close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Обеспечение устойчивости работы очистных канализационных сооружений предприятий стройиндустрии при очистке стоков, содержащих горючие жидкости

код для вставкиСкачать
ФИО соискателя: Воробьев Алексей Владимирович Шифр научной специальности: 05.23.04 - водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов Шифр диссертационного совета: ДМ212.026.05 Название организации: Волгоградский государственн

На правах рукописи
ВОРОБЬЕВ АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ РАБОТЫ ОЧИСТНЫХ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЙ ПРЕДПРИЯТИЙ СТРОЙИНДУСТРИИ ПРИ ОЧИСТКЕ СТОКОВ, СОДЕРЖАЩИХ ГОРЮЧИЕ ЖИДКОСТИ
05.23.04Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов 05.26.03Промышленная и пожарная безопасность (строительство) Автореферат диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Волгоград - 2012
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет"
Научный руководитель:
доктор технических наук, профессор
АЗАРОВ ВАЛЕРИЙ НИКОЛАЕВИЧ Научный консультант:
кандидат технических наук, доцент
ЯКОВЛЕВ БОРИС НИКОЛАЕВИЧ
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор
МОСКВИЧЕВА ЕЛЕНА ВИКТОРОВНА
ФГБОУ ВПО "Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет", заведующая кафедрой "Водоснабжение и водоотведение"
доктор технических наук, профессор
КАБЛОВ ВИКТОР ФЕДОРОВИЧ
Волжский политехнический институт (филиал ФГБОУ ВПО Волгоградский государственный технический университет), директор, заведующий кафедрой "Химическая технология полимеров и промышленная экология"
Ведущая организация:ГАОУ АО ВПО "Астраханский инженерно-строительный институт"
Защита диссертации состоится 18 мая 2012 г. в 1200 час. на заседании диссертационного совета ДМ 212.026.05 при ФГБОУ ВПО "Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет" по адресу: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1, ауд. Б-203
С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО "Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет".
Автореферат разослан 18 апреля 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Юрьев Ю.Ю. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Эксплуатация канализационных очистных сооружений по очистке производственных сточных вод ведется в условиях поступления в них большого количества различных легковоспламеняющихся и горючих веществ. Сточные воды в результате испарения, химических и биохимических реакций выделяют значительное количество газов и паров (метан, сероводород и др.), поэтому канализационные системы, включая и очистные сооружения, могут явиться источником пожаров и взрывов. Как в зарубежной, так и в отечественной научно-технической литературе приводятся многочисленные данные о возникновении взрывопожарных ситуаций и аварий на канализационных линиях и очистных сооружениях. Так, например, на заводе анилинокрасочной продукции в Саратовской области при выполнении сварочных работ в канализационном коллекторе произошел взрыв паров и газов, выделившихся из производственных сточных вод. 8,5% случаев пожаров и взрывов на открытых установках нефтеперерабатывающих заводов, происходят в промышленной канализации. Проблема обеспечения пожаровзрывобезопасности канализационных очистных сооружений характерна и для предприятий строительной индустрии. В сточных водах этих производств содержатся бензин, ацетон и другие легковоспламеняющиеся и горючие жидкости (ЛВГЖ), способные при определенных условиях образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси в различных зонах очистных сооружений.
Однако в настоящее время вопрос о зависимости концентрации паров ЛВГЖ в воздушных зонах от способов очистки промстоков и конструктивно-технологических параметров самих канализационных очистных сооружений, а также от климатических факторов недостаточно изучен. Кроме того, возможен выход взрывоопасных парогазовоздушных смесей из самих очистных сооружения в атмосферный воздух. Однако вопрос о возможности образования взрывоопасных зон на территориях, прилегающих к очистным сооружениям, вследствие такого выхода также изучен недостаточно.
В связи с этим, исследования по оценке реальной взрывной и пожарной опасности сооружений для очистки сточных вод предприятий по производству строительных материалов, изделий и конструкций являются актуальной задачей.
Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.
