Разработка и исследование структур аэраторов, формируемых на базе мотальных паковок специального назначения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.19.02, кандидат технических наук Бояркина, Марина Андреевна

• Бояркина, Марина Андреевна
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Бояркина, Марина Андреевна

Глава I Обзор литературы и анализ состояния вопроса о процессе аэрации сточных вод

1.1 Сравнительный анализ использования различных текстильных волокон для изготовления аэраторов

1.2 Выбор структуры комплексных нитей для формирования диспергирующего слоя текстильных аэраторов

1.3 Анализ возможности создания аэраторов из текстильных материалов различной структуры

1.4 Формирование диспергирующего слоя аэраторов намоткой спиралевидной структуры

Выводы по главе I

Глава II Исследование процесса формирования эраторов из текстильных материалов и изучение их аэрационных свойств

2.1 Разработка конструкции и исследование мотального механизма для формирования аэраторов из нитевидных текстильных материалов

2.2 Теоретические исследования процесса образования и движения пузырьков воздуха в воде, выходящих из пор текстильных материалов

2.3 Расчёт объёмной плотности намотки паковок замкнутой структуры

2.4 Определение пористости структуры паковок используемых в качестве диспергирующих слоев аэраторов

Выводы по главе II

Глава III Экспериментальные исследования свойств пористых перегородок аэраторов

3.1 Разработка конструкции установки для проведения экспериментальных исследований по воздухопроницаемости аэрационных систем

3.2 Исследование влияния структуры диспергирующего слоя аэраторов на расход воздуха

3.3 Разработка технологии извлечения СПАВ из сточных вод при помощи текстильных аэраторов и фильтров

3.4 Влияние структуры диспергаторов на работу воздуходувок

Выводы по главе III

Глава IV Расчёт экономической эффективности от внедрения в систему биологической очистки стоков текстильных паковок специального назначения

4.1 Основные положения расчетов экономии энергоресурсов

4.2 Расчет суммы капитальных вложений по проекту

4.3 Расходы на содержание и эксплуатацию технологического оборудования

4.4 Расчёт эффективности замены действующего оборудования

Выводы по главе IV

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование структур аэраторов, формируемых на базе мотальных паковок специального назначения»

Глава I Обзор литературы и анализ состояния вопроса о процессе аэрации сточных вод13

1.1 Сравнительный анализ использования различных текстильных волокон для изготовления аэраторов13

1.2 Выбор структуры комплексных нитей для формирования диспергирующего слоя текстильных аэраторов21

1.3 Анализ возможности создания аэраторов из текстильных материалов различной структуры25

1.4 Формирование диспергирующего слоя аэраторов намоткой спиралевидной структуры38

Выводы по главе I45

Заключение диссертации по теме «Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья», Бояркина, Марина Андреевна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Для решения экологических проблем связанных с очисткой воды всё шире используются текстильные материалы, среди которых особое место занимают мотальные паковки специального назначения, что обусловлено их простотой (дешевизной) формирования и разнообразием структур намотки.

2. Возможность использования текстильных материалов в системах очистки воды определяется свойствами и структурой применяемых волокон и нитей, возможностью их длительной работы в агрессивной среде.

3. Главными параметрами, определяющими структуру текстильного материала применяемого в качестве аэраторов, являются их пористость и воздухопроницаемость.

4. Нетканые материалы, формируемые пневмоэкструзией волокна из расплава отличаются хаотичным распределением пор различного размера в структуре холста и недостаточной прочностью к разрыву, что является одной из главных причин быстрого выхода из строя аэраторов.

5. Все технологии холстоформирования диспергирующих слоёв, применяемые до настоящего времени для изготовления аэраторов (ткачество, нетканое производство) являются многопроцессными, требуют значительного объёма энергоёмкого технологического оборудования, а, главное, структура этих полотен не вполной мере удовлетворяет требованиям процесса аэрации сточных вод при их биологической очистке.

6. В качестве диспергирующих слоёв аэраторов наиболее целесообразно использовать спиралевидную намотку полипропиленовых мультифиламентных нитей на профильный каркас, т.к. поры спиралевидных намоток располагаются по спиралям Архимеда, что обеспечивает выход пузырьков воздуха по касательной к поверхности аэратора, а, следовательно, увеличивается барботаж стоков и устранение «застойных зон» под аэраторами.

7. Оптимальная структура диспергирующего слоя аэраторов должна обеспечивать мелкопузырчатую аэрацию сточных вод, быть устойчивой к механическим воздействиям, не подвергаться биообрастанию, что возможно только за счёт формирования мотальных паковок специального назначения с сомкнутой или спиралевидной структурой намотки нитей на профильный каркас.

