Механические методы в очистке сточных вод, загрязнённых нефтепродуктами, в агроинженерных системах

органа зависит от Р10 почти линейно и линейно убывает с ростом 6. При этом:

P - P

-4,0 Гп

Pu

<< 1,

т.е. давление в камере рабочего органа мало отличается от давления в ней при отсутствии утечки.

Выводы. Результаты решения указывают на то, что на утечку давления из камеры рабочего органа одинаково влияют уменьшение частоты, эффективного объёма камеры рабочего органа и увеличение площади отверстия утечки. Последнее требует уточнения, поскольку с изменением формы и размеров отверстия утечки одновременно изменяется и коэффициент трения 50. Для уточнения зависимости 50 от Б0 отверстия утечки можно воспользоваться некоторыми данными, полученными для стационарных потоков [10], которые необходимо дополнить хозяйственными исследованиями.

Установленная зависимость от частоты / указывает на то, что если в камеру рабочего органа подвести переменное давление, в спектре которого

присутствуют высшие гармоники, что практически везде имеет место, то в результате утечки они окажутся в ещё большей степени представленными в спектре, вследствие большего понижения основной частоты.

Литература

1. Сельское хозяйство Республики Казахстан: статист. сб. / Государственный комитет Республики Казахстан по статистике и анализу. Алматы: Казинформцентр, 2002. 195 с.

2. Домохозяйства Республики Казахстан. Ч. 1. Статистический справочник / Под ред. А.А. Смаилова. Алматы, 2000. 299 с.

3. Сельское, лесное и рыбное хозяйство / Агентство Республики Казахстан по статистике. Серия 3. Алматы, 2002. С. 3—9.

4. Альсеитов Г.С., Исинтаев Т.И. Технологии и технические средства в молочном животноводстве региона Северного Казахстана. Аналитический обзор. Костанай, 2000. 37 с.

5. Министерство сельского хозяйства России. Официальный интернет-портал. [Электронный ресурс]. URL:// http://www. mcx.ru/documents/document/v7_show/35606.133.htm.

6. Боташева Л.Х. Повышение эффективности производства молока на основе совершенствования племенной работы в скотоводстве. М., 2006. 199 с.

7. Карташов Л.П., Соловьёв С.А. Повышение надёжности системы «человек — машина — среда». Екатеринбург, 2000.

8. Атыханов А.К., Исинтаев Т.И., Хасенов Н.С. Заключение о выдаче инновационного патента на изобретение. Заявка № 2010/0235.1 от 25.02.2010 г.

9. Стретт Дж. Теория звука. 2-е изд. М., 1955.

10. Идельчик И.Е. Гидродинамические сопротивление. М., 1994.

Механические методы в очистке

сточных вод, загрязнённых нефтепродуктами,

в агроинженерных системах

Т.А. Гамм, д.с.-х.н., профессор, С.В. Шабанова, к.т.н., М.Ю. Гарицкая, к.т.н., Р.Н. Касимов, к.тн, Е.А. Сердюкова,

магистрант, ФГБОУ ВО Оренбургский ГУ

Ежегодно в Российской Федерации на предприятиях различных отраслей, в том числе и агропромышленного комплекса, образуется более 1800 т сточных вод, загрязнённых нефтепродуктами. Такие стоки оказывают негативное влияние на окружающую среду, вызывая деградацию естественных экосистем, подавляя рост растительности и провоцируя различные виды мутации у живых организмов.

Одним из источников загрязнения экосистем нефтепродуктами являются отходы, образованные при бурении нефтяных скважин. Эти отходы представляют собой смесь отработанных буровых растворов, горных пород, песка, глины. За счёт адсорбции на поверхности частиц шлама химических реагентов, используемых для обработки буровых растворов, они проявляют ярко выраженные загрязняющие свойства. Большинство химических реагентов, применяемых при бурении скважин, добыче и подготовке нефти и газа, сами добываемые углеводороды и примеси к ним являются веществами, вредными для человека и экосистем в целом.

