Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

Диссертационная работа:

Касаткин Андрей Валерьевич. Разработка метода очистки поверхностного стока с проезжей части автомобильных дорог : Дис. ... канд. техн. наук : 05.23.11 Москва, 2006 156 с. РГБ ОД, 61:06-5/2009

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 9

1. Обзор литературы 11

1.1. Анализ состояния проблемы 11

  1. Характеристика загрязняющих веществ поверхностного стока с проезжей части автомобильных дорог 15

  2. Факторы, влияющие на уровень загрязнения поверхностного стока

с проезжей части автомобильных дорог 19

  1. Оценка уровня воздействия автомобильной дороги на водные объекты 20

  2. Анализ механизмов трансформации загрязняющих веществ в полосе отвода автомобильной дороги 25

  3. Анализ существующих методов очистки поверхностных сточных

вод 35

1.7. Постановка задач исследования 66

2. Теоретическое обоснование процесса очистки поверхностного стока с
автомобильных дорог в дорожном водоочистном сооружении 68

2.1. Влияние состава транспортного потока на биоразлагаемость смеси
нефтепродуктов в поверхностном стоке с автомобильных дорог 71

2.2. Математическая модель биоразложения адсорбированных
нефтепродуктов в дорожном водоочистном сооружении 72

  1. . Возможности, допущения и ограничения модели биоразложения 73

  2. . Математическое построение модели 75

2.3. Инженерная методика определения основных геометрических
параметров модуля биологической очистки дорожного водоочистного
сооружения 82

3. Экспериментальная часть 86

  1. Изучение степени биодеградации смазочных материалов под действием углеводородокисляющих бактерий 90

  2. Изучение адгезии микроорганизмов на пористом носителе дорожного водоочистного сооружения 96

  3. Определение эффективности очистки поверхностного стока с автомобильных дорог от нефтепродуктов биологическим модулем и скорости регенерации сорбционной загрузки 98

  4. Изучение устойчивости микроорганизмов к противогололедному реагенту 105

3.5. Определение сорбционных свойств цеолита по

противогололедному реагенту 107

4. Обобщение результатов теоретических и экспериментальных исследований.

ПО

4.1. Анализ возможности применения дорожных водоочистных
сооружений, оборудованных модулем биологической очистки, в
различных климатических условиях и при различных параметрах стока 112

4.2. Выбор параметров модуля биологической очистки для различных
регионов Российской Федерации и рекомендации по определению мест

расположения дорожных водоочистных сооружений 118

Основные результаты и выводы 137

Литература 139

Условные обозначения

а - удельная адсорбция, кг/кг;

ае - предельная насыщенность сорбента, равновесная с концентрацией

(устанавливается по экспериментальной изотерме сорбции), кг/кг; amax~ максимальная емкость сорбента, определяемая экспериментально, г/м3; amjn - минимальная емкость сорбента, определяемая экспериментально, г/м3; agr - коэффициент скорости роста, зависящий от температуры среды; b - коэффициент эндогенного разложения; В - ширина отстойника, м. Cat0 - аттестованное значение концентрации нефтепродуктов в контрольном

образце, мг/л; Q - концентрация i-x бактерий в основной жидкости;

Сра-равновесная концентрация адсорбированного вещества на сорбенте, кг/кг; Сн - начальная концентрация сорбируемого вещества в сточной воде, кг/м3 C„g - концентрация сорбируемого вещества в сточной воде до очистки, г/м3; CKg - концентрация сорбируемого вещества в сточной воде после очистки, г/м ; Спои - начальная концентрация нефтепродуктов в образце, мг/г; Ckoii - конечная концентрация нефтепродуктов в образце, мг/г; Сизм - концентрация НП в гексановом растворе, измеренная на приборе, мг/дм3; Сх - концентрация НП в растворе холостой пробы, мг/дм3; Сд - добавка нефтепродуктов, мг/г;

Са - концентрации противогололедного реагента в сточных водах, мг/л; Cnw - начальная концентрация нефтепродуктов в воде, мг/мл; Ckw - конечная концентрация нефтепродуктов в воде, мг/мл; Cads.t - экспериментально установленное значение концентрации

нефтепродуктов в сорбенте в момент времени t, мг/г; Qi.ads - экспериментально установленная начальная концентрация

нефтепродуктов сорбенте, мг/г; Сг - концентрация нефтепродуктов в поверхностном стоке с автодорог

различных категорий, мг/л; Cw - концентрация нефтепродуктов в пробе воды, мг/мл; Dd - допускаемые расхождения между результатами анализа одной и той же

пробы, мг/г; Ef - коэффициент потребления компонента j для реакции биоразложения в

метаболической комбинации ijk (масса компонента j/на массу

потребленного субстрата); F - площадь фильтра, м2; Fr - площадь водосбора, м ; Fbio - площадь биологического модуля, м2; Н- глубина проточной части отстойника, м; Hads - высота слоя сорбента, м; HadS.r - высота резервного слоя сорбента, м; hac - высота активного слоя сорбента в биологическом модуле, м.

he - эмпирическая константа;

hc - высота жидкости в цилиндре, мм;

