков

6.2.1 Укрупненные показатели стоимости очистного модульного блока многоступенчатой системы очистки воды

6.2.2 Предотвращенный эколого-экономический ущерб водным ресурсам, вследствие упредительных мероприятий

6.2.3 Учет темпов инфляции в модели оценки эффективности механической очистки вод малых поверхностных водотоков

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Технологии и средства механической очистки вод малых поверхностных водотоков для орошения"

Актуальность проблемы. В современных условиях удовлетворение потребностей промышленности, сельского хозяйства и населения в воде становится важнейшей проблемой. Пресной воды на Земле около 30,5 млн. км3, из них порядка 97 % находится в горных ледниках и полярных кругах и не может быть использовано человеком. Менее 3 % общего запаса пресной воды сосредоточено в реках, озерах и почве, что составляет около 826 тыс. км3. Проблема охраны и воспроизводства земельных и водных ресурсов является одной из важнейших, направленных на достижение целей повышения уровня жизни и здоровья населения. Доступные к освоению земли сельскохозяйственных угодий и природные запасы пресной воды весьма ограничены и уже с трудом удовлетворяют жизненные запросы человека на современном этапе, особенно на интенсивно развитых территориях.

Истощение резервов чистой воды, реальность угрозы водного голода обусловлены нарастающим загрязнением водных источников промышленными и бытовыми стоками, стоками вод малых поверхностных водотоков с урбанизированных или вовлеченных в хозяйственную деятельность человека территорий. л

Крупнейшим потребителем воды, порядка 200 км /год, является орошаемое земледелие, которое в зоне недостаточного увлажнения должно играть основную роль в увеличении производства сельскохозяйственной продукции. На Северном Кавказе прирост орошаемых площадей невозможен с использованием традиционных способов орошения, так как все водные ресурсы практически использованы. Развитие гидромелиорации должно идти по пути коренной реконструкции оросительных систем с внедрением водосберегающих технологий, что позволит рационально использовать оросительную воду, так как в настоящее время коэффициент полезного действия оросительных систем, без учета внутрихозяйственной сети, составляет порядка 0,56, а с ее учетом и того меньше - 0,35 0,40.

На территориях, подкомандных предгорным рекам, имеются небольшие площади сельскохозяйственных земель - до нескольких десятков гектаров, где с успехом можно выращивать виноград, плодовые и кормовые культуры. Особенно востребованы данные земли в свете фермерского хозяйствования, развития животноводства и перевода его на интенсивный путь. Отличительными особенностями таких участков предгорной зоны являются сложность рельефа, малая мощность плодородного слоя почвы, а также водные источники, обладающие большой кинетичностью потока, насыщенного наносами. В районах с расчлененным рельефом ежегодный смыв почвы составляет от 2 до 40 т/га и более.

Рациональное использование земельных и водных ресурсов предгорной зоны возможно лишь при применении прогрессивных способов орошения, обеспечивающих подачу воды малыми поливными нормами. К их числу относят капельное, инъекционное, импульсное, подкроновое и надкроновое микродождевание. Данные способы, нормирующие воду в соответствии с потребностью растений, исключают поверхностный сток, смыв и эрозию почвы. Возможно проведение подкормок минеральными удобрениями, а также уничтожение вредителей растворами ядохимикатов одновременно с поливами. Использование прогрессивных методов орошения можно осуществлять при любой форме рельефа, доступна полная автоматизация систем. Ряд прогрессивных способов орошения можно использовать в качестве метода защиты от заморозков, как адвективных, так и радиационных.

Применение прогрессивных способов орошения, осуществляемых высокопроизводительной поливной техникой, сдерживается отсутствием надежных средств очистки оросительной воды. Развитие нефтяной, химической и других видов промышленности, интенсификация сельскохозяйственного производства приводят к загрязнению земель и водных акваторий в результате аварийных или неконтролируемых утечек при производстве, транспортировке, применении, хранении и утилизации веществ оказывающих отрицательное воздействие на окружающую среду. Речная вода предгорных зон характеризуется высоким содержанием взвешенных веществ, порядка 5 г/л, а в паводок - до 10 г/л, в ряде случаев и нефтепродуктами до 5 мг/л, если источник проходит через заселенные территории.

Получившие на сегодня наибольшее распространение такие средства водоочистки как пескогравиеловки и отстойники в предгорной местности малоэффективны или вовсе неприемлемы. Пескогравиеловки неудовлетворительно работают при большой кинетичности потока, при этом сброс воды на промыв наносов достигает 10 % и более. Осветлению, то есть активной обработке, в пескогравиеловках подлежит лишь часть оросительной воды и в осветленную воду поступают фракции наносов диаметром 0,25 мм и более, что недопустимо для закрытых оросительных систем, используемых при прогрессивных способах орошения.

Отстойники весьма сложны и дороги при строительстве и эксплуатации в предгорной зоне. Требуют специальных площадок значительных размеров. Работа отстойников с периодическим удалением наносов плохо вписывается в непрерывную технологию орошения прогрессивными способами.

В настоящее время нет достаточно апробированных производством методов и средств очистки вод малых водотоков для целей орошения и охраны земель. Научно-методическое обоснование и разработка качественно новых технологий и средств механической очистки малых поверхностных водотоков является весьма актуальной в научном плане и значимой для практики задачей.

Задачи исследований: 1. Провести анализ сложившейся практики очистки вод малых поверхностных водотоков, изучить технологии и технические средства, особенности процессов и работы;

2. Разработать научное обоснование механической очистки вод малых поверхностных водотоков для целей орошения, охраны земель и водных акваторий от техногенных загрязнений;

Предметом исследования являются закономерности и тенденции формирования научных основ технологических процессов и технических средств при механической очистки вод малых поверхностных водотоков, в том числе, с

•11 урбанизированных и вовлеченных в хозяйственную деятельность территорий. Методы исследований.

Теоретические исследования проводились с применением системного и функционального анализа, метода взвешенных оценок многоэлементного множества, автоматизированных систем управления, математической статистики, линейной алгебры.

- концептуальные положения системного подхода к анализу способов механической очистки вод малых поверхностных водотоков с целью уменьшения антропогенной нагрузки, для орошения, охраны земель и водных акваторий;

- теоретические обоснования конструктивных и технологических параметров роторных нефтеловушек, расчета скорости точек обода барабана, напора на водосливе и высоты лопастей;

- математические модели расходных характеристик в сливное и песковое отверстия низконапорных наклонных гидроциклонов от следующих факторов: рабочего напора, диаметров сливного и пескового отверстий, разгрузочного отношения; отношения рабочих напоров и угла отклонения оси гидроциклона от вертикали;

- теоретическое обоснование направляющих и образующих наклонных низконапорных гидроциклонов для очистки вод малых поверхностных водотоков;

- классификация способов регулирования работы гидроциклонов, позволяющая обоснованно осуществлять выбор, наиболее полно учитывающий условия работы;

- системный подход к анализу и синтезу энергосберегающих технологий очистки вод малых поверхностных водотоков для орошения, охраны земель и водных акваторий;

- модульный принцип и разработанные на его базе технологии механической очистки вод малых поверхностных водотоков с целью уменьшения антропогенной нагрузки.

Новизна разработанных методов и технических решений подтверждена 31 патентом Российской Федерации на 42 изобретения. На защиту выносятся:

- новые технологии, технические средства и технологические схемы по системам механической очистки вод малых поверхностных водотоков с целью уменьшения антропогенной нагрузки, для орошения, охраны земель и водных акваторий;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию основных конструктивных и технологических параметров разработанных систем;

- математические модели расходных характеристик низконапорных наклонных гидроциклонов и сравнительный анализ модификаций;

- классификация способов регулирования работы гидроциклонов;

- способы управления работой гидроциклонов в ручном и автоматическом режимах, функциональные схемы их реализующие;

- компоновочные схемы систем гидроциклонной очистки воды на базе модульного принципа, для стационарных и управляемых в работе аппаратов. Достоверность результатов исследований подтверждена:

- большим объемом экспериментальных данных, полученных в лабораторных и натурных исследованиях различных конструктивных и технологических решений, однозначно отражающих изменение процессов;

- данными математического анализа, достоверностью полученных результатов и высокими значениями коэффициентов корреляционных отношений в полученных зависимостях и уравнениях;

- сходимостью экспериментальных положений с данными теоретических исследований и адекватностью в математических моделях, апробированных в лабораторных и натурных условиях.