Цель работы - обеспечение надежности работы канализационных очистных сооружений посредством научного обоснования, разработки и реализации организационно-технических мероприятий и планировочных решений, направленных на предотвращение возникновения пожаровзрывоопасных ситуаций.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи: - анализ качественно-количественных характеристик состава сточных вод предприятий стройиндустрии;
- анализ схем компоновки и конструктивного исполнения основного оборудования канализационных очистных сооружений предприятий стройиндустрии;
- анализ возможных причин возникновения пожаро-взрывоопасных ситуаций на канализационных очистных сооружениях;
- анализ закономерностей, характеризующих процесс испарения различных жидкостей с горизонтальной поверхности;
- выявление режима, характерного для испарения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей с поверхности стоков в нефтеловушках;
- экспериментальные исследования по оценке влияния климатических факторов на температуру сточных вод (как фактора, влияющего на интенсивность испарения ЛВГЖ) и подвижность воздуха в воздушных зонах нефтеловушек (как фактора, влияющего на распространение и накопление паров ЛВГЖ в воздушных зонах нефтеловушек);
- экспериментальные исследования по выявлению закономерностей распределения концентраций паро-газовоздушных смесей (ПГВС) в воздушных зонах нефтеловушек в зависимости климатических факторов и конструктивных параметров сооружений;
- экспериментальные исследования по оценке концентраций паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в атмосферном воздухе на территориях, прилегающих к очистным сооружениям;
- обоснование разработка рекомендаций по обеспечению взрывопожарной безопасности при эксплуатации нефтеловушек канализационных очистных сооружений предприятий стройиндустрии.
Основная идея работы состоит в совершенствовании подходов к оценке и снижению вероятности взрывной и пожарной опасности, принятых в современной практике проектирования канализационных очистных сооружений, на основе результатов исследований закономерностей распределения концентраций паров ЛВГЖ в воздушных зонах внутри и снаружи нефтеловушек.
Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, промышленные исследования, обработку экспериментальных данных методами математической статистики. Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована применением классических положений теоретического анализа, планированием необходимого объема экспериментов, подтверждена удовлетворяющей требуемым критериям сходимостью полученных результатов экспериментальных исследований, выполненных в промышленных условиях, с результатами других авторов.
Научная новизна работы:
- установлены эмпирические зависимости, характеризующие закономерности распределения концентраций паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в воздушной зоне нефтеловушек по длине и высоте сооружения при изменении температуры наружного воздуха и скорости ветра;
- получены эксперментальные зависимости, характеризующие закономерности распределения концентраций паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в атмосферном воздухе на прилегающих к очистным сооружениям территориям;
- экспериментально установлена зависимость, характеризующая изменение температуры сточных вод в нефтеловушках при изменении температуры наружного воздуха;
- получены эмпирические зависимости, характеризующие изменение подвижности воздуха в вентиляционных окнах и воздушных зонах нефтеловушек при изменении скорости ветра;
- на основании результатов экспериментальных исследований установлены характерные режимы испарения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей с поверхности сточных вод в нефтеловушках. Практическое значение работы:
- разработаны рекомендации по обеспечению взрывопожарной безопасности канализационных очистных сооружений предприятий стройиндустрии, включающие планировочные решения и комплекс организационно-технических мероприятий;
- определена необходимая, для предотвращения образования взрывоопасных концентраций паров ЛВГЖ, величины подвижности воздуха в воздушных зонах нефтеловушек канализационных очистных сооружений;
- определено оптимальное расстояние, на котором необходимо располагать начальный нефтесборник в нефтеловушках канализационных очистных сооружений.
Реализация результатов работы:
- рекомендации по обеспечению взрывопожарной безопасности канализационных очистных сооружений внедрены ООО "ПТБ Волгоградгражданстрой" при разработке проектной документации для предприятий строительной отрасли;
- материалы диссертационной работы используются кафедрой "Безопасность жизнедеятельности в техносфере" ФГБОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета при подготовке бакалавров по специальностям 280201 Безопасность жизнедеятельности в техносфере и 280202 Безопасность технологических процессов и производств.
