Експериментално изследване на дехидратацията на дънни седименти в градски водоеми при условия на ниска

МЕЖДУНАРОДНА НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКА ИНТЕРНЕТ КОНФЕРЕНЦИЯ


	UDC 502.37

Експериментално изследване на дехидратация на дънни седименти в градски водоеми при ниски температури

Шабанова А.В.,доцент, Самарски държавен университет по архитектура и строителство

Предложен е обещаващ метод за намаляване на количеството отпадъци от драгиране от градските водни тела (дънни седименти). Изследван е процесът на нискотемпературна дехидратация на дънни седименти в геоконтейнери. Определени са най-важните технологични параметри на процеса (време, интензивност и др.).

В контекста на нарастващото техногенно натоварване от града, водните тела изискват целенасочена защита и защита, като обекти на природния комплекс на града, допринасящи за формирането на благоприятна екологична ситуация в града. За да се избегне затлачването, водните тела (особено езерата) трябва периодично да се почистват от дънни утайки. Дънните утайки се образуват в значителни количества (около 0,6 m 3 / m 2 ), съдържат едроразмерни включвания като строителни отпадъци, характеризират се с висока влажност и също така са замърсени с множество токсични вещества, предимно тежки метали. Изпускането на такива отпадъци в околната среда е свързано с множество рискове за околната среда, така че тяхното обезвреждане е важна задача. Преди депониране (погребване) отпадъците от почистването на дъното на водоеми трябва да бъдат подложени на дехидратация, за да се намали обемът им. Обещаващо направление за дехидратиране на отпадъци е тяхното замразяване в геосинтетични контейнери. Областиприлагането на тези методи, филтриране и замразяване, остават несигурни, не са разработени подходи за избор на технологии за дехидратация в зависимост от обема на отпадъците и рисковете за околната среда, произтичащи от тяхното обезвреждане.

Целта на работата беше да се проучи възможността за дехидратация на дънни седименти чрез метода на сублимационно сушене с помощта на геосинтетични материали.

Работните задачи включват

определяне на необходимото време за дехидратация до сухо състояние при условията на температурно-влажностния режим, характерен за района на Самара;
определяне на интензивността на отстраняване на влагата (в kg / (m 2 дни)).

Дехидратацията е извършена в продължение на 70 дни (зима 2009/10) при естествени условия. Дневната температура на въздуха за периода на експеримента варира от 0 до -28 o C, средната е -10 o C. Зависимостта на масата от времето и температурата е показана на фигура 1.

Фиг.1 -Промяна в масата на пробата по време на сушене чрез замразяване в зависимост от температурата на въздуха T и времето t

Определихме приблизителния състав на дънните седименти (проба от водоем № 1):

Неразложени растителни остатъци с размери 1-7 cm - 13,5% (тегл.);
Твърда фракция, отделена на сито с размер на отворите 0,5 cm - 5,6%;
Течна фракция, съдържаща неразделени преди това органични и минерални частици - 80,9%.

Пробата не е подложена на предварителна обработка, за да се получи картина, възможно най-близка до реалността (наличие на големи включвания, черупки и др.).

За хода на процеса на дехидратация се съди по промяната в масата на геоконтейнерния модел (точностс тегло 0,2 g). Графика 2 позволява да се прецени динамиката на процеса.

Фиг.2 -Промяна на масата на пробата във времето

На кривата ясно се разграничават три участъка - рязко намаляване на масата през първите 15 дни, участък, близък до линейния (15-40 дни) и почти постоянна маса на пробата след 40 дни от експеримента. Първият участък принадлежи към областта на външната дифузия. След това (раздел 2) скоростта на изпарение рязко спада (област на вътрешна дифузия). След 40 дни процесът може да се счита за равновесен.

След отваряне на геоконтейнерния модел се получават 6,8 g изсушени дънни утайки (10% от първоначалната маса на пробата). Те са сива рехава маса. Според получените резултати дънните утайки придобиват необходимите технологични свойства (стават транспортабилни) след 40-50 дни съхнене. Предполага се, че това е колко трябва да бъде един цикъл на сушене в реални условия.

Дехидратацията на дънните седименти в геоконтейнерите при ниски температури може да възникне поради два процеса - изсушаване и филтриране. Ние оценихме ролята (съотношението) на тези два процеса, тъй като филтрацията в рекреационно съоръжение е нежелано явление, водещо до замърсяване на околната среда с инфилтрат. Загубата на влага поради филтриране се наблюдава през първите минути на експеримента и според нашите оценки не надвишава 1 g (около 1, 5% от теглото на пробата). Това се дължи на високата хидрофобност на материала и бързото образуване на ледена кора (в първия ден от експеримента температурата беше -26 o C). Следователно извършването на процеса на дехидратация при ниски температури позволява да се избегне попадането във водафилтрирайте обекти.

За да разработим технологията за сублимационна дехидратация на дънни седименти, за да определим геометричните параметри на геоконтейнерите, ние определихме интензивността на изпарение. Това беше 0,11 kg/(m 2 ден), следователно, като се има предвид, че един цикъл на сушене е равен на 50 дни, до 5,5 kg влага могат да бъдат отстранени от 1 квадратен метър от повърхността на геоконтейнера.

Въз основа на получените данни могат да се направят следните изводи:

Изследван е процесът на дехидратация на дънни седименти в геоконтейнери с ниски температури. Показано е, че материалът Stabilenka 200 осигурява дехидратация само поради изпаряване (сушене чрез замразяване), образуването на филтрат е възможно само в първия етап на процеса и е незначително (около 1,5% от масата на товара). Следователно технологията, разработена на тази основа, ще позволи да се избегне замърсяването на околната среда с инфилтрат, което е особено важно за съоръженията за отдих.
Изследването на динамиката на процеса на дехидратация позволи да се идентифицират три области, които се различават по механизма на отстраняване на влагата и скоростта.
Масата на дънните утайки се стабилизира след 40-50 дни дехидратация при средна температура на въздуха -10 C. Това ни позволява да препоръчаме продължителността на цикъла на дехидратация.
Определя се интензитетът на изпарение, който е 0,11 kg/(m 2 ден).
Утайката, получена в резултат на дехидратация, е твърд отпадък и може да бъде изхвърлена по няколко начина (погребана на депо, използвана като тор при извършване на дейности по озеленяване на съоръжение за отдих).