Введение к работе
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.