На защиту выносятся:
- эмпирические зависимости, характеризующие закономерности распределения концентраций паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в воздушной зоне нефтеловушек по длине и высоте сооружения при изменении температуры наружного воздуха и скорости ветра;
- эмпирические зависимости, характеризующие закономерности распределения концентраций паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в атмосферном воздухе на прилегающих к очистным сооружениям территориям;
- экспериментальная зависимость, характеризующая изменение температуры стоков в нефтеловушках при изменении температуры наружного воздуха;
- эмпирические зависимости, определяющие изменение подвижности воздуха в вентиляционных окнах и воздушных зонах нефтеловушек при изменении скорости ветра;
- результаты оценки режимов, характерных для процесса испарения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей с поверхности сточных вод в нефтеловушках. Апробация. Основные положения и результаты работы докладывались и получили одобрение на: международной научно-практической Интернет-конференции "Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития" (г.г. Одесса-Донецк-Днепропетровск, 2011 г.); II международной научно-практической конференции "Экологическая геология. Теория, практика, региональные проблемы" (г. Воронеж, 2011 г.); I международной научно-практической конференции "Достижения и перспективы естественных и технических наук" (г. Ставрополь, 2012 г.): ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета (2010 г., 2011 г.).
Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 8 работах.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, библиографического списка и приложений. Общий объем работы: 121 страница, в том числе: 116траниц - основной текст, содержащий 20 таблиц на 29 страницах, 35 рисунков на 31 странице; список литературы из 127 наименований на 14 страницах; 2 приложения на 5 страницах.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель, задачи и основная идея работы, ее научная новизна и практическая значимость, приведены сведения об апробации и практическом внедрении результатов проведенных исследований.
Первая глава посвящена аналитическому обзору и выбору направления исследований.
Анализ количественно-качественного состава сточных вод предприятий стройиндустрии в зависимости от вида производимой продукции и, соответственно, особенностей технологических процессов, характеризуется содержанием разнообразных компонентов, где основными загрязнителями являются нефтепродукты и ацетон.
Например, на предприятиях по производству стройпластмасс в различных производственных процессах применяются этиловый спирт, фенол, диактилфталат, циклогексанон, бензин и ацетон. В стоках содержатся: фенолы - до 9 мг/л, формальдегиды - до 26 мг/л, нефтепродукты - до 25 мг/л, эфирорастворимые вещества - до 120 мг/л. По условиям технологии производства в сточные воды заводов ЖБИ попадают в небольших количествах керосин, масла - компоненты смазки для форм, а также бензин и дизтопливо от автотранспорта. Содержание эфирорастворимых веществ в сточных водах перед поступлением в очистные сооружения достигает 210 мг/л.
На территории управлений механизации размещаются механические мастерские, склады, места стоянки автомобилей. В сточные воды попадают бензин, дизельное топливо, различные масла, ацетон и керосин в небольших количествах. Общее содержание перечисленных горючих веществ перед очистными сооружениями доходит до 38200 мг/л.
На очистные сооружения деревообрабатывающих предприятий попадают сточные воды, загрязненные примесями масляных красок и лаков (до 260 мг/л) и формальдегидом (до 400 мг/л).
Производственные сточные воды комбинатов стройматериалов и стройконструкций в основном загрязнены нефтепродуктами, маслами, бензином, керосином, дизельным топливом. Содержание эфирорастворимых веществ в сточных водах на входе в очистные сооружения не превышает 352 мг/л.
Содержание горючих веществ в сточных водах производств древесно-волокнистых плит на входе в очистные сооружения составляет 42-51 мг/л. Это в основном керосин и масла, которые применяются для промывки и смазки станков и другого механического оборудования. Промышленные стоки площадок и полигонов строительных организаций, где размещаются ремонтно-механические мастерские, места стоянок грузовых и легковых автомобилей, склады легковосламеняющихся и горючих жидкостей характеризуются содержанием бензина, дизельного топлива, смазочного масла, керосина и ацетона.
В настоящее время как в России, так и за рубежом, схемы компоновки канализационных очистных сооружений предприятий отрасли идентичны (рис. 1). При этом очистка сточных вод производится в основном на станциях механической очистки.
Пром-
стоки
→Решетка
→Песколовка
→Отстойники
На доочисткуБиохимочисткаСброс в
канализацию
→или сброс
Ливне-
вые
стоки Рис. 1.Технологическая схема очистки производственных и ливневых сточных вод предприятий по производству строительных материалов и конструкций В состав станций механической очистки сточных вод входят решетки, песколовки, отстойники - бензиноуловители, нефтеловушки, смолоотстойники. Далее, в зависимости от загрязнений, сточные воды направляются для сброса в канализацию, или на доочистку во вторую группу очистных сооружений - химическую и биологическую очистку, в которых происходит окисление оставшихся после механической очистки органических загрязнений.
Многие исследователи, занимающиеся проблемами обеспечения надежности работы канализационных сетей, в особую группу выделяют аварии, произошедшие от взрывов газов и паров, попадающих в коллекторы и очистные сооружения вследствие выделения паров из поступающих со сточными водами горючих жидкостей (бензина, бензола, керосина и других), а также в результате выделения метана и сероводорода, образующихся в процессе брожения сточных вод.
Предварительный анализ причин возникновения взрывопожароопасных ситуаций в очистных канализационных сооружениях показал, что из всего комплекса очистных сооружений песколовки, нефтеловушки и отстойники характеризуются повышенной опасностью возникновения пожара.
В действующих нормах проектирования систем водоснабжения и водоотведения указывается, что по пожарной опасности процессы перекачки и очистки сточных вод относятся к категории Д. Категория пожарной опасности процессов перекачки и очистки производственных сточных вод, содержащих легковоспламеняющиеся и взрывоопасные вещества, устанавливается в зависимости от характера этих веществ. Однако существующие методы оценки взрывопожароопасности очистных сооружений производств, применяющих легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, не в полной мере учитывают изменение во времени режимных условий эксплуатации этих сооружений (температура и количественно-качественный состав сточных вод, температура и скорость воздуха и др.).
Во второй главе приведены результаты экспериментальных исследований по оценке влияния климатических факторов на температуру сточных вод и подвижность воздуха на очистных сооружениях.
Из известных зависимостей, характеризующих закономерности процесса испарения жидкости с горизонтальных поверхностей, следует, что интенсивность испарения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей с поверхности сточных вод в канализационных очистных сооружениях определяется режимом испарения, температурой воздуха и температурой жидкости. С другой стороны, накопление испарившихся паров и, соответственно, изменение концентрации ЛВГЖ в воздушных зонах очистных сооружений будет зависеть от характера перемещения воздуха внутри очистных сооружений. Вместе с тем, очевидно, что в отсутствие принудительной вентиляции температура и подвижность воздуха и температура сточных вод зависят от климатических факторов. В связи с этим, были проведены экспериментальные исследования по оценке влияния температуры наружного воздуха на температуру сточных вод и скорости движения наружного воздуха - на скорость воздушного потока внутри очистных сооружений.
Экспериментальные исследования проводились в промышленных условиях на канализационных очистных сооружениях предприятий строительной индустрии: ЗАО "Фабрика "Гласс-Дизайн" (г. Саратов), специализирующееся на производстве витражных потолков, перегородок, вставок в пластиковые окна, входных и межкомнатных дверей, ширм и каминных экранов и т.д.; ОАО "Вольскцемент" (Саратовская обл., г. Вольск), специализирующееся на производстве цемента. Замеры проводились при набольших скоростях ветра (от 0 до 6 м/с), при которых возможно образование застойных зон внутри воздушного пространства очистных сооружений. Измерения подвижности воздушного потока внутри нефтеловушек осуществлялись через боковые вентиляционные отверстия и в среднем их сечении.
Результаты проведенных замеров температур воздуха и промстоков в нефтеловушке очистных сооружений в различные периоды года приведены на рис. 2.