Практическую значимость представляют:

- технологии и технические средства систем механической очистки вод малых поверхностных водотоков с целью уменьшения антропогенной нагрузки;

- технологические схемы многоступенчатой системы механической очистки вод малых поверхностных водотоков с целью уменьшения антропогенной нагрузки, для орошения, охраны земель и водных акваторий, дающие обоснование места и роли технических средств при реализации поставленной задачи;

- способы управления работой гидроциклонов в ручном и автоматическом режимах, функциональные схемы их реализующие, позволяющие адекватно реагировать на изменение факторов возмущения, с целью повышения эффективности работы системы;

- компоновочные схемы систем гидроциклонной очистки воды на базе модульного принципа, для стационарных и управляемых в работе аппаратов, охватывающие реальные ситуации по расходным характеристикам вод, подлежащих очистки;

Реализация результатов исследований. Новые технологии и технические средства были реализованы в производстве при очистке воды для закрытой оросительной системы в ООО «Колос - J1E» с годовым экономическим эффектом в 177 тыс. руб.; для закрытой оросительной системы в ООО «Нива» с годовым экономическим эффектом в 296,970 тыс. руб.; для закрытой оросительной системы в ООО «ГЛОРИЯ» с годовым экономическим эффектом в 320,576 тыс. руб. и на системах оборотного водоснабжения автомобильных моек в г. Абинске и в п. Ахтырском, где последние показали хорошую работоспособность в течение 4 лет.

В городах Геленджик, Новороссийск и Сочи для коллекторов вод поверхностного стока были разработаны проекты на комплексную механическую очистку, проекты прошли экспертизу Черноморского территориального контрольно-инспекционного отдела Комитета природных ресурсов по Краснодарскому краю и рекомендованы к внедрению. Коллекторов воды, которые подлежат очистке в г. Геленджике - 23, в г. Новороссийске - 48 и более 100 в г. Сочи.

Основные результаты исследований изложены на 503 страницах диссертационной работы, в том числе 426 страниц основного текста, иллюстрированного 146 рисунками и содержащего 39 таблиц и 11 приложений. По теме диссертационной работы опубликованы 82 печатные работы, в том числе, две монографии, 9 статей в изданиях, рекомендуемых ВАК, и 31 патент Российской Федерации на 42 изобретения. Общий объем публикаций - 71,7 п. л.

Заключение Диссертация по теме "Мелиорация, рекультивация и охрана земель", Дегтярев, Георгий Владимирович

Выводы по главе

1. Используя основные принципы, конструктивные и технологические решения, разработанные нами, осуществлены разработки первой ступени очистки воды для закрытой оросительной системы капельного орошения виноградников в ООО «Колос - JIE», томатов в ООО «Нива» и другие.

2. Представленные теоретические, конструктивные, технологические и исследовательские разработки явились базой, позволившей осуществить разработку реальных проектов, на основе центробежной сепарации механической очистки вод малых поверхностных водотоков от техногенных загрязнений для городов Геленджик, Новороссийск, Сочи и других.

3. Проекты прошли необходимые технические и экологические экспертизы, согласованы с администрацией ряда городов и рекомендованы к внедрению. Ряд элементов разработок, таких как нефтеловушки различных конструкций, внедрены в производство на нефтеперерабатывающем заводе, на системах оборотного водоснабжения на автомобильных мойках, где успешно эксплуатируются в течение четырех лет.

4. С целью упрощения процесса проектирования систем очистки вод малых поверхностных водотоков для орошения и охраны земель разработаны номограммы расходных характеристик низконапорных гидроциклонов, позволяющие путем оперативного варьирования расходными характеристиками аппаратов, при учете их осветляющей способности, оптимизировать в комплексе параметры всей системы водоочистки.

5. Осуществлены расчеты экономической эффективности систем механической очистки вод малых поверхностных водотоков, показавшие, что ее внедрение является экономически целесообразным действием даже без реализации на ней более глубокой нефтеочистки и дополнительного обеззараживания воды, что при необходимости она предполагает.

Заключение и выводы

Данная работа включает анализ особенностей вод малых поверхностных водотоков как источников загрязнения поверхности земли и малых водных акваторий при техногенном воздействии на окружающую среду. В свою очередь оценка техногенных загрязнений позволила выявить, что наиболее значимое отрицательное воздействие на нее оказывают загрязнения нефтью и нефтепродуктами. При этом наиболее зримый не только экологический, но и экономический ущерб от подобных загрязнений получают земли сельскохозяйственных угодий, воды поверхностного стока и урбанизированные территории.

Представленный в работе анализ существующих технологий и технических средств механической очистки вод малых поверхностных водотоков показал, что ни существующие, ни используемые при очистке сточных вод методы и средства не могут быть использованы при реализации поставленной задачи, в силу целого ряда рассмотренных объективных причин. В свою очередь, анализ технологий и средств водоподготовки, применяемых в различных отраслях, позволил остановить свой выбор на способах центробежной сепарации воды в низконапорных гидроциклонах. Анализ применимости существующих методов и технических средств по сбору нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, а также применимости гидроциклонов и способов регулирования их работой в различных отраслях показал, что до настоящего времени работ, посвященных проблеме комплексной механической очистки вод малых поверхностных водотоков, практически не было. Существующие работы рассматривали вопросы не комплексно, а по частям с применением лишь однофакторных экспериментов, что не решало задачи в целом.

Для решения проблемы механической очистки вод малых поверхностных водотоков для орошения и охраны земель были разработаны новые методы и технические средства по сбору нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, выполнены теоретические, лабораторные и натурные исследования, осуществлены расчеты основных конструктивных элементов роторных нефтеловушек.

Также осуществлен выбор основных элементов конструкций гидроциклонов, получены теоретически очертания направляющих и образующих поверхности наклонного низконапорного гидроциклона для различных параметров кинетич-ности потока на входе в аппарат, рассмотрены теоретические основы двухком-понентной жидкости в гидроциклоне и качественное влияние твердой взвеси на несущую ее среду; разработаны новые методы и технические средства борьбы с грубодиспергированными примесями в водах поверхностного стока, осуществлен анализ способов регулирования работы гидроциклонов и устройств их реализующих при механической очистки вод малых поверхностных водотоков, разработана классификация способов регулирования работы гидроциклонов; разработаны новые способы и функциональные схемы регулирования работы гидроциклонов и устройства их реализующих при борьбе с грубодиспергированными примесями в водах поверхностного стока.

Приведены многофакторные исследования и полученные на их основе математические модели расходных характеристик в слив и пески аппаратов, анализ которых позволил выявить степень влияния каждого из принятых к исследованию факторов и их сочетаний на исследуемую функцию. Экспериментально подтверждено теоретически обоснованное значимое влияние угла наклона оси низконапорного гидроциклона на его рабочие характеристики, и на возможность реализации посредством данного фактора способа регулирования работы гидроциклона за счет изменения угла наклона оси (А.с. №766654). Осуществлены исследования и приводится анализ влияния конструктивных и технологических факторов на степень очистки вод малых поверхностных водотоков для орошения и охраны земель низконапорными гидроциклонами.

