WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 |

Обеспечение автономности плавания речных судов по условиям экологической безопасности

-- [ Страница 1 ] --

правах рукописи

Горин Николай Леонидович

ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОНОМНОСТИ ПЛАВАНИЯ

РЕЧНЫХ СУДОВ ПО УСЛОВИЯМ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Специальность 03.02.08

Экология (транспорт) (технические науки)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Нижний Новгород – 2011

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Волжская государственная академия водного транспорта».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, заслуженный работник Высшей школы РФ Этин Владимир Львович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Наумов Виктор Степанович доктор технических наук Васильев