8. Для формирования аэраторов на базе мотальных паковок специального назначения необходимо специальное прецизионное мотальное оборудование, обеспечивающее возможность создания паковок увеличенных габаритов.

9. Размеры пузырьков воздуха на выходе из аэратора определяются размерами пор в структуре диспергирующего слоя, а также составом сточных вод, т.е. плотностью жидкости.

10. «Время жизни» пузырьков воздуха, когда они, контактируя с водой, осуществляют насыщение её кислородом воздуха, определяется структурой диспергирующего слоя аэраторов, то есть зависит от начального размера пузырьков и состава сточных вод (вязкости жидкости).

11. Аэрационные системы созданные на базе мотальных паковок специального назначения обеспечивают высокоэффективное извлечение поверхностно активных веществ (СПАВ) из промывных вод автомоечных станций.

12. Использование мотальных паковок специального назначения в качестве аэраторов обеспечивает снижение себестоимости очистки одного кубометра сточных вод на 30 %, а качество очистки соответствует нормативам по ПДК.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Бояркина, Марина Андреевна, 2009 год

1. Жуков А.И., Карелин Я.А., Колобанов С. Канализация. -М., 1969, с.605.

2. Жмур. Н.С.Управление процессом и контроль результата очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками.Волков А.Н.

3. Анализ систем аэрации используемых при биологической очистке сточных вод. М.А. Бояркина, Н.И Губанова, И.Н. Панин. Сборник докладов Экономика природопользования и природоохраны. Пенза 2006

4. Корицкий К.И. Использование химических волокон в технических тканях, НТО лёгкой промышленности, М.: Лёгкая индустрия, 1965

5. Козырева З.М, и др.Технические ткани и их применение, М.: Лёгкая индустрия. 1965

6. Волков А.Н.Применение синтетических волокон в рыбной промышленности за рубежом ВНИРО //Рыбное хозяйство 1960

7. Корицкий К.И. Основы проектирования свойств пряжи. М.: Гизлегпром, 1963

8. Щербаков В.П. Теория, методика, результаты определения жёсткости нити при изгибе. /В.П. Щербаков, И.Б. Циганов, О.Ю. Дмитриев, Т.И. Полякова // Известия Вузов. Технология текстильной промышленности 2006. №4 — с.104-109.9. Корицкий К.И.

9. Инженерное проектирование текстильных материалов М.: Лёгкая индустрия 1971.

10. Ворошилов В.А. Формирование и структура пряжи // Текстильная промышленность 1946 №3 и №911 .Treloar L.J. Text. Inst., №6. 1956.

11. Корицкий К.И. Каркасная пряжа, её структура и свойства, Научно-исследовательские труды за 1960. ХНИХБИ, Ростехиздат, 1962

12. Панин И.Н., Зайцев В.П., Бояркина М.А. Оценка эффективности использования аэраторов «Пантекс» в системах биологической очистки стоков. // Вода и экология. Проблемы и решения. №2, 2005.

13. Белицин М.Н. О структуре и механических свойствах полиамидных комплексных нитей В. кн: Научно-исследовательские труды ВНИИПХВ за 1966г. 4.1 М.: «Лёгкая индустрия» 1969. с 26-38.

14. Белицин М.Н. Синтетические нити М.: «Лёгкая индустрия» 1970. 192с.

15. Белицин М.Н., Гончарова Э.В.

16. Производство и применение капроновых нитей №70. Сб. научных трудов ЦНИИТЭИ легпром, 1970

17. Белицин М.Н. Совершенствование структуры химических комплексных нитей «Технико-экономический информационный бюллетень по лёгкой промышленности» 1972 №6 с81-86

18. Kakiage S. Strukture of a Single Filament in Twisted Multi - Filament Yarn. Journal of the Textile Machinery fociety of Japan, 1961.7.2.8.

19. Белицин М.Н. Влияние крутки синтетических комплексных нитей на механические свойства элементарных нитей. Научные труды ВНИИПХВ, Сб.вып. I. М. «Лёгкая индустрия». 1970.

20. Белицин М.Н. Зависимость механических свойств синтетических нитей от крутки. // «Прядение» 1971 №11.

21. Белицин М.Н., Дмитриев С.А. Влияние различных факторов на структуру синтетических комплексных нитей, // «Текстильная промышленность» 1969 №10 с71-74.

22. Белицин М.Н. Структура хлопчатобумажной пряжи // Текстильная промышленность. 1948 №7 с 22-24.

23. Гончарова Э.В., Усенко В.А. О структуре полипропиленовых комплексных нитей, в кн. Новое в переработке химических волокон. Научно-исследовательские труды ВНИИПХВ. Сб. 4 ЦНИИТЭИ легпром. 1973. сЗО.