Разработаны основные технологические требования, предъявляемые к гидроциклонным системам водоподготовки. Получены структурная и функциональная модели, позволившие сформулировать главные и второстепенные функции самой системы и осуществить их анализ. В свою очередь, знание функций системы позволяет обоснованно выбирать рациональные сооружения и конструкции, наиболее полно удовлетворяющие технологии процесса водоочистки. Разработаны технологические схемы механической очистки вод малых поверхностных водотоков на основе центробежной сепарации, причем с акцентом на энергосберегающие технологии, реализуемые за счет естественного перепада местности, а также технические средства, реализующие данные технологии. Разработаны модульные компоновочные схемы систем механической очистки вод малых поверхностных водотоков, со стационарными и управляемыми в работе аппаратами различной удельной производительности с до-очисткой от нефтепродуктов и без нее. Разработаны схемы регулирования технологических параметров гидроциклонных модулей очистки вод малых поверхностных водотоков с ручным и электрифицированным приводом, осуществлен синтез схем управления приводом гидроциклонного модуля и его защиты, выполнена производственная апробация разработок с учетом экономической эффективности.

Осуществлена разработка реальных проектов. Новые технологии и технические средства были реализованы в производстве при очистке воды для закрытых оросительныхй систем в ООО «Колос - JTE», в ООО «Нива», в ООО «ГЛОРИЯ» и на системах оборотного водоснабжения автомобильных моек в г. Абинске и в п. Ахтырском, где последние показали хорошую работоспособность в течение четырех лет.

На нефтеперерабатывающем заводе ООО «Строй - ПРЭМ - инвест» в п. Ильском Краснодарского края была реализована система очистки вод поверхностного и производственного стоков, по проекту, выполненному на базе разработанных технологических и конструктивных решений. Проект прошел санитарно-эпидемиологическую экспертизу Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Краснодарскому краю и рекомендован к внедрению. В настоящее время строительство объекта завершается.

В городах Геленджике, Новороссийске и Сочи для коллекторов вод поверхностного стока были разработаны проекты на комплексную механическую очистку. Проекты прошли экспертизы Черноморского территориального контрольно-инспекционного отдела Комитета природных ресурсов по Краснодарскому краю и рекомендованы к внедрению. Коллекторов воды, которые подлежат очистке в г. Геленджике - 23, в г. Новороссийске - 48 и более 100 в г. Сочи.

Практически на все технические и технологические решения системы очистки вод имеются патенты Российской Федерации.

Проектно-конструкторским и технологическим институтом «Водавто-матика и метрология» под руководством автора диссертационной работы и при его непосредственном участии, на основе полученных теоретических и экспериментальных исследований, а также конструктивных разработок, выполнен проект системы комплексной механической очистки вод поверхностного стока на стадии НИИ ОКР, с детальной проработкой рабочих чертежей и целого ряда узлов и деталей.

В целом, выполненные в данной работе разработки и исследования позволяют сделать следующие основные выводы:

2. Сформулировано научно обоснованное решение необходимости разработки энергосберегающих технологий очистки вод, наиболее полно учитывающих морфологию рельефа и использующих для удаления грубодиспер-гированных примесей - низконапорную центробежную сепарацию, для сбора нефтепродуктов с ограниченных, искусственно созданных поверхностей воды - силы поверхностного натяжения собираемых продуктов, а с естественных (природных) водных акваторий - вакуумную сепарацию в поле слабых центробежных сил.

3. Обоснованы конструктивные (высота лопасти на барабане, высота камеры) и технологические (скорость точек обода барабана, напор на водосливе) факторы, оказывающие значимое влияние на работу роторных нефтеловушек. Получены кинематические схемы движения пленки нефтепродуктов от принятых к исследованию факторов (патенты РФ 2190723, 2190724, 2228997 и другие);

Выполнены расчеты направляющих и образующих боковых поверхностей низконапорных наклонных гидроциклонов для параметров кинетичности Fr от 10 до 50 на входе в аппараты, что позволяет выбрать рациональный угол наклона оси гидроциклона от вертикали при реализации компоновочных схем со стационарными аппаратами или назначить пределы варьирования углом для управляемых в работе аппаратов.

Выполнены теоретические исследования движения материальной частицы в гидроциклоне, позволившие обосновать углы между образующей конической части аппарата и вертикалью: в 19° и 25° - обеспечивающих наибольшую угловую скорость потока и наибольшую осветляющую способность гидроциклонов, при удалении грубодиспергированных примесей из воды; в 13°и 31°-обеспечивающих наименьшую угловую скорость потока и наименьшую турбулизацию в гидроциклоне, при выделении из воды нефти и нефтепродуктов в поле слабых центробежных сил. Обоснованны конструктивные (диаметр гидроциклона, разгрузочное отношение, угол установки оси гидроциклона от вертикали) и технологические (рабочий напор на входе в аппарат, параметр кинетичности потока, мутность входящего потока и фракционный состав наносов) факторы, оказывающие наибольшее влияние на работу низконапорных наклонных гидроциклонов. Получены математические модели расходных характеристик гидроциклонов на основе теоретических предпосылок и многофакторных экспериментов от принятых к исследованию факторов для диаметров 180, 300 и 500 мм, модификаций НГО-1 и НГО-2.

Проведен анализ математических моделей при построении диаграмм и поверхностей функций отклика; по интерпретации знаков и абсолютных значений коэффициентов в уравнении регрессии; по значению функций отклика в диапазонах варьирования факторами; по абсолютным максимумам функции для низконапорных наклонных гидроциклонов, в лабораторных условиях на аппарате диметром {D) 180 мм и в натурных условиях на аппаратах /)=300 и 500 мм, позволивший выявить степень влияния каждого из принятых к исследованию факторов и их сочетаний на функции отклика, при варьировании факторами: отношения рабочих напоров

НjНтах равное от 0,291 до 1,0; разгрузочного отношения dnldCJ1 равного от 0,233 до 0,322; угла наклона оси гидроциклона от вертикали О равного от 60° до 110°.

8. Разработана классификация способов регулирования работы гидроциклонов, позволяющая при их выборе акцентировать внимание лишь на рациональных. Разработаны способы регулирования работы гидроциклонов в ручном и автоматическом режимах; функциональные схемы их реализующие, наиболее полно удовлетворяющие технологии очистки вод малых поверхностных водотоков.

9. Разработаны технологические и компоновочные схемы для стационарных и управляемых в работе гидроциклонов, а так же технические средства, обеспечивающие функционирование элементов систем механической очистки вод малых поверхностных водотоков (патенты РФ 2177524; 2217547 и другие) и позволяющие наиболее полно учитывать как конструктивно-технологические возможности систем, так и требования заказчика к результатам ее работы и стоимости. Разработана методика размещения технологического оборудования системы на плане и по высоте с учетом рельефа местности и совокупности решаемых задач, в том числе и эксплуатационных, а так же методика расчета элементов системы.

10. Разработанные технологии и соответствующие технические средства очистки вод малых поверхностных водотоков от техногенных загрязнений, а так же методики их расчета внедрены в производство на первой ступени очистки воды для закрытых оросительных систем капельного орошения и дождевания. На автомобильных мойках при оборотном водоснабжении в течение четырех лет успешно работают разработанные нефтеловушки.

Системы механической очистки вод поверхностного стока разработаны для городов Геленджик, Новороссийск и Сочи, когда только по этим городам потребность составляет более 150 систем.

12. Дана оценка эффективности охраны земель посредством технологии и средств механической очистки. Капитальные вложения на строительство очистных сооружений составляют 265 тыс. руб. Предотвращенный эколого-экономический ущерб составил 95200 руб. за весенне-летний период. Система механической очистки, состоящая из одного модульного блока, окупается на 3-ий год эффективного использования. Чистый дисконтированный доход, полученный по системе очистки, за счет предотвращения попадания загрязняющих веществ в водную акваторию составил 133 тыс.руб.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, доктора технических наук, Дегтярев, Георгий Владимирович, Краснодар

1. Лучшева А.А. Практическая гидрометрия. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. -423 е., ил.

2. Железняков Г. В. Пропускная способность русел каналов и рек. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. - 308 е., ил.