Математическая обработка экспериментальных данных показала, что представленная на рис. 2 зависимость аппроксимируется выражением вида
t_ж= -0,009t_в^2+ 0,815t_в+ 18,386, 0С (1)гдеt_в-температура воздуха, 0С. На рис. 3 представлены результаты замеров скорости воздуха в боковых вентиляционных окнах и в воздушных зонах нефтеловушек в зависимости от скорости ветра.
Рис. 2.Изменение температуры промстоков в нефтеловушке при изменении температуры воздуха
Рис. 3.Изменение подвижности воздуха в зависимости от скорости ветра:
1 - в боковых вентиляционных окнах нефтеловушек; 2 - в воздушной зоне нефтеловушекСоответствующие уравнения регрессии имеют вид
υ_во= 0,178υ_н^0,873(2) υ_в= 0,122υ_н^0,618(3)
Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям по выявлению закономерностей распределения концентраций паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в воздушных зонах нефтеловушек по длине и высоте сооружения в зависимости от климатических факторов.
Исследования проводились в натурных условиях на действующих очистных сооружениях указанных выше предприятий. При этом был реализован ортогональный план второго порядка. При оценке влияния различных факторов на концентрацию паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в качестве определяющих были выбраны: υ ̅_н - скорость ветра, отнесенная к 1 м/с; t ̅_н - температура наружного воздуха, отнесенная к 10С; L ̅_ - расстояние от входа стоков в нефтеловушку до места отбора проб, отнесенное к длине нефтеловушки; H ̅ - расстояние от поверхности стоков до места отбора проб, отнесенное к высоте воздушной зоны внутри нефтеловушки.
Как показали полученные результаты (рис. 4, 5), максимальные значения концентраций паров ЛВГЖ в воздушных зонах нефтеловушек, достигающие 60% от нижнего концентрационного предела распространения пламени, отмечаются в теплый период года (для бензина нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР) = 31 г/м3).
Концентрация паров достигает максимума в непосредственной близости от поверхности производственных сточных вод. Это наблюдается по всей длине сооружения. При этом наибольшая разница в значениях концентраций у поверхности промышленных сточных вод и у верха бортов наблюдается в начальной части нефтеловшки, примерно до одной четверти ее длины. Затем разница в концентрациях уменьшается.
Концентрация паров в воздушной зоне существенно изменяется по длине нефтеловушки. Максимальные концентрации зафиксированы в начальной части сооружения, на расстоянии 5-8 метров от входа производственных стоков. Затем наблюдается спад в средней зоне и отмечается минимум концентраций в конце сооружения.
При скорости ветра менее 1 м/с, т.е. практически при отсутствии естественного проветривания воздушной зоны нефтеловушки, максимальные концентрации над поверхностью стоков достигают 60% от НКПР. При увеличении скорости ветра концентрации паров ЛВГЖ в воздушных зонах нефтеловушек значительно возрастают и при скорости ветра 5 м/с в теплый период года могут достигать уже 70% от НКПР.
На рис. 4, 5 показано изменение по длине и по высоте концентрации паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в воздушной зоне нефтеловушки при температурах наружного воздуха t_н = 400С, t_н = 200С, t_н = 00С и скорости ветра υ_н = 0 м/с. Аналогичные кривые получены для других скоростей ветра.
Обработка результатов экспериментальных исследований позволила получить регрессионные зависимости с=с(t ̅_н, υ ̅_н, H ̅, L ̅). Уравнения регрессии имеют вид:
при скорости ветра υ_(н )≤ 1 м/с
при 0 ≤ L ̅_н<0,5 с=0,002t ̅_н (t ̅_н+ 160)- 2,2H ̅^2+ 0,5 L ̅^2+ 0,11t ̅ L ̅- 0,8υ ̅ H ̅++ 1,33υ ̅L ̅+ 3;(4) при 0,5≤ L ̅_н ≤1
с=0,008t ̅_н (t ̅_н+ 13,75)- 0,22H ̅(H ̅- 1,09)+ 4L ̅(L ̅- 2,1)- -0,2t ̅L ̅+ 4,9 ;(5) при скорости ветра υ_(н )> 1 м/с
при 0 ≤ L ̅_н<0,5 с=0,001t ̅_н (t ̅_н+ 330)- 2,03H ̅^2+ 7,75 L ̅^2+ 0,13t ̅ L ̅- -0,1υ ̅ H ̅+ 0,16υ ̅L ̅+3;(6) при 0,5≤ L ̅_н ≤1
с=0,0087_н (t ̅_н+ 32,86)- H ̅(H ̅- 2,4)- 0,48L ̅(L ̅+ 6)- -0,28t ̅L ̅+0,3υ ̅Н ̅- 0,4υ ̅L ̅+ 5,36 (7) Результаты, полученные при проведении экспериментальных исследований, позволили провести оценку режимов, характерных для процессов испарения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей с поверхности промстоков в нефтеловушках.
Определение режима проводилась по величине произведения критериев Грасгофа и Прандтля для испарения. Критическое значение этой величины, при котором ламинарный режим переходит в турбулентный, составляет 〖〖(GrPr〗^*)〗_кр = 1,1∙109. Полученные результаты по оценке режима испарения приведены в табл. 1.
Таблица 1 - Режимы испарения паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей с поверхности стоков в нефтеловушкеСкорость ветра, м/с 〖〖GrPr〗^*〗_Режим испарения0 0,49∙109ламинарный0,5 0,77∙109ламинарный1 0,98∙109ламинарный3 1,19∙109турбулентный5 1,76∙109турбулентный Таким образом, при скорости ветра до 1 м/с режим испарения - ламинарный, при скорости ветра более 1 м/с - турбулентный.
Для оценки возможности образования взрывоопасных концентраций паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в атмосферном воздухе на территориях, прилегающих к очистным сооружениям, были проведены экспериментальные исследования изменения концентраций
Рис. 4.Изменение концентрации паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей по длине нефтеловушки при t ̅_н = 40 и υ ̅_н = 1 на высоте: 1 - H ̅ = 0; 2 - H ̅ = 0,5; 3 - H ̅ = 1
Рис. 5.Изменение концентрации паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей по длине нефтеловушки при υ ̅_н = 1: 1, 2, 3 - при t ̅_н = 20 на высоте H ̅ = 0; H ̅ = 0,5; H ̅ = 1 соответственно: 4, 5, 6 - при t ̅_н = 0 на высоте H ̅ = 0; H ̅ = 0,5; H ̅ = 1 соответственно
парогазовоздушных смесей по высоте непосредственно над нефтеловушкой, как наиболее опасными с точки зрения возникновения взрывопожароопасных ситуаций сооружением, а также по горизонтали на различных расстояниях от нее.
Исследования проводились в теплый период года при скоростях ветра менее 1 м/с, т.е. при условиях, наиболее неблагоприятных для рассевания примесей в атмосфере.
Для определения изменения концентраций по высоте отборы проб осуществлялись на расстоянии 0,05 м, 0,5, 1 м и 1,5 м от перекрытия нефтеловушки. Поскольку это сооружение имеет достаточно большую длину, измерения концентраций осуществлялись по всей длине нефтеловушки в тех же сечениях, в которых отбирались пробы при определении распределения концентраций в свободном ее пространстве.
Полученные данные описываются зависимостями вида
с_н=0,024H ̅_н^3+ 〖0,497H ̅〗_н^2- 2,422H ̅_н+ 2,862 (8) с_н= -0,033L ̅_н^3+ 0,45L ̅_н^2+ 2,117L ̅_н+ 4,5 (9)гдеH ̅_н-расстояние по вертикали от перекрытия нефтеловушки, отнесенное к 1 м.L ̅_н-расстояние в плане от нефтеловушки, отнесенное к 1 м. Четвертая глава посвящена вопросам обеспечения взрывопожарной безопасности при проектировании и эксплуатации нефтеловушек на канализационных очистных сооружениях предприятий стройиндустрии.
Так, по результатам расчетов получено, что при организации принудительной вентиляции свободного пространства нефтеловушек целесообразно располагать начальный нефтесборник на расстоянии от 3,5 м до 12 м от входа сточных вод в сооружение при скорости их движения от 0,3 см/с до 1 см/с.
Также разработаны рекомендации по обеспечению взрывопожарной безопасности при проектировании и эксплуатации нефтеловушек канализационных очистных сооружений предприятий стройиндустрии, включающие комплекс организационно-технических мероприятий и планировочных решений.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертационной работе дано решение актуальной задачи обеспечения взрывопожарной безопасности канализационных очистных сооружений. На основании результатов проведенных теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующие основные выводы по работе:
1. Проведенный анализ показал, что количественно-качественный состав сточных вод предприятий стройиндустрии в зависимости от вида производимой продукции и, соответственно, особенностей технологических процессов, характеризуется содержанием разнообразных компонентов. Основными загрязнителями, с точки зрения возникновения взрыво-пожарных ситуаций в канализационных очистных сооружениях, являются нефтепродукты и ацетон.
Установлено, что как в России, так и за рубежом схемы компоновки канализационных очистных сооружений предприятий отрасли идентичны. Очистка сточных вод производится в основном на станциях механической очистки. При этом из всего комплекса очистных сооружений песколовки, нефтеловушки и отстойники характеризуются повышенной опасностью возникновения пожара.
2. По результатам экспериментальных исследований получены зависимости, характеризующие закономерности распределения концентраций паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в воздушной зоне нефтеловушек по длине и высоте сооружения при изменении температуры наружного воздуха и скорости ветра.
3. Экспериментально установлено, что максимальные значения концентраций паров ЛВГЖ в воздушных зонах нефтеловушек, достигающие 60% - 70% от нижнего концентрационного предела распространения пламени, отмечаются в теплый период года.
4. На основе экспериментальных данных выявлено, что независимо от скорости ветра и температуры наружного воздуха концентрация паров достигает максимума в непосредственной близости от поверхности производственных сточных вод. При этом наибольшая разница в значениях концентраций у поверхности промышленных сточных вод и у верха бортов наблюдается в начальной части нефтеловушки, примерно до одной четверти ее длины. Максимальные концентрации зафиксированы в начальной части нефтеловушки, на расстоянии 5-8 метров от входа производственных сточных вод.
5. Полученные экспериментальные данные показали, что при скорости ветра менее 1 м/с, т.е. практически при отсутствии естественного проветривания воздушной зоны нефтеловушки, максимальные концентрации над поверхностью сточных вод достигают 60% от НКПР. При увеличении скорости ветра концентрации паров ЛВГЖ в воздушных зонах нефтеловушек значительно возрастают и при скорости ветра 5 м/с в теплый период года могут достигать 70% от НКПР.
6. Получены эмпирические зависимости, характеризующие изменение концентраций паров ЛВГЖ в атмосферном воздухе на различных расстояниях по вертикали и в плане от перекрытия нефтеловушки.
7. По результатам экспериментальных исследований по оценке влияния климатических факторов на температуру сточных вод и скорость воздуха в воздушных зонах нефтеловушек, проведенных на действующих предприятиях строительной отрасли, получены:
- зависимость, характеризующая изменение температуры сточных вод в в нефтеловушках при изменении температуры воздуха;
- зависимость изменения скорости воздуха в боковых вентиляционных окнах нефтеловушек при изменении скорости ветра в диапазоне от 0 до 6 м/с при направлении ветра вдоль продольной оси нефтеловушки;
- зависимость, характеризующая изменение подвижности воздуха в воздушных зонах нефтеловушек при изменении скорости ветра в диапазоне от 0,5 до 6 м/с при направлении ветра вдоль продольной оси нефтеловушки.
Эти данные необходимы для оценки интенсивности испарения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей с поверхности сточных вод в нефтеловушках и для оценки достаточности естественного проветривания воздушных зон нефтеловушек для предотвращения накопления паров до уровня, приводящего к возникновению пожара или взрыва.
8. На основании результатов экспериментальных исследований установлено, что процесс испарения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей с поверхности сточных вод в нефтеловушках при скорости ветра до 1 м/с характеризуется ламинарным режимом, при скорости ветра более 1 м/с - турбулентным.
Полученные данные позволяют определять массу паров ЛВГЖ, испарившихся с поверхности промышленных сточных вод в объем воздушной зоны нефтеловушки, с использованием известных закономерностей, соответствующих каждому режиму.
9. Разработаны и внедрены рекомендации по обеспечению взрывопожарной безопасности канализационных очистных сооружений предприятий стройиндустрии, включающие планировочные решения и комплекс организационно-технических мероприятий.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Gr - критерий Грасгофа; 〖Pr〗^* - критерий Прандтля для испарения; t - температура стоков, 0С; t_н- температура наружного воздуха, 0С; υ_н - скорость ветра, м/с; υ_в - скорость воздуха внутри сооружения, м/с; с - концентрация, г/м3; H - высота, м; L - длина, м.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТ,
ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:
Публикации в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях
1.Воробьев В.А., Азаров В.Н., Яковлев Б.Н. О составе сточных вод и причинах возникновения взрывопожароопасных ситуаций на канализационных очистных сооружениях предприятий стройиндустрии // Вестник ВолгГАСУ. Волгоград: изд-во ВолгГАСУ, 2012. Вып. 25 (44). С. 290-294 (4/3 с.).2.Воробьев В.А., Азаров В.Н., Яковлев Б.Н. Об оценке очистных канализационных сооружений по действующей нормативно-технической документации // Интернет-Вестник ВолгГАСУ. Волгоград: ВолгГАСУ, 2012. Вып. 5 (20). (5/3 с.).
Отраслевые издания и материалы конференций
3.Воробьев А.В. О распределении концентраций парогазовоздушных смесей в различных зонах канализационных очистных сооружений предприятий стройиндустрии / Проблемы охраны производственной и окружающей среды: материалы конф. 2012 г. Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2012. Вып. 4. С. 38 (1/1 с. ).4.Воробьев А.В. Оценка содержания паров ЛВЖ и ГЖ в воздухе помещений канализационных насосных станций предприятий стройиндустрии // Проблемы охраны производственной и окружающей среды: материалы конф. 2012 г. Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2012. Вып. 4. С. 39-40 (2/2 с. ).5.Воробьев А.В. , Азаров В.Н., Яковлев Б.Н. Об оценке взрывопожарной опасности канализационных очистных сооружений по действующей нормативно-технической документации // Достижения и перспективы естественных и технических наук: материалы I междунар. конф. 2012 г. Достижения и перспективы естественных и технических наук. Ставрополь: НЦ Логос РФ, 2012. - С. 145-148 (4/2 с.).6.Воробьев А.В. Оценка пожарной опасности канализационных очистных сооружений предприятий стройиндустрии // Проблемы охраны производственной и окружающей среды: материалы конф. 2011 г. Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2011. Вып. 3. С. 99 (1/1 с.)7.Воробьев А.В. О пожароопасности канализационных очистных сооружений предприятий стройиндустрии // Экологическая геология. Теория, практика, региональные проблемы: материалы междунар. конф. 2011 г. Воронеж, 2011. - 2 с. (2/2 с.).8.Воробьев А.В. О пожарной опасности канализационных очистных сооружений предприятий стройиндустрии // Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития: материалы междунар. конф. 2011 г. Одесса-Донецк-Днепропетровск, 2011 г. - 4 с. (4/4 с.).
ВОРОБЬЕВ АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ РАБОТЫ ОЧИСТНЫХ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЙ ПРЕДПРИЯТИЙ СТРОЙИНДУСТРИИ ПРИ ОЧИСТКЕ СТОКОВ, СОДЕРЖАЩИХ ГОРЮЧИЕ ЖИДКОСТИ
05.23.04Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов 05.26.03Промышленная и пожарная безопасность (строительство) Автореферат диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Подписано в печать 11.04.2012 г. Заказ № ____ Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0
Формат 60 х 84 1/16
Бумага писчая. Печать плоская.
Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет
400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1. Сектор оперативной полиграфии ЦИТ
2
Документ
Категория
Технические науки
Просмотров
206
Размер файла
420 Кб
Теги
кандидатская
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа