Обеспечение устойчивости работы очистных канализационных сооружений предприятий стройиндустрии при очистке стоков, содержащих горючие жидкости
На правах рукописи
ВОРОБЬЕВ АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ РАБОТЫ ОЧИСТНЫХ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЙ ПРЕДПРИЯТИЙ СТРОЙИНДУСТРИИ ПРИ ОЧИСТКЕ СТОКОВ,
СОДЕРЖАЩИХ ГОРЮЧИЕ ЖИДКОСТИ
| 05.23.04 | Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов |
| 05.26.03 | Промышленная 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 ДМ212.026.05 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 промканализации.
Проблема обеспечения пожаровзрывобезопасности канализационных очистных сооружений характерна и для предприятий строительной индустрии. В сточных водах этих производств содержатся бензин, ацетон и другие легковоспламеняющиеся 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 стоков (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 доочистку | Биохимочистка | Сброс в канализацию  |
или сброс  | |||||||||
| Ливне- вые стоки |
| Рис. 1. | Технологическая схема очистки производственных и ливневых стоков предприятий по производству строительных материалов и конструкций |
В состав станций механической очистки сточных вод входят решетки, песколовки, отстойники – бензиноуловители, нефтеловушки, самоотстойники. 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 (количественно-качественный состав сточных вод, температура и скорость воздуха, температура стоков 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
 , 0С | (1) | |||
| где |  | - | 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 нефтеловушек |
Соответствующие уравнения регрессии имеют вид
 | (2) |
 | (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:
- скорость ветра, отнесенная к 1 м/с;
- температура наружного воздуха, отнесенная к 10С;
- расстояние от входа стоков в нефтеловушку до места отбора проб, отнесенное к длине нефтеловушки;
- 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 
= 400С, 
= 200С, 
= 00С и скорости ветра 
= 0 м/с. Аналогичные кривые получены для других скоростей ветра.
Обработка результатов экспериментальных исследований позволила получить регрессионные зависимости 
). Уравнения регрессии имеют вид:
при скорости ветра 
1 м/с
при 0
  ; | (4) |
при 0
  ; | (5) |
при скорости ветра 
1 м/с
при 0
  ; | (6) |
при 0
  | (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 
= 1,1109. Полученные результаты по оценке режима испарения приведены в табл. 1.
| Таблица 1 - | Режимы испарения паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей с поверхности стоков в нефтеловушке | ||
| Скорость ветра, м/с |  | Режим испарения | |
| 0 | 0,49109 | ламинарный | |
| 0,5 | 0,77109 | ламинарный | |
| 1 | 0,98109 | ламинарный | |
| 3 | 1,19109 | турбулентный | |
| 5 | 1,76109 | турбулентный | |
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   = 40 и   = 1 на высоте: 1 -   = 0; 2 -   = 0,5; 3 -   = 1 |
| Рис. 5. | Изменение концентрации паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей по длине нефтеловушки при   = 1: 1, 2, 3 - при   = 20 на высоте   = 0;   = 0,5;   = 1 соответственно: 4, 5, 6 - при   = 0 на высоте   = 0;   = 0,5;   = 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
  | (8) | ||||
  | (9) | ||||
| где |  | - | расстояние по вертикали от перекрытия нефтеловушки, отнесенное к 1 м. | ||
 | - | 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 стоков.
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 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 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; 
- критерий Прандтля для испарения; t – температура стоков, 0С; 
температура наружного воздуха, 0С; 
- скорость ветра, м/с; 
- скосрость 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
| 05.23.04 | Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов |
| 05.26.03 | Промышленная и пожарная безопасность (строительство) |
Автореферат диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Подписано в печать 11.04.2012 г. Заказ № 258 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