3. Назарян Я.Г., Шатварян О.Р. Оросительная сеть на крутых склонах, вопросы ее расчета и автоматизации. В кн.: Сборник докладов объединенного Пленума пяти отделений ВАСХНИЛ по комплексной проблеме. Тбилиси, 1974, 641 с. ил.

4. Костяков А.Н. Основы мелиорации. М.: Госиздат, с/х литературы, 1960. - 622 е., ил.

5. Бертокс П., Радц Д. Стратегия зашиты окружающей среды от загрязнений: Пер. с англ. М.: Мир, 1980. - 607 с.

6. Гольдберг В.М., Газда С. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения. М.: Недра, 1984.-262с.

7. СанПиН № 2.1.5.980 00. Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водных объектов.

8. СанПиН № 4631 88. Санитарные правила и нормы охраны прибрежных вод морей от загрязнения в местах водопользования населения.

9. СП 2.1.5.761 99. Предельно допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочно допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.

10. Булатов А. И., Макаренко П. П., Шеметов В. Ю. Охрана окружающей среды в нефтегазовой промышленности. М.: Недра, 1997. - 483 е., ил.

11. Тебенихин Е.Ф. Безреагентные методы обработки воды в энергоустановках. -М.: Энергия, 1977. 183 с.

12. Классе В.М. Вода и магнит. М.: Наука, 1978. - 284с.

13. Терновцев В.Е. Магнитные установки в системах оборотного водоснабжения. К.: Будивильник, 1976. - 88 с.

14. Колобанов С. К., Ершов А. В., Кигель М. Е. Проектирование очистных сооружений канализации. Киев. Будевильник, 1977. - 317 е., ил.

15. Родзиллер И.Д., Воронова О.М. Прогнозирование развития замкнутых систем водного хозяйства в отраслях промышленности: Экспресс-информ. / ВНИИИС Госстороя СССР. 1985. - Сер. 3. - Вып. 5: Инж. Обоснование объектов строительства. - С. 112-116.

16. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. / Лихачев Н. И. и др.; Под общ. ред. В. Н. Самохина М.: Стройиздат, - 1981. - 639 е., ил.

17. Веселов Ю. С. и др. Водоочистное оборудование. Конструирование и использование. -Л.: Машиностроение, 1985.-232 е., ил.

18. Минц Д.М. Теоретические основы технологии очистки воды. М.: Стройиздат, 1964. - 114 с.

19. Шахов А.И., Душкин С.С. Некоторые вопросы омагничевания воды и водных растворов//Сан. техника. 1971.-Вып. 2.-С. 130- 137.

20. Чалый В.П. Гидроокиси металлов. К.: Наук, думка, 1972. - 185 с.

21. Хабаров О.С. Очистка сточных вод в металлургии с применением магнитных полей. М.: Металлургия, 1976. - 170 с.

22. А.С. 857006 СССР, МКИ С02 F 1/46. Устройство для очистки воды / В.Е.

23. Терновцев, И.Г. Прокопчук, Ю.С. Сергеев. Опубл. 21.09.81, Б.И. №8.

24. Тонкослойное отстаивание перспективный способ очистки промышленных сточных вод / В.Г. Перевалов, И.И. Малкина, А.И. Смыслов, Н.М. Колохматова: Сб. науч. тр. / Всесоюз. нефтегазовый НИИ. - 1979. -Вып.70.-С. 25-31.

25. Сандуляк А.В. Очистка жидкостей в магнитном поле. Львов: Вища шк. Изд-во при Львов, ун-те, 1984. - 167 с.

26. А.С. 1058577 СССР, МКИ В01Д 21/24. Устройство для удаления осадка /

27. B.Е. Терновцев, Е.В. Юруков, Э.Р. Боровский, Н.Ф. Царик. Опубл. 19.11.83, Б.И. №9.

28. Максимов И.А. Обезвоживание осадков сточных вод гальванических цехов на промышленном оборудовании // Средства связи. 1978. - Вып. 2.1. C. 28-30.

29. Оводова Н.В. Безреагентные и малореагентные технологии водоподготовки для сельскохозяйственного водоснабжения и обводнения. Автореф. дисс. . докт. техн. наук. -Новочеркаск. 1997.-67с.

30. А.С. 835373 СССР, МКИ С02 F 1/62. Способ очистки сточных вод от тяжелых цветных металлов / Я.Н. Башаратевян, Б.А. Рахматов, С.И. Шелест, В.П. Арсеньев. Опубл. 30.05.81, Б.И. №7.

31. Эпоян С. М. Регенерация извести из осадка при доочистке городских сточных вод известкованием. Автореф. дисс. . канд. техн. наук. Киев. 1984.-23 с.

32. Вейцер Ю.М. Регенерация коагулянта из осадка водопроводных станций // Организация реагентного хозяйства на водопроводных и канализационных очистных сооружениях / ВИНИТИ. М., 1971. - Вып. 28. - С. 3-4.

33. Вольтруб Л.И. Исследование работы тонкослойных ячеистых блоков в условиях реагентного и безреагентного осветления воды: Тр. / ВНИИВОД-ГЕО. 1977. - Вып. 62: Водоснабжение. - С. 35-39.

34. А.С. 865836 СССР, МКИ С02 F 1/52. Способ осветления растворов плавикового производства / Н.В. Жулин. Опубл. 15.06.80, Б.И. №10.

35. Ванштейн И.А. Затравка коагулянта утяжелителя // Химия и жизнь. -1981.-№1.-С. 12-14.

36. Очистка воды электрокоагуляцией / JI.A. Кульский, П.П. Строкач, В.А. Слипченко, Е.И. Сайгак. К.: Будивельник, 1978. - 112 с.

37. А.С. 899489 СССР, МКИ С02 F 1/48. Устройство для магнитной обработки вододисперсных сред / Н.В. Марковский, В.Е. Терновцев. Опубл. 21.09.81, Б.И. №17.

38. Белов В.А. Научное обоснование мелиорации малых водоемов и их инженерной защиты. Автореф. дисс. . докт. техн. наук. Новочеркаск. 2001. -66с.

39. Долженко J1.A. Комплексное снижение антропогенной нагрузки систем водоотведения городов на геоэкологическую среду. Автореф. дисс. . докт. техн. наук. Новочеркаск. 2001. - 65с.

40. Обезвоживание осадков фильтровальных станций в цикле замораживания при контактном теплообмене / Э.А. Прошин, В.Ю. Кузнецов, Г.А. Павлов, Ю.Б. Балоцкий // Повышение качества питьевой воды. 1977. - Вып. 3. -С. 114-121.

41. Покровский В.Н., Аракчеев Е.П. Охрана природы и воспроизводство природных ресурсов. М., ВИНИТИ, 1978. - Т.2. - 103с.

42. А.С. 916423 СССР, МКИ С02 F 1/52. Способ очистки сточных вод от взвешенных веществ / B.C. Коган. Опубл. 03.07.82, Б.И. №12.

43. Кульский JI.A. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. К.: Наук, думка, 1980. - 564 с.

44. Кучеренко Д.И., Гладков В.А. Оборотное водоснабжение. М.: Строийз-дат, 1980.- 168 с.

45. Вознесенский В. Н., Лядов В. В. Очистка ливневых и производственных сточных вод на локальных очистных сооружениях. Ж-л «Водоснабжение и санитарная техника». 1999. №6, с. 27 - 29.

46. Вознесенский В. Н., Лядов В. В., Кулишов А. В. Мобильные установки для очистки дождевых и производственных сточных вод. Ж-л «Водоснабжение и санитарная техника». 2001. №6, с. 35 - 36

47. Лукиных А. А., Лукиных Н. А. Канализация. М.: Стройиздат, 1964. 378 е., ил.

48. Патент РФ 2006549 Устройство для сбора нефти с поверхности воды. / Иванов В. Г. Опубл. в Б. И., 1994, № 2

49. А.С. 977566 (СССР) Плавучее устройство для сбора нефти и других веществ с поверхности воды. / М. В. Подружин. Опубл. в Б.И., 1982, №44.