24. Капитанов А.Ф. Фрикционные процессы прядения 4.2 Силовые поля. Москва. МГТУ им. А.Н. Косыгина 2006

25. Кеворккан К.И. К вопросу проектирования прочности комплексных нитей. // Технология текстильной промышленности; 1961, №2

26. Розанов Ф.М. и др. Строение и проектирование ткани. -М.: Гизлегпром 1953.

27. Сурнина Н.Ф. Проектирование ткани по заданным параметрам. М.: Лёгкая индустрия 1973.-142с.

28. Ахмедов Р.Ю. Разработка технологических параметров изготовления тканей с малой раздвигаемостью нитей. Диссертация, кандидат технических наук-М.: 1991

29. Dow N.F., Tranfild G. Prelimirary investigation of Feasibility of weaving triaxial fabrics // Textile Research Journal. 1970-V.40- N1 lp. 986-998.

30. Skelton J. Triaxial Woven Fabrics: Their Structure and properties // Textile Research Jornal. 1971. - V. 41-N8.- P. 637-647.

31. Alexandroff E.E. Desing Development and Testing of New Aerostat Material: Proceedings, 8-th AFCRL. Scientific Ballon Symposium, Sept. 30-0ct.3.1974, AFCRL - TR-74-0393, Special reports, N182

32. Садыкова Ф.Х. Текстильное материаловедение и основы текстильного производства -М.: Лёгкая индустрия 1967.

33. Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности. Учебник для ВУЗов текстильной промышленности М.: Лёгкая индустрия, 1980. 392с

34. Гринфильд С. Аткинс П.Р. Защита атмосферы от промышленных загрязнений. Справочник №2 М.: Металлургия. 1988, 172с.

35. Мозус М.Г. Малыгин А.Д. Моргулие М.Л. Фильтры для улавливания промышленных пылей. М.: Машиностроение, 1985, 240с.

36. Смирнов В.И. Теоретические исследования строения ткани полотняного переплетения, М.: Ростехиздат. 1960.

37. Николаев С.Д. Прогнозирование изготовления тканей заданного строения : учебное пособие / С.Д. Николаев М.: МТИ 1989

38. Новиков Н.Г. О строении ткани и о проектировании её с помощью геометрического метода. / Н.Г. Новиков // Текстильная промышленность -1946 №2 -cl 1-12.

39. Степанов С.Г. Развитие теории формирования и строения ткани на основе нелинейной механики гибких нитей. Диссертация, д.т.н. Иваново. ИВТИ 2007.

40. Юхин С.С. Автоматизированный метод проектирования тканей по заданной пористости. / С.С. Юхин, С.Е. Мартыненко// Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности,- 2003.-№4. с40-43.

41. Юхин С.С. Теоретический расчёт параметров строения высокоплотных тканей с использованием нелинейной теории изгиба./ С.С. Юхин, С.А. Цицилина // Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности . -1997-№1. с 40-41

42. Карева Т.Ю. Разработка способа, технологии изготовления тканей новых структур исследование их строения: Диссертация д.т.н. М.: 1989-412с

43. Юхин С.С. Исследование технологической оснастки фирмы «Техо ЛТД» для выработки высокоплотных тканей / С.С. Юхин , В.В. Гордеева // Известия ВУЗов . Технология текстильной промышленности 1995,- №5 с. 119-121

44. Юхин С.С. Разработка технологии выработки тканей повышенной плотности /С.С. Юхин, В.В. Гордеева,// Современные технологии текстильной промышленности: Сборник материалов Всероссийской н.т. конференции М.: МГТА 1995 с56.

45. Николаев С.Д. Теория процессов, технология и оборудование приготовительных операций ткачества / С.Д. Николаев, Р.И. Сумарукова, С.С. Юхин, П.В. Власов М.: Легпромбытиздат 1993-192с.

46. Николаев С.Д. Метод проектирования углеродных тканей /С.Д. Николаев, Е.В. Евсюкова// Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности 1995 №3 -с 27-30.

47. Ермаков В.Ю. Разработка технологии многослойных регенерируемых фильтровальных нетканых материалов для очистки воздуха. Диссертация к.т.н. - М.: МГТУ, 2008. с 132.ю

48. Корицкий К.И., Бычкова В.М. 'Разработка структуры велотреда из химических волокон, научно-исследовательские труды: ЦНИХБИ, 1966.

49. Бояркина М.А. Разработка и производственные испытания барботажных аэраторов. «Проблемы безопасности жизнедеятельности и промышленной экологии» : Сборник научных трудов 1-ой Международной научно-практической конференции Ульяновск 2007.

50. Гордеев В.А, Волков П.В. Ткачество. Лёгкая и пищевая промышленность. М. 1984

51. Зайцев В.П. Зависимость длины нити, наматываемой на цилиндрическую бобину от её угла поворота // Технология текстильной промышленности №4. 1988.

52. Прошков А.Ф. Механизмы раскладки нити М.: Легпромиздат. 1986. 248с.

53. Schneider I. Vorbereitungsmaschinen fur die Weberei. Berlin (Gottivgen) Heidetberg, 1963. 403s.

54. Wegener W., Schubert G. Die Ermittlung der Druckverteilung in Garnkorpern. In: Textilpraxis Stutgart. 23. 1968 226-230s.

55. Худенко Б.М., Шпирт E.A. Аэраторы для очистки сточных вод — М.: Стройиздат, 1973.

56. Карелин Я.Н., Жуков Д.Д., Журов В.Н., Репин Б.Н. Очистка производственных сточных вод в аэротенках М.: Стройиздат, 1973.

57. Рябов А.К., Сиренко А.А. Искусственная аэрация природных вод. — Киев. Наукова думка. 1982

58. Сивак В.М., Янушевский Н.Е. Аэраторы для очистки природных и сточных вод.- Львов. Виша школа 1984.

59. СНИП 2.04.03 85 Методика расчёта расхода воздуха для мелкопузырчатой и среднепузырчатой аэрации.

60. Павутницкий В.В. Основные положения теории пенообразования. Учебное пособие. ДИТУД. 2007

61. Зайцев В.П., Панин И.И. Определение удельной плотности сомкнутой намотки на цилиндрическую бобину. Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности №6-1981 г.

62. Панин И.Н. Разработка и исследование структур текстильных паковок специального назначения. Диссертация на соискание учёной степени д.т.н. — М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина 1996, с 164

63. Зайцев В.П. Зависимость длины нитей наматываемых на сновальную или ткацкую паковку от угла её поворота. Изв. ВУЗов Технология текстильной промышленности, №5-1968 г.

64. Гордеев В.А., Арефьев Г.И., Волков П.В. Ткачество учебник для ВУЗов. Изд. Легкая индустрия, 1970 г.

65. Материалы разработанные ОАО НИИНМ, МГУС, ФГУП НАТИ, Методика определения эффективной пористости по выталкивающей силе. 2002.

66. Ласков Ю.М., Воронов Ю.В., Калицун В.И. Примеры расчётов канализационных сооружений. М.: Стройиздат. 1987.

67. Островский Н.В. Сброс сточных вод в коммунальную канализацию: принципы нормирования//Экология и промышленность России, 2002, №2.

68. А.С. СССР № 789406, Кл. С 02 F 1/46, 1980.

69. А.С. СССР № 975584, Кл. С 02 F 1/463, 1982.

70. Господинов Д.Г., Пронин В.А., Шкарин А.В. Способ очистки сточных вод от синтетических поверхностно-активных веществ//Экологические системы и приборы, 1999, №1.

71. Бояркина М.А, Голованов В.Н, Панин И.Н Новые барботажные аэраторы для биологической очистки сточных вод. «Экология Производства». Научно-практический журнал. 2007; №2. Москва.

72. Оборудование водопроводно-канализационных сооружений «Справочник монтажника» /А.С. Москвитин, Б.А. Москвитин, Г.М. Марончик, Р.Г. Шапиро/ М.: Стройиздат, 1979, 430с.

73. Голованов В.Н., Панин И.Н., Бояркина М.А. Новые барботажные аэраторы для биологической очистки сточных вод. // «Химия и нефтехимия» №2(8)2007. с13.

74. Бояркина М.А., Панин И.Н., Иванова СЛ. Место текстильных паковок в создании и развитии аэрационных систем. —Тезисы НТ конференции «Текстиль 2008». Димитровград.

75. Патент №2324660 от 20 мая 2008г. Панин И.Н., Бояркина М.А., Стрелков Е.В., Омегова Т.А.

76. Виленский П.Л., Лившиц В.Н., Смоляк С.А. Оценка эффективности инвестиционных проектов. Теория и практика. М. 2002

77. Практическое пособие по выбору и разработке энергосберегающих проектов. / В семи разделах. Под общей редакцией д.т.н. О.Л. Данилова, П.А. Костюченко, 2006. 668с.

78. Стрелков Е.В., Бояркина М.А., Поликарпов А.В. // Мотальные паковки специального назначения и их роль в развитии отрасли. // Прогрессивные технологии в обучении и производстве: Сборник докладов IV всероссийской конференции Камышин 2006.

79. Панин И.Н., Бояркина М.А., Губанова Н.Н. Анализ методов очистки сточных вод. // Вестник ДИТУД 2006/4