Отходы бурения складируются в шламовых амбарах. Строительство на буровой амбаров-накопителей практически заключается в выемке

определённого объёма грунта и обваловании полученного котлована. Гидроизоляция дна и стенок амбара не производится. При такой конструкции избежать фильтрации жидкой фазы и попадания её на окружающий ландшафт практически невозможно [1]. После наполнения шламового амбара в настоящее время его засыпают землёй или в лучшем случае цементируют.

При бурении скважин задача очистки шламов от экологически опасных буровых отходов является наиболее актуальной. Объёмы отходов нефтепродуктов и нефтяных загрязнений, скопившиеся на отдельных объектах, составляют десятки и сотни тысяч кубометров. Таким образом, они часто являются постоянно действующими источниками загрязнения экосистем [2].

Для Оренбургской области добыча и переработка углеводородов является ведущей отраслью экономики. В области добывают более 22,8 млн т нефти, более 20 млрд м3 газа, что составляет соответственно 3,8 и 3,2% от добычи по стране. Таким образом, проблема очистки сточных вод, образованных в процессе бурения и складируемых в шламовых амбарах, является актуальной. Для её решения необходимо исследовать каждый этап очистки и обезвреживания сточных вод, улучшать уже имеющиеся варианты или разрабатывать новые, стремясь к достижению максимальной эффективности.

Цель исследования — изучение эффективности использования механических методов в сочетании с изменением температуры (термический метод) сточной воды для очистки сточных вод, загрязнённых нефтепродуктами.

Для осуществления данной цели решались следующие задачи:

— провести поэтапную очистку сточных вод, используя механические методы в сочетании с изменением температуры исследуемой воды;

— провести оценку эффективности очистки по химическим, органолептическим показателям и фитотоксичности.

Материал и методы исследования. Механическая очистка является самым дешёвым методом борьбы с нефтяными загрязнениями воды. Эффективность данного метода невысока и составляет 40—60%. В ряде случаев, когда наибольший вклад в нефтяное загрязнение вносит плавающая нефть и/или нефтешламы, степень очистки достигает 90—95%. В случае, когда основная масса загрязнителя состоит из растворённой и эмульгированной нефти, применение данного метода очистки нецелесообразно. Но чаще всего механическая очистка служит первой ступенью очистки для выделения из сточных вод нерастворённых минеральных и органических примесей, после чего используют методы более глубокой очистки [3, 4]. Для выделения грубоди-спергированных частиц нефти и нефтепродуктов при концентрации их в сточной воде более 100 мг/л применяют нефтеловушки, в которых в процессе отстаивания за счёт разности плотности нефти и воды происходит их разделение. Нефть всплывает на поверхность, а содержащиеся в сточной воде минеральные примеси оседают на дно нефтеловушки [3]. Значительное влияние на эффективность работы оказывает температура воды [5]. Чаще всего

температуру воды увеличивают для уменьшения вязкости очищаемых сточных вод. Нефтеловушки применяются повсеместно как локальные очистные сооружения и в комплексе с другими устройствами, предназначенными для очистки сточных вод [6].

Фильтрование сточных вод применяется для выделения из них тонкодиспергированных веществ (масел, смол, волокон, пыли и т.п.), удалить которые путём отстаивания не удаётся. В качестве фильтрующего материала могут быть использованы кварцевый песок, дроблёный гравий, коксовая мелочь, а также все виды газифицируемого твёрдого топлива (бурый уголь, торф, древесина, горелые породы) [7, 8].

Методика эксперимента состоит в следующем: для осуществления очистки сточных вод были составлены три основные технологические схемы (рис. 1-3).

Для каждой из трёх технологических схем проводилось предварительное отставание сточных вод. Фильтрование в каждой технологической схеме производилось по четырём вариантам, в зависимости от загрузок фильтров: I вар. — песок (П); II — уголь древесный (У); III — тканевый (синтепон) (Т); IV — комбинированный (К) (рис. 4).

Преимуществами выбранных загрузок является доступность и возможность многоразового использования.

Результаты исследования. Объектом исследования являлась сточная вода, образованная при бурении нефтяных скважин, расположенных на территории Оренбургской области. Для исследования была взята проба буровой сточной воды с усреднённым химическим составом из шламового амбара, куда сбрасываются стоки, образующиеся на разных этапах бурения. Химический состав пробы представлен в таблице 1.

Рис. 1 - Технологическая схема № 1

Рис. 2 - Технологическая схема № 2

Рис. 3 - Технологическая схема № 3

Очищенная вода Рис. 4 - Схема комбинированного фильтра

Рис. 5 - Эффективность очистки сточных вод от нефтепродуктов

1. Химический состав исследуемой воды

Показатель Результат, ПДКрх, Результат/ НД на методы

мг/л мг/л ПДКрх испытания

Гидрокарбонаты 60 - ГОСТ 31957-2012

Нефтепродукты 5000 0,05 100000 ПНДФ 14.1 :2.116-97

БПК5 2,0 3 0,7 ПНДФ 14.1 2:3:4.123-97

ХПК 5,5 30 0,18 ПНДФ 14.1 :2.100-97

Хлориды 29,8 300 0,099 ПНДФ 14.1 :2.96-97

Железо общее 1,40 0,05 28 ПНДФ 14.1 2:4.139-98

Ртуть 0,005 отсутствие ПНДФ 14.1 2:4.136-98

Цинк 0,092 0,01 9,2 ПНДФ 14.1 2:4.139-98

Медь 0,016 0,001 16 ПНДФ 14.1 2:4.139-98

Никель 0,11 0,01 11 ПНДФ 14.1 2:4.139-98

Свинец 0,083 0,1 0,83 ПНДФ 14.1 2:4.139-98

Кадмий 0,0003 0,005 0,06 ПНДФ 14.1 2:4.139-98

Магний 32,8 40 0,82 ПНДФ 14.1 2:4.137-98

Кальций 13,6 180 0,076 ПНДФ 14.1 :2.95-97

Железо 1,40 0,1 14 ПНДФ 14.1 2:4.139-98

Аммоний 1,8 0,5 3,6 ПНДФ 14.1 :2.1-95

Азот нитритов 0,017 - ПНДФ 14.1 :2:4.3-95

Азот нитратов 1,8 - ПНДФ 14.1 :2:4.4-95

Нитраты 1,8 40 0,045 ПНДФ 14.1 :2:4.4-95

Сульфаты 520 100 5,2 ГОСТ Р 31940-12

Фосфаты 0,4 0,15 2,67 ПНДФ 14.1:2:4. Г8-02

Карбонаты 61 - ГОСТ 31957-2012

рн 10,6 6,8-8,5 щелочная ПНДФ 14.1:2:3:4.121-9

2. Результаты исследования

Тип фильтра Цветность воды Прозрачность воды, см Запах воды, балл рН воды Масса сухого осадка при выпаривании воды, мг/л Характеристика фито-токсичности

Технологическая схема №1

П У Т К жёлто-коричневая жёлто-коричневая жёлто-коричневая жёлто-коричневая 4,2 3,1 3,5 4,4 4 4 4 4 8,130 8,142 8,805 8,230 9,7 19,5 6,7 1,58 токсичная токсичная токсичная токсичная

Технологическая схема №2

П У Т К жёлто-коричневая светло-жёлто-коричневая слабо-жёлто-коричневая светло-жёлто-коричневая 4 2,8 3 4,2 4 4 4 4 8,9 9,632 9,670 9,043 87.4 75,7 112,08 39.05 токсичная токсичная токсичная токсичная

Технологическая схема №3

П У Т К жёлто-коричневая жёлто-коричневая жёлто-коричневая жёлто-коричневая 4.4 3.5 3 5 4 4 4 4 7,590 7,663 7,645 7,662 198,3 200 210,03 128,9 токсичная токсичная токсичная токсичная

хлор

нефтепродукты

Нефтепродукты задержанные на фильтре

Загрязнённая вода

Очищеннная вода

шлам (выбуренная порода, песок, глина) нефтепродукты, сорбированные

минеральные соли механические частицы песка и глины нефтепродукты, сорбированные на глине

минеральные соли механические частицы песка и глины нефте продукты, сорбированные на глине уголь

Рис. 6 - Технологическая схема № 3 с использованием комбинированного фильтра

на глине

Существенной проблемой является также присутствие в воде парафинов, образующихся на поверхности при отстаивании. Эффективность очистки сточных вод по всем трём схемам представлена на рисунке 5.

Исследования качества проб воды проводились на каждом этапе очистки (табл. 2).

Таким образом, наиболее эффективным будет применение технологической схемы № 3 с использованием комбинированного фильтра. Данная схема включает в себя предварительное отстаивание, нагревание и фильтрацию через комбинированный фильтр.

При такой очистке на первом этапе удаляется большая часть шлама и нефтепродуктов, на втором этапе удаляется некоторое количество минеральных солей, механических частиц, нефтепродуктов и хлора, на третьем этапе удаляется также часть солей, механических частиц и нефтепродукты (рис. 6). Также при очистке по данной схеме уменьшается щёлочность сточных вод.

Эффективность данного способа очистки на первом этапе отстаивания составляет 60%, от взвешенных частиц после фильтрования — 52%, а от нефтепродуктов — 60%. Достоинством данного способа является возможность многоразового использования фильтров. Однако данный способ не

удаляет в достаточном количестве минеральные соли и высокотоксичные соединения. Также данный способ является энергозатратным и требует дополнительного аппаратного обеспечения для нагрева сточных вод.

Литература

1. Шабанова С.В. Воздействие предприятий нефтегазового комплекса на окружающую среду Оренбургской области / С.В. Шабанова, А.С. Голофаева, Е.А. Сердюкова, Н.П. Мозалова // Молодой учёный. 2016. № 9.1 (113.1). С. 61-62.

2. Систер В.Г., Миташова Н.И., Кольцова Е.С. Очистка сточных вод АЗС от нефтепродуктов // Известия МГТУ «МАМИ». 2013. № 3(17). Т. 2. С. 35-40.

3. Пашаян А.А., Нестеров А.В. Проблемы очистки загрязнённых нефтью вод и пути их решения // ЭКиП: Экология и промышленность России. 2008. № 5. С. 32-35.

4. Шабанова С.В. Загрязнение окружающей среды предприятиями нефтегазового комплекса Оренбургской области / С.В. Шабанова, А.С. Голофаева, Е.А. Сердюкова, Н.П. Мо-залова // Современные тенденции развития науки и технологий. 2015. № 9. С. 27-29.

5. Когановский А.М., Клименко Н.А., Левченко Т.М. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. М.: Химия, 1983. 288 с.

6. Рябых В.В., Солопова В.А. Повышение эффективности методов и способов механической очистки воды от органических загрязнений // Фундаментальные и прикладные исследования в современном мире. 2014. № 8. Т. 1. С. 91-92.

7. Кузубова Л.И., Морозов С.В. Очистка нефтссодержащих сточных вод: Аналит. обзор / СО РАН. ГПНТБ, НИОХ. Новосибирск, 1992. 72 с.

8. Очистка поверхностных сточных вод методом последовательного объёмного и поверхностного фильтрования / В.А. Жигульский [и др.] // ЭКиП: Экология и промышленность России. 2009. № 10. С. 8-9.

Оценка проектных решений при конструировании пластин звеньев приводных роликовых цепей

М.Ю. Тарова, аспирантка, С.В. Каменев, к.т.н., А.П. Фот, д.т.н, профессор, ФБГОУ ВО Оренбургский ГУ

Цепные передачи находят широкое применение в сельскохозяйственных, подъёмно-транспортных, дорожно-строительных машинах, в приводах конвейеров и т.д. Используются в приводах для

передачи движения между параллельными валами, расположенными друг от друга на значительном расстоянии, большем, чем позволяют зубчатые передачи.

Простота конструкции, высокий коэффициент полезного действия (до 0,98), малые габариты по сравнению с ременными передачами, постоянное