50. А.С. 138387 (СССР) Устройство для забора поверхностного слоя жидкости. / Протасенко А.С., Колесник А.П., Полищук Г.Д. Опубл. в Б.И., 1988, №14.

51. Патент РФ 2006550 Устройство В.М. Пивоварова для сбора нефтепродуктов с поверхности воды. / Пивоваров В.М. Опубл. в Б.И., 1994, №2

52. Губин В.Е. и др. Промышленные испытания устройства для сбора нефти с поверхности воды при аварийных разливах. РНТС «Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов». № 5, М.: ВНИИОЭНГ, 1976.

53. Стоянов Г.И. и др. Вихревая воронка для сбора нефти с поверхности воды. РНТС «Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов». №7, М.: ВНИИОЭНГ, 1973

54. Марков В.И., Степанов Ю.П. Циклон морской санитар. Ж-л «Нефтяник» №2, 1977. с. 29-30.55. Патент Франции №2253879.

55. Минц Д.М. Теоретические основы технологии очистки воды. М.: Стройиздат , 1964. - 156 с.

56. Оводов B.C. Новое в технике безреагентного осветления воды фильтрованием. Обводнение и сельскохозяйственное водоснабжение. Экспресс -информ. Сер. 3. Мелиорация и водное хозяйство, 1973, №3, с. 21 -25.

57. Бабаев И.С. Безреагентные методы очистки высокомутных вод. М.: Стройиздат, 1978. - 80 е., ил.

58. Бочкарев Я.В., Дегтярёв О.В. Водозаборное сооружение. А.С. СССР №489844, Б.И. № 40, 1975.

59. Патент РФ 2217547 Способ регулирования гидравлической структуры потока воды и устройство для его осуществления. / Сафронова Т.П., Дегтярев Г.В., Дегтярёва О.Г. Опубл. в Б.И., 2003, №33

60. Пентегов Н.П. Новая стационарная система самонапорного дождевания -Сельское хозяйство Киргизии, 1973, № 11, с.29 31.

61. Исаев А.С. Механизация сельского и водного хозяйства Киргизии. -Фрунзе: Кыргызстан, 1981. 184 е., ил., табл.

62. Леви И.И. Отстойники и промывные устройства. Госстройиздат, 1938. -112., ил.

63. Демура М.В. Горизонтальные отстойники. Киев: Госстройиздат УССР, 1963. 55 е., черт.

64. Ибад-Заде Ю.А. , Нуриев Ч.Г. Отстойники речных водозаборов. М.: Стройиздат, 1979- 168 с.

65. Соболин Г.В. Защита сооружений на реках и каналах от наносов. Фрунзе: Кыргызстан, 1985.-200 с. ил.

66. Гидротехнические сооружения. / Под ред. Н.П. Розанова. М.: Стройиздат, 1978.-647 е., ил.

67. Данелия И.Ф. Водозаборные сооружения на реках с обильными донными наносами.-М.: Колос. 1964.-336 с.

68. Артамонов К.Ф., Талмаза В.Ф. Борьба с наносами при водозаборе из горных рек. В кн.: Сборник статей советских специалистов на 9 Международном конгрессе по ирригации и дренажу. М., ЦБНТИ, 1975, с. 5 - 15.

69. Скирдов И.В., Пономарев В.Г. Очистка сточных вод в гидроциклонах. -М.: Стройиздат, 1975. 176 с.

70. Поваров А.И. Гидроциклоны. М.: Госгортехиздат, 1961. - 266 с, ил.

71. Поваров А.И., Щербаков А.А. Расчет производительности гидроциклонов. Обогащение руд, 1965, №2, с. 3 - 10.

72. Тарьян Г. Некоторые теоретические вопросы, относящиеся к классифицирующим и обогатительным гидроциклонам. / Пер. ВИНИТИ № 26143/2. -М.: 1962, 25 с.

73. Tarjan G. Beitrag zur Theorie und Praxis Hudrozuklons. Aufbereitungs-Technik. Bd.2, №12,1961.

74. Tarjan G. On the Theory and use of the Hydrocyclone. "Acta Technica", 1953, vol. VII, №3-4.

75. Бредли Д. Определение тангенциальных скоростей в гидроциклонах / Пер. НИИХИММАШ, № 124/67. Дзержинск, 1967. - 44с.

76. Фудзимото Т. Сборная характеристика гидроциклонов. Пер. науч. тр. / Механическое общество Японии, 1957, т. 23, ч. 3, №33, с. 633 - 640.

77. Bredly D., Pulling D. Character of flows in Hydrocyclons and their interpretation in dependence of performance.- "trans. Inst. Chem., Eng.", 1959, vol. 37, №1.

78. Fujimoto T. The flow patterns in the wet cuclone. Gournal of the mining and metallurgical institute of Gapan. Vol. 74, №835, 1958.

79. Акопов М.Г. Основы обогащения углей в гидроциклонах. М.: Недра, 1967.- 176 е., ил.

80. Акопов М.Г., Классен В.И. Применение гидроциклонов при обогащении углей. -М.: Госгортехиздат, 1960. 128 е., ил.

81. Курбатов В.П. К исследованию некоторых конструктивных параметров и технологических условий работы гидроциклона как аппарата для обогащения угольной мелочи в суспензии: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. -Томск, 1959.-20 с.

82. Курбатов В.П. Обогащение мелких труднообогатимых углей в гидроциклоне с применением тяжелой суспензии. Науч. тр. / Свердловский политехнический ин-т, 1959, вып. XXXIII, с.23 - 28.

83. Аспис И.М. Исследование классификации угольных шламов в гидроциклонах в поле слабых центробежных сил: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. Днепропетровск, 1966. - 22 с.

84. Аспис И.М., Безверхий А.А., Андреева В.Я. Изменение технологических показателей низконапорного гидроциклона от угла его наклона к горизонту. Кокс и химия, 1984, №8, с. 10 - 11.

85. Дрисен М.Ж. Теория турбулентного потока в гидроциклоне. Пер. в кн.: Поваров А.И. Применение гидроциклонов на обогатительных фабриках и способ их расчета. Металлургиздат, 1952 - с.63 - 70.

86. Driessen M.G. Theorie de I'ecoulement dans un Cyclone. "Ressume de I'lndustrie Minerale", 1952, vol. 31, №566.

87. Dahlstrom R.A. Cuclone operating factors and capacitiens on coal and refuse slurries Trans. Amer. Inst.Mining Engineering. 184, 331, 1949.

88. Dahlstrom R.A. Cuclone operating factors and refuse slurries. Mining Engineering. №9, 1949.

89. Коган С.З. Гидроциклоны их устройство и расчет. Химическая промышленность, 1956, №6, с.27 - 38.

90. Кутепов A.M., Терновский И.Г. К расчету показателей осветления разбавленных тонкодисперсных суспензий гидроциклонами малого размера. -Химическое и нефтяное машиностроение, 1972, №3,с. 20-23.

91. Гидроциклоны, конструкции и применение. Химическое и нефтеперерабатывающее машиностроение. Обзорная информ., М., 1973,48 с.

92. Bendnarski S. Vergleich der Methoden zur Berechnung von Hydroziklonen. -"Chem Techn.", 1968, Bd.20 №1, S. 12- 18.

93. Moder J., Dahlstrom D. The Separation suspended solids with similar specific gravity on Hydrocyclons. "Chemical Eng. Progress", 1952, v. 48, №2, p. 75 -88.

94. Trawinski H. Zentrofugen und Hydozyklone. "Chemic Ing. Technik", 1967, №23.

95. Trawinski H. Naherungsansatze zur Berechnung wichtiger Betriedsdaten fur Hydrozyklone und Zentrifugen. Chemie Ingenieur Techn. 30. №2, 1958.