Ныо - высота слоя сорбента в биологическом фильтре, м;

hpre - количество осадков за год, м;

I* - константа замедления для ih ингибирующих компонентов в

метаболической комбинации ijk; igr - коэффициент скорости роста, зависящий от содержания

противогололедного реагента в сточных водах; kabio - коэффициент абиотических реакций первого порядка; Кд - константа полунасыщения Моно для акцептора электронов] в

метаболической комбинации ijk; К'^п - константа полунасыщения Моно для питательных веществ] в

метаболической комбинации ijk; Kf - константа полунасыщения Моно для восстановительной способности в

метаболической комбинации ijk; Kf - константа полунасыщения Моно для субстрата в метаболической

комбинации ijk (масса субстрата веществ/объем водной фазы); к - коэффициент массопереноса; Kv- коэффициент использования объема отстойника; Kads.c- адсорбционная константа распределения сорбата между сорбентом и

раствором; kz - коэффициент защитного действия, определяемый экспериментально; Kad- коэффициент сорбции; K-m.ads - коэффициент, характеризующий степень адсорбции данного вида

микроорганизмов на определенном сорбенте или ином пористом носителе,

определяемый экспериментально; Кг - разбавление экстракта (соотношение объемов полученного разбавленного

экстракта и аликвотной порции исходного); Ко - норматив оперативного контроля погрешности, мг/г; Ki - разбавление экстракта (соотношение объемов мерной колбы и аликвотной

порции экстракта); К - норматив контроля погрешности, мг/дм3;

Котн - относительное значение норматива оперативного контроля погрешности; 1 - расчетная длинна отстойника, мм;

М - масса нефтепродуктов, поступающих с участка автомобильной дороги, г/м mk - масса единичной бактериальной колонии; m - масса навески почвы, г;

N - концентрация лимитирующих питательных веществ; пь - коэффициент, характеризующий биоразлагаемость нефтепродукта; пс - эмпирический коэффициент, зависящий от агломерации взвешенных

веществ, определяется в соответствии со СНиП 2.04.03-85; пе - эффективность отделения нефтепродуктов, в долях единицы;

nmix - коэффициент, характеризующий биоразлагаемость смеси

нефтепродуктов; Pj - доля j-ro нефтепродукта в смеси нефтепродуктов (в долях единицы); Q - максимальный расход сточных вод, м3/ч;

Si - насыщение водной фазой (объем водной фазы/на единицу объема поры); Sx - насыщение водной фазы биомассой; S - концентрация нефтепродуктов в водной фазе;

S - концентрация нефтепродуктов в фиксированной биомассе;

sc - фоновая концентрация нефтепродуктов в адсорбенте, мг/г;

Sf - концентрация нефтепродуктов в сорбенте биологического модуля в момент

времени t, мг/г; Sro - начальная концентрация нефтепродуктов в сорбенте, мг/г; sa - максимально возможная концентрация нефтепродуктов в адсорбенте

биологического модуля, которая может быть биоразложена за период

положительных температур, мг/г; t - время; TJk - трансформационная емкость;

Тс - трансформационная емкость;

thc - продолжительность отстаивания в цилиндре при высоте слоя жидкости hc,

соответствующая требуемому эффекту осветления, с; tads - необходимая продолжительность работы адсорбера, ч; td - время, сутки; tcr - время, необходимое для полной регенерации адсорбента биологического

модуля от адсорбированных нефтепродуктов, сутки; tav - средняя температура периода положительных температур, С; t4av - средняя температура периода четырех наиболее теплых месяцев в году,

С; te - температура среды, С; tz - продолжительность защитного действия насыпного адсорбционного

фильтра, ч; и0 - гидравлическая крупность частиц, мм/с; v - скорость течения воды в отстойнике, мм/с; Vf- скорость фильтрования, м/ч; Vr - конечный объем гексанового раствора, дм3; Vre - объем гексана, взятый для экстракции, см3; Vp - объем пробы, см3; Vs - количество вещества, задерживаемого насыпным адсорбционным

фильтром, кг; W0 - масса нефтепродуктов, поступивших в биологический модуль, кг; Хк - концентрация нефиксированного биологического вида к;

Хк - концентрация фиксированного биологического вида к; X - концентрация нефиксированной биомассы в водной фазе;

X - концентрация фиксированной биомассы; масса зафиксированных клеток в

объеме водной фазы; Хь - концентрация биомассы в микробиологическом препарате, КОЕ/мл; Xf- концентрация биомассы в сорбенте в момент времени t, КОЕ/г; х - концентрация биомассы в сорбенте в момент времени to, КОЕ/г; Хт - содержание нефтепродуктов в пробе почвы, мг/г; Xi -результат анализа рабочей пробы, мг/г; Хг - результат анализа этой же пробы, полученный другим аналитиком с

использованием другого набора мерной посуды и других партий

реактивов, мг/г; Xav- среднее арифметическое Х\ и Х2, мг/г; Хт0 - концентрация нефтепродуктов в гексановом экстракте пробы, измеренная

на приборе, мг/дм3; Ха - результат анализа контрольного образца, мг/дм3; Xai - результат анализа контрольного образца с добавкой, мг/дм3; Y^k - коэффициент отдачи для компонента і при j - основанном метаболизме

бактериями к; zbio - эффективность биоразложения нефтепродуктов микроорганизмами, %; zw - эффективность очистки воды от нефтепродуктов биологическим фильтром,

%;

zads - эффективность биоразложения адсорбированных нефтепродуктов, %.

Греческие символы

а - коэффициент, учитывающий влияние среднемесячной температуры t^pH"ec';

Р - площадь поверхности единичной колонии;

Рк- площадь поверхности единичной колонии биологического вида к,

доступная для массопередачи; є - пористость сорбента (в долях единицы); г) - доля легколетучих фракций от общего объема нефтепродуктов в сточных

водах,%; ц.^ - максимальный специфический темп роста для метаболического

соединения ijk; д. - коэффициент характеризующий доступность адсорбированных

нефтепродуктов в качестве основного субстрата для микроорганизмов; со - вертикальная составляющая скорости движения воды в отстойнике,

зависящая от расчетной скорости; р - насыпная плотность сорбента, г/м3; 8ха> 5xai - относительные значения характеристики погрешности измерения для

исходной пробы и пробы с добавкой, %; 5j - характеристика погрешности измерения концентрации нефтепродуктов в

почве и сорбенте для доверительной вероятности Р = 0,95, %;

82 - характеристика погрешности измерения концентрации нефтепродуктов в

воде для доверительной вероятности Р = 0,95, %;

т - потеря времени защитного действия;

Ат - время, в течение которого концентрация вещества в фильтрате изменяется

от концентрации сорбата при допустимом проскоке Сд до Сн; Аха и Axai - характеристика погрешности измерения для исходной пробы и

пробы с добавкой, мг/г; т0 - время осаждения частицы в отстойнике, ч; те - время пребывания элемента потока в аппарате, ч; тп- момент появления сорбата в фильтрате, ч;

Введение к работе:

Актуальность работы.

Рост автомобилизации, который наблюдается в России, привел к повышению антропогенной нагрузки на окружающую среду. Одно из основных негативных воздействий пришлось на гидросферу, в виде поверхностных вод, загрязненных взвешенными веществами и нефтепродуктами, стекающих с автомобильных дорог.

Сброс поверхностных сточных вод с автомобильной дороги с высокой интенсивностью движения в водный объект или непосредственно на ландшафт может привести к нарушению равновесия придорожной экосистемы вследствие изменения состояния почвенного покрова, геохимических свойств почвы. В почве устанавливается новое динамическое состояние, параметры которого сильно отличаются от исходных.

Сложности использования очистных сооружений индустриального типа для очистки поверхностных сточных вод с автомобильных дорог, обусловленные разницей в характеристиках стоков и условий эксплуатации индустриальных и дорожных очистных сооружений, сделали необходимой разработку специальных дорожных водоочистных сооружений.

Для очистки сточных вод с автомобильных дорог наиболее эффективными являются сооружения, основанные на процессах отстаивания, сорбции и биологической очистки, при условии, что аппаратное оформление очистных сооружений, основанных на этих методах, не требует подвода электроэнергии из вне, а также постоянного контроля со стороны обслуживающего персонала.

В связи с этим, исследование процессов очистки поверхностного стока с автомобильной дороги от нефтепродуктов с использованием дорожных водоочистных сооружений, основанных на физико-химических и биологических методах очистки, является актуальной проблемой.

Цель работы. Разработка эффективного, экологически безопасного метода очистки поверхностного стока с проезжей части автомобильных дорог, загрязненного нефтепродуктами, в полной мере учитывающего особенности дорожной индустрии.

Подобные работы
Ли Ен Бом
Разработка метода проектирования железной дороги по цифровой модели местности
Хвоинский Леонид Адамович
Исследование и разработка методов обеспечения устойчивости дорожных конструкций автомобильных дорог Западной Сибири : На примере II, III и IU дорожно-климатических зон
Катасонов Максим Викторович
Исследование влияния искусственных неровностей проезжей части автомобильных дорог на режимы и безопасность движения
Ахмедова Рекият Курбалиевна
Обоснование ширины проезжей части и обочин при реконструкции горных дорог
Зубихин Антон Владимирович
Разработка и обоснование технологии ремонта асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог модифицированным цементобетоном
Вишневский Александр Витальевич
Разработка технологии ремонта поверхностного слоя цементобетонных покрытий автомобильных дорог в условиях сурового климата
Титов Евгений Юрьевич
Разработка методов оценки и способов снижения уровней вибраций сооружений вблизи метрополитенов и железнодорожных трасс
Пахомов Анатолий Алексеевич
Разработка методов и средств измерений расчетных параметров дорожных одежд
Ежова Светлана Владимировна
Разработка технологии изготовления железобетонных плит методом непрерывного вакуумного прессования для лесовозных автомобильных дорог
Кузнецов Леонид Петрович
Разработка принципов и формализованных методов построения эргатических систем управления технологическими процессами на сортировочных станциях и участках железных дорог

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net