Экология / 4

Экология / 4.Промышленная экология и медицина труда

Д.т.н., профессор Угрюмова С.Д., аспирант Фёдорова А.И.

Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет, Россия

Подготовка морской воды на рыбоводных предприятиях для выращивания гидробионтов

Морская вода является природным раствором, занимающим одно из первых мест по агрессивности воздействия на металлы, железобетон и др. материалы. Поэтому все оборудование и приборы, используемые в линиях, использующих морскую воду должны отвечать высоким требованиям антикоррозийности и устойчивости к влиянию агрессивных сред [3].

Одним из наиболее современных способов подготовки морской воды на рыбоводных и рыбоперерабатывающих предприятиях является ее фильтрование через слои зернистых фильтрующих материалов с различными гранулометрическими, физико-химическими и сорбционными свойствами. Насыпные фильтры с зернистой загрузкой имеют простую и надежную конструкцию, устойчивы к агрессивным условиям эксплуатации, эффективно очищают морскую воду от механических примесей [4,6].

Исследование процесса фильтрования при подготовке морской воды обусловлено тем, что большинство рыбоводных и рыбоперерабатывающих предприятий используют морскую воду из ближайшей акватории, что позволяет максимально приблизить производственные условия к естественным [3,4].

Нами отбирались пробы морской воды в 16 точках залива Петра Великого Японского моря в летний период (с 1 июня 2013 по 14 июля 2013 года): б. Лазурная, б. Стеклянная, б. Сухопутная, б. Новик, пр. Босфор Восточный, южное побережье о. Попова (Уссурийский залив); б. Мелководная, б. Песчаная, б. Угловая (Амурский залив); б. Троица, б. Экспедиции, б. Рейд Паллада (залив Посьета); б. Северная, б. Табунная; залив Находка: б. Врангель, б. Находка (Славянский залив).

Исследуемые пробы морской воды проходили фильтрацию через однослойные и двухслойные насыпные фильтры. В качестве загрузочных материалов для однослойных фильтров нами были подобраны: био-шары, керамзит, электрокорунд (алунд), морской гравий, цеолиты, пластиковая загрузка, пластиковая загрузка в парафине, сульфоуголь и морской песок [5].

Экспериментальный стенд для исследования процесса фильтрования на насыпных зернистых фильтрах включал: насыпную зернистую загрузку (на разделительной перегородке); трубопроводы для подачи и отвода промывной воды; фильтрующие колонны; трубопровод для отвода фильтрата; 2-е стойки; баки с отстойной морской водой; измерительные приборы (ареометр, оксиметр, термометр; 6 пьезометров, секундомер, мутномер); емкость для хранения фильтрующих материалов (10 секций); сменную перегородку; мерные цилиндры; мерный стакан и мерную колбу.

Нами разработана бальная система оценки однослойных и двухслойных насыпных фильтров. Имеющиеся в нашем распоряжении ресурсы (морская вода, фильтрующие материалы) оценивались по шкале от -1 до +1 балла. Оценка ресурсов производилась по критериям: количеству, качеству, стоимости и готовности (таблица 1). За основу взята теория решения изобретательских задач Альтшуллера [1,2].

Таблица 1 – Критерии оценки ресурсов [1,2]

Что искать?
Вещество		Энергия		Информация		Свойства	Структура		Функция
Где искать?
Оперативная зона (ОЗ) – объект исследования			Конфликтующая пара (фильтрующие материалы и размер пор)		Система (система подготовки морской воды для рыбоводных предприятий)			Надсистема (отходы с близлежащих рыбоперерабатывающих предприятий в местах забора морской воды)		Альтернативные системы
зернистые материалы	фильтр

Продолжение таблицы 1

Что выбрать?

Ресурсы

Количество

Качество

Стоимость

Готовность

∑ баллов

-1

Вода

(морская)

Фильтрующие материалы

+1 – много, вредный, бесплатный, готовый; 0 – достаточный, нейтральный, копеечный;

-1 – мало, полезный, дорогой, производственный.

Использование природных зернистых фильтрующих материалов, позволило увеличить периоды между необходимостью регенерации зернистой загрузки.

График зависимости пропускной способности однослойных насыпных фильтров (П·10^-3 м/с) от размеров фильтрующего материала (d·10^-2, м) представлен на рисунке 1.

Рисунок 2 – График зависимости пропускной способности однослойных насыпных фильтров от размеров зернистой загрузки (по диаметру) при разности давлений соответственно над и под перегородкой – а) 931,95 Н/м²;

б) 1863,9 Н/м²; в) 2795,85 Н/м²; г) 3727,8 Н/м²: 1- морской песок;

2 – сульфоуголь; 3 – пластиковая загрузка; 4 – пластиковая загрузка в парафине; 5 – керамика; 6 – цеолиты; 7 – морской гравий; 8 – электрокорунд (алунд); 9 – керамзит; 10 – био-шары

График сравнительного анализа пропускной способности однослойных и двухслойных насыпных фильтров (П·10³, м/с) от объемов пропускаемой через фильтр морской воды (V·10^-4, м³), представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 – График сравнительной оценки пропускной способности однослойного и двухслойного фильтра

Анализ пропускной способности однослойных и двухслойных насыпных фильтров позволил сделать вывод, что наиболее эффективными являются двухслойные фильтры с наполнителем морской песок и пластиковая загрузка, покрытая парафином.

Экспериментально установлено физическое противоречие (ФП), мешающее достижению исследовательской задачи, так в процессе фильтрования происходит быстрое зарастание пор фильтрующего материала, что снижает эффективность очистки.

Полученные данные могут быть использованы при проектировании фильтрующих установок для подготовки морской воды в линиях культивирования и переработки гидробионтов на рыбоводных и рыбоперерабатывающих предприятиях.

Литература:

1. Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. Теория решения изобретательских задач. – М.: Сов.радио, 1979 . – 184 с. – Кибернетика.

2. Альтшуллер Г.С. Теория и практика решения изобретательских задач: метод. рекомендации / Г.С. Альтшуллер, Б.Л. Злотин, А.В. Зусман. – Кишинев, 1989. - 127 с.

3. Угрюмова С.Д. Экспериментальное исследование насыпной загрузки в процессе фильтрования морской воды / С.Д. Угрюмова, А.И. Фёдорова, И.В. Панюкова // Приморские Зори-2012. Международные научные чтения. Сб. научных трудов – 13. – Владивосток: ТАНЭБ, 2012. – С. 241-245.

4. Угрюмова С.Д. Оценка эффективности процесса фильтрования морской воды через зернистые перегородки / С.Д. Угрюмова, А.И. Фёдорова // Научные труды Дальрыбвтуза: сб. науч. статей, вып. 28. – Владивосток: Дальрыбвтуз, 2013. – С. 137-144.

5. Фёдорова А.И. Факторы, влияющие на пропускную способность фильтра при зернистой загрузке / А.И. Фёдорова, С.Д. Угрюмова // Материалы Международной научно-технической конференции «Инновации и современные технологии пищевых производств». – Владивосток: Дальрыбвтуз, 2013. – С. 289-294.

6. Фёдорова А.И. Экспериментальное исследование агрессивных свойств морской воды / А.И. Фёдорова, С.Д. Угрюмова // Материалы 56-й всероссийской научной конференций «Фундаментальные и прикладные вопросы естествознания» том 3. – Владивосток: ТОВМИ им. С.О. Макарова ВУНЦ «ВМА», 2013. – С. 177-179.