96. Pownall J. H. Cyclones in the chemical and process industries. Chemistry and Industry. №17, 1961.

97. Шестов P.H. Гидроциклоны. JI.: Машиностроение, 1967. - 80 е., ил.

98. Мустафаев A.M., Гутман Б.М. Гидроциклоны в нефтедобывающей промышленности. -М.: Недра, 1981.-260 с.

99. ЮО.Шипунова Н.С. Методы расчета гидроциклонов. М.: ЦНИИТЭИ Лег-ПищеМаш, 1971.-78 с.

100. Лапшин А.Л., Шестов P.M. Опыт применения гидроциклонов для выделения жира и отделение кости в производстве жиров. Мясная индустрия СССР, 1961, №2, с.48-50.

101. Ю2.Клячин В.В. Граничная крупность разделения и производительность геометрически подобных гидроциклонов. Известия вузов, Сер. Горный журнал,1964, №12, с.142- 148.

102. Kraetsch D., Pusch G. Erfahrungen mit einer seldsttatigen Regelvorrichtung fur Hydrozyklone. Bergakademie. Bd. 19. №6 1967.

103. Szalay M. Ipari szennyvizek tiszlilasa nyitott hidrociklonnal. "Magyar Epi-toipar", 1962, №6.

104. Ревнивцев В.И., Клячин B.B., Каковский И.А. Методика технологического расчета гидроциклона для классификации песчано-глинистых пульп. -Известия вузов. Сер. Горный журнал, 1962, №4, с.43 -48.

105. Fontein F.J. Wirkung des Hydrozyklons und des Bodensieve a wie deren An-wendungen. Aufbereitungs Tech. Bd. 2, №3. 1961.

106. Ипполитов М.Ф. Применение гидроциклонов для осветления производственных сточных вод. Водоснабжение и санитарная техника, 1958, №12,с.З -6.

107. Жуков А.И. , Скирдов И.В., Пономарев В.Г. Применение гидроциклонов для очистки сточных вод. М., изд-во ВНИИ ВОДГЕО, 1967, вып.20, с.52 -74.

108. Ю9.Найденко В.В Применение математических методов и ЭВМ для оптимизации и управления процессами разделения суспензий в гидроциклонах. -Горький.: Волго-Вятское книжное изд-во, 1976. 287 с.

109. Фоминых A.M. Об очистке воды в сельскохозяйственном водоснабжении. Гидротехника и милиорация, 1963. №6; с. 41 - 44.

110. Blum A. Svenyviztitasi Kioerletik hidrociklonnal, "Hidlol kozlony", 1961, №41.

111. Chaston R. A simple formula for calculating the approximate capacity of a Hydrocyclone. "Bull. Inst. Mining and Metallurgu", 1958, №617.

112. Hunt D.B., Kincannon D.F., Tiederman W.C. The Hydrocyclone for Solids-Liquid separation in Biological Systems. "Water and Sewage Works"< 1972, vol. 119, №5, 92-98.

113. Фоминых A.M. Применение гидроциклонов для грубой очистки речной воды. Водоснабжение и санитарная техника, 1964, № 10. с.32 -33.

114. Кургаев Е.Ф. Основы теории и расчета осветлителей. М.: Госстройиз-дат, 1962. - 164 е., ил.

115. Кургаев Е.Ф., Гаджиев В.Г. Закономерности очистки воды в гидроциклонах. За технический прогресс. Автоматизация и приборостроение, Баку, 1971, №8, с. 18-21.

116. Барский В.Г. Теоретические и эксперементальные исследования гидроциклонов и выявление возможностей их использования в технике очистки воды: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. М., 1964. - 22 с.

117. Svarovsky L. Hydrocyclones In: Solid - Liguit Separation. - London, 1977, p. 101-123.

118. Дегтярев Г.В. Гидроциклонный водозабор для закрытых оросительных систем. Автореф. дисс. . канд. техн. наук. Ташкент. 1985. - 25 с.

119. Дегтярев Г.В. Методы и средства борьбы с нефтяным загрязнением окружающей среды.// Международный сельскохозяйственный журнал 2005 -№5 - С. 58-60

120. Власов С.Ю., Дегтярев Г.В. Совершенствование роторных нефтеловушек. Материалы 5-й региональной научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса». Краснодар, КГАУ, 2003,345с., с. 241 246.

121. Ильинский Н.Ф. Элементы теории эксперимента. Тр.: МЭИ, 1980, 90с.

122. Патент РФ 2190724 Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды. / Дегтярева О.Г., Гетман В.Н., Дегтярев Г.В. Опубл. в Б.И., 2002, №28.

123. Дегтярев Г.В., Свистунов Ю.А. Комплексная механическая очистка вод поверхностного стока. Краснодар: КГАУ, 2004г. - 255 с.

124. Патент РФ 2253715 Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды. / Дегтярев Г.В., Тарасова О.Г., Дегтярева О.Г. Опубл. в Б.И., 2005, №16.

125. Патент РФ 2234570 Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды. / Дегтярев Г.В., Стрельников В.В., Дегтярева О.Г., Опубл. в Б.И., 2004, №23.

126. Дегтярев Г.В., Мирсоянов В.Н. Отходы переработки риса и перспективы их использования в строительстве. /Материалы Международного сборника научных трудов «Использование отходов и местного сырья в строительстве./ Новосибирск. 2001. с. 76 - 77.

127. Патент РФ 2190723 Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды. / Дегтярев Г.В., Дегтярева О.Г. Опубл. в Б.И., 2002, №28.

128. Патент РФ 2228998 Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды. / Дегтярева О.Г., Сафронова Т.И., Дегтярев Г.В., Опубл. в Б.И.,2004, №14.

129. Дегтярев Г.В., Дегтярева О.Г. Анищик Т.А. Способ регулирования сбора нефтепродуктов и устройство для его осуществления. / Заявка на выдачу патента РФ № 2002122485 от 12.08.2002.

130. Справочник по гидравлическим расчетам. Под редакцией П.Г. Киселева. М.: Энергия, 1972.

131. Никольский С.М. Элементы математического анализа. М.: Наука, 1981. - 160с., 65ил.

132. Патент РФ 2228997 Устройство для регулирования сбора нефтепродуктов с поверхности воды. / Дегтярев Г.В., Дегтярева О.Г. Опубл. в Б.И., 2004, №14.

133. Патент РФ 2205260 Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды. / Дегтярев Г.В., Дегтярева О.Г. Опубл. в Б.И., 2003, №15.

134. Патент РФ 2287637 Способ регулирования сбора нефтепродуктов с поверхности воды и устройство для его осуществления / Дегтярев Г.В., Свистунов Ю.А., Дегтярева О.Г. Опубл. в Б.И., 2006, №32.

135. А.С. 1132985 (СССР). Гидроциклон. / Я.В. Бочкарев, Г.В. Дегтярев, К.Т. Андронов, В.Н. Мельниченко, В.А. Катко. Опубл. в Б.И., 1985, №.1.

136. Дегтярев Г.В. Автоматизированный гидроциклонный водозабор осветлитель для закрытых оросительных систем и методика его расчета. Тезисы докладов на Всесоюзной школе по гидравлической автоматизации мелиоративных систем. - Фрунзе, 1979.

137. Гаджиев В.Г. Исследование очистки воды р. Куры в гидроциклонах. -Дис. канд. техн. наук. Баку, 1969. - 160 с.

138. Дитрих Я. Проектирование и конструирование. Системный подход. /Пер.с польского. -М.: Мир, 1981. -456 е., ил.

139. Житянный В.Ю. Теоретические и экспериментальные исследования процессов разделения суспензий с аморфной структурой твердой фазы в напорных гидроциклонах: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. Горький, 1980.-21 с.

140. Клячко В.А., Апельцин И.Э. Очистка природных вод. М.: Стройиздат, 1971.-580 с.

141. Kelsall D.F. Trans. Inst. Chem. Engineering.30.87.130, 1952.

142. Горкин H.A. Коэффициент расхода при истечении затопленной струи из отверстий различной конфигурации. Водоснабжение и санитарная техника, 1968, №2, с. 3-5.

143. А.С. №709181 (СССР). Гидроциклон. / Я.В. Бочкарев, Г. В. Дегтярёв, В.Х. Денисов. Опубл, в Б.И., 1980, №2.

144. А.С. №899149 (СССР). Гидроциклон. / Г.В. Дегтярёв, В.Х. Денисов. -Опубл., в Б.И. ,1982, №3.

145. Дементьев М.А. О гидравлическом расчете напорных взвесенесущих потоков высоких концентраций. Изв. ВНИИГ, 1969, 91, с. 33 - 56.

146. Криль С.И., Делиловский E.JI. Мера локального насыщения потока взвесью и ее связь с объемной концентрацией. в кн.: Гидромеханика, 18. Киев, «Науково думка», 1971, с. 54 - 59.

147. Дегтярев Г.В., Сафронова Т.И., Дегтярева О.Г. Аспекты относительного движения частицы в гидроциклоне. Материалы научной конференции сотрудников ВХиМ КубГАУ, 2002, с. 24 26.

148. Гуськов О.Б., академик Струминский В.В. Динамика дисперсных потоков в присутствии границ. ДАН, 1985, т. 285, №4, с. 832 835.

149. Островский Г.М. Прикладная механика неоднородных сред. С.Петербург, Наука, 2000. 235 с.

150. Каминер А.А., Яхно О.М. Гидромеханика в инженерной практике. Киев, 1987.-218 с.

151. Кульбицкий Ю.Н., Струминский В.В. Общее решение задачи о гидродинамическом взаимодействии N частиц. «Механика неоднородных и турбулентных потоков». М., 1989, с. 174 - 177.

152. А.С. 850229 (СССР) Способ автоматического управления гидроциклоном / О.Н. Тихонов, П.В. Кузнецов, Е.Е. Андреев. Опубл. в Б.И., 1981, №28.

153. А.С. №542561 (СССР) Устройство для автоматического регулирования работы гидроциклона. / О.И. Горошин, A.M. Романюха и В.Я. Хавин -Опубл. в Б.И., 1977, №2

154. А.С. № 839566 (СССР) Способ автоматического управления процессом разделения в гидроциклоне. / В.П. Хорольский и J1.P. Тисменецкий. -Опубл. в Б.И., 1981, №23.

155. А.С. № 549177(СССР) Устройство для автоматического регулирования процесса разделения твердой фазы в буровом растворе. / У.Д. Маладжанов и др. Опубл. в Б.И., 1977, №9.

156. А.С. 194665 (СССР) Способ автоматического регулирования работы гидроциклона. / М.Ф.Локонов и др. Опубл. в Б.И, 1967, №9.

157. Хан Г.А. Автоматизация процессов обогащения. М: Недра, 1964. - 372 е., ил.

158. Дегтярев Г.В. Способ автоматического регулирования работы низконапорного гидроциклона. Тезисы докладов на Всесоюзной школе по гидравлической автоматизации мелиоративных систем. - Фрунзе, 1979.

159. Дегтярев Г.В. Способы автоматического регулирования работы гидроциклонных осветлителей. Тезисы докладов на Всесоюзной научно-технической конференции «Автоматизация гидромелиоративных систем». -Фрунзе, 1981.

160. Дегтярев Г.В. Система гидроциклонной подготовки воды с управляемыми аппаратами. //Информационный листок №73 (4748)./ Кырг НИИНТИ. 1991.

161. А.С. 766654 (СССР) Способ автоматического регулирования работы гидроциклона / Я.В. Бочкарев, Г.В. Дегтярёв, В.Х. Денисов. Опубл. в Б.И., 1980, №36.

162. А.С. 822913 (СССР) Способ автоматического регулирования работы гидроциклона. / Я.В. Бочкарев, Г.В. Дегтярёв, В.Х. Денисов. Опубл. в Б.И., 1981, №15.

163. А.С. 940865 (СССР) Способ автоматического регулирования работы гидроциклона. / Г.В. Дегтярёв. Опубл. в Б.И., 1982, №25.

164. А.С. 1088811 (СССР) Способ автоматического управления работой вакуумного гидроциклона. / Я.В. Бочкарев, Г.В. Дегтярев, В.Е. Плеханов и В.П. Дегтярев. Опубл. в Б.И., 1984, №16.

165. А.С. 1152663 (СССР) Способ управления работой гидроциклона. / Я.В. Бочкарев, Г.В. Дегтярев и др. Опубл. в Б.И., 1985, №5.

166. Патент РФ 2170622 Способ регулирования работы гидроциклона и устройство для его осуществления. / Г.В. Дегтярев, О.Г. Дегтярева. Опубл. в Б.И., 2001, №20.

167. Патент РФ 2179482 Способ регулирования работы гидроциклона и гидроциклон. / Г.В. Дегтярев и О.Г.Дегтярева Опубл. в Б.И., 2002, №5.

168. Патент РФ 2218995 Способ регулирования работы гидроциклона и устройство для его осуществления. / Г.В. Дегтярев, Т.И. Сафронова, О.Г. Дегтярева, Д.В. Барабаш Опубл. в Б.И., 2003, №35.

169. Дегтярев Г.В., Свистунов Ю.А. Методы и технические средства очистки вод поверхностного стока от грубодиспергированных примесей. Изв. вузов. Сев. Кавк. регион. Техн. наук. - 2005. - Приложение №3. С. 158 — 165

170. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. -М.: Мир, 1972, 380с.

171. Клайн Д.С. Подобие и приближенные методы. -М.: Мир, 1978, 302с.

172. Веников В.А. Теория подобия и моделирования. М.: Высшая школа, 1976, 479с.

173. Тьюки Д.В. Анализ результатов наблюдений. -М.: Мир, 1981, 693с.

174. Голушкин А.И., Зотов Ю.Н., Шикунов Ю.А. Оперативная обработка экспериментальной информации. -М.: Энергия, 1972. 241с.

175. Дегтярев Г.В. Статистические математические модели процессов в низконапорных гидроциклонах в зависимости от конструктивных и технологических факторов/ Г.В. Дегтярев// Тр./ КубГАУ. 2006. - Вып. №3. - С. 202-211.

176. Поллард Дж. Справочник по вычислительным методам статистики. / Под общей редакцией Е.М. Четыркина. М.: Финансы и статистика, 1982. -344с., ил.

177. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. -М.: Мир, 1981, т. 1 и т. 2. 520с., ил.

178. Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента: Учебное пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1983. - 248с., ил.

179. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1985. - 136 с.

180. Мюллер П. и др. Таблицы по математической статистике. М.: Финансы и статистика, 1982. - 278 е., ил.

181. Горский В.Г., Адлер Ю.П., Талалай A.M. Планирование промышленных экспериментов.-М.: Металлургия, 1978, 112с.

182. Bradly D. The industrial chemist 34, September, 473, 1958.

183. Терновцев B.E., Пухачев B.M. Очистка промышленных сточных вод. -Киев. Будивильник, 1986. 120с.: ил.

184. Дегтярев Г.В. Производственные исследования гидроциклонов-осветлителей оросительной воды. //Локальные системы автоматизации в мелиорации./ КиргСХИ. Фрунзе. 1986.

185. Дегтярев Г.В. Производственные исследования гидроциклонов-осветлителей оросительной воды. //Локальные системы автоматизации в мелиорации./ КиргСХИ. Фрунзе. 1988.

186. Щедрин В.Н. Перспективные направления развития дождевальной техники/ В.Н. Щедрин, А.В. Колганов, Ю.Ф. Снипич// Научно-практический ж-л «Вопросы мелиорации». 2003. №3-4. - С. 105-112.

187. Бочкарев Я.В., Дегтярев Г.В. Опыт применения низконапорных гидроциклонов-осветлителей оросительной воды. Экспресс информ. - М.:

188. ЦБНТИ Минводхоза СССР, 1984. 8 е., 5 ил.

189. Дегтярев Г.В. Технологические схемы подготовки оросительной воды гидроциклонами. Информационный листок № 7(3412). - Фрунзе, 1984. -4 с. - /Кирг.ИНТИ/.

190. Уемов А.И. Системный подход и общая теория систем. М.: Мысль, 1987.-272с.

191. А.С. 1114730 (СССР) Способ автоматического регулирования гидравлической структуры потока и устройство для его осуществления / Г.В. Дегтярев, К.Т. Андронов. Опубл. Б.И., 1984, №35.

192. Дегтярев Г.В. Регулирование гидравлической структуры потока при водозаборе на внутрихозяйственной сети. //Тезисы докладов. //Проблемы научного обеспечения повышения эффективности сельскохозяйственного производства./Бишкек. 1992.

193. Дегтярев Г.В. Способы и устройства регулирования гидравлической структуры потока при водозаборе// Тезисы докладов юбилейной научной конференции, посвященной 60-летию образования Кирг СХИ./ Бишкек. 1992.

194. Гидротехнические сооружения. Под ред. Н.П. Розанова. М.: Стройиздат, 1978.

195. Бекбутов А.К. Энергетические ресурсы оросительных систем Азербайджан. Автореф. дисс. канд. тех. наук. - Баку, 1968. - 21 с.

196. Дегтярев Г.В., Дегтярева О.Г. К расчету роторной нефтеловушки. / Материалы второй региональной научно-практической конференции «Научное обеспечение агропромышленного комплекса». Краснодар. КубГАУ, 2001. -с. 119-121.

197. Дегтярев Г.В., Свистунов Ю.А. Комплексная механическая очистка вод поверхностного стока на основе центробежной сепарации.// Международный сельскохозяйственный журнал. 2005 - №4 - С.55 - 57.

198. Ольгаренко В.И., Чуприн И.А., Иоффе П.В. Ремонтные работы на оросительных системах. М.: Колос, 1976. 64 е., ил.

199. Ольгаренко В.И. и др. Эксплуатация гидромелиоративных систем. М.: Колос, 1983.-280 е., ил.

200. Дегтярев Г.В. Технологическое обоснование систем канализации и очистки дождевых вод в курортных зонах. / Сборник научных трудов КГАУ. Выпуск 396. Краснодар. 2002. с. 60 - 64.

201. А.С. 642423 (СССР) Устройство для промывки наносов / Я.В. Бочкарев, Г.В. Дегтярев. Опубл. в Б.И.,1979, №2.

202. А.С. 1051159 (СССР) Устройство для промывки наносов / Дегтярев Г.В. -Опубл. в Б.И., 1983, №40.

203. А.С. 1275383 (СССР) Регулятор расхода. / С.Г. Кунченко, Г.В. Дегтярев. -Опубл. в Б.И., 1986, №45.

204. А.С. 1330611 (СССР) Устройство для регулирования уровня воды в бьефе гидротехнического сооружения (его варианты). / С.Г. Кунченко, Г.В. Дегтярев. Опубл. в Б.И., 1987, №30.

205. Волосухин В.А. Тканевые сооружения мелиоративных систем. Автореф. дисс. . докт. техн. наук. Москва. 1995. - 67с.

206. Патент РФ 2005846 Способ регулирования гидравлической структуры потока воды у циркуляционного порога речного водозаборного сооружения и устройство для его осуществления. / Дегтярев Г.В., Дегтярева Е.Г. -Опубл. в Б.И., 1994, №1.

207. Патент РФ 2177524 Устройство для регулирования гидравлической структуры потока воды. / Дегтярев Г.В., Дегтярева О.Г. Опубл. в Б.И., 2001, №36.

208. Скобельцын Ю.А., Гумбаров А.Д., Скобельцын А.Ю. Конструкции систем микроорошения и их гидравлический расчет. Краснодар, КубГАУ, 1999.- 124 е., ил.

209. Скобельцын Ю.А., Гумбаров А.Д., Чаусов В.М., Скобельцын А.Ю. Водо-сберегающие оросительные мелиорации. Краснодар, КубГАУ, 1998. -124 е., ил.

210. Скобельцын Ю.А., Гумбаров А.Д., Сенчуков Г.А. Мелкодисперсное дождевание сельскохозяйственных культур. Краснодар, КубГАУ, 1990. - 126 е., ил.

211. Скобельцын Ю.А., Кузнецов Е.В. Методика гидравлического расчета систем капельного орошения./ Сб. научн. тр. КСХИ. Вып. 244 (272). Краснодар. 1984.-с. 3-12.

212. Дегтярев Г.В., Братошевская В.В., Мирсоянов В.Н. Разработка и исследование арболита и композиционных фильтрующих элементов на основе рисовой лузги./ Сборник материалов 6 Международной научно-практической конференции. Пенза, 2002. с. 144 - 147.

213. Патент РФ 221559 Гидроциклон (Варианты). / Дегтярев Г В., Дегтярева О.Г., Айвазов Д.Л. Опубл. в Б.И., 2003, №31.

214. Дегтярев Г.В., Свистунов Ю.А. Низконапорные гидроциклоны осветлители вод поверхностного стока. Краснодар: КГАУ. - 2004. - 255 с.

215. А.С. 1221640 (СССР) Регулятор уровня воды в бьефах гидротехнических сооружений. / Кибальников С.В., Трифонов Н.Г., Дегтярев Г.В. Опубл. в Б.И., 1986, №12.

216. А.С. 1283715 (СССР) Регулятор уровня для трубчатых водовыпусков (его варианты)./ Кунченко С.Г., Дегтярев Г.В. Опубл. в Б.И., 1987, №2.

217. А.С. 1315951 (СССР) Регулятор уровня воды в бьефах гидротехнических сооружений./ Дегтярев Г.В., Кунченко С.Г., Дегтярев В.П., Кибальников С.В., Трифонов Н.Г., Опубл. в Б.И., 1987, №21.

218. Указ Президента РФ от 4 февраля 1994 г. №236 «О государственной стратегии Российской Федерации по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития» и приложение к нему// Собрание актов Президента и Правительства РФ. 1994. №6. Ст. 436.

219. Указ Президента РФ от 1 апреля 1996 г. №440 «О концепции перехода Российской Федерации к устойчивому развитию» и приложение к нему// Собрание законодательства РФ. 1996. №15. Ст. 1572.

220. Экологическая доктрина Российской Федерации// Строительная газета. 2002. №34 39.

221. Букс И.И., Фомин С.А.Экологическая экспертиза и оценка воздействий на окружающую среду (ОВОС), Кн. 1 -М., изд. ИМНЭПУ, 1999.

222. Экологические технологии управления природообустройством. Методические указания ВГСА, г. Волгоград, 2002.

223. Экология (под ред. Денисова В.В.), учебный курс Ростов-на-Дону, изд. МаРт, 2002.

224. Комментарии к Федеральному закону «Об экологической экспертизе» -М., Бек, 1999.

225. Хотулева М.В., Черп О.М. Как организовать общественную экологическую экспертизу. Рекомендации для общественных организаций. М., Эко-лайн, 1996.

226. Москаленко А.П. Экономика природопользования и охраны окружающей среды. Ростов-на-Дону, изд. МаРт, 2002.

227. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов мелиорации сельскохозяйственных земель (РД АБК 3.00.01.003 -03).-М., 2003.- 130 с.h=24h=25опыт 2

228. Рисунок А1 Траектория движения меток с пленкой нефтепродуктов (синяя метка по фронту нефтеловушки)h=2.5h=2.4о

Информация о работе

Дегтярев, Георгий Владимирович
доктора технических наук
Краснодар, 2006
ВАК 06.01.02

Диссертация

Технологии и средства механической очистки вод малых поверхностных водотоков для орошения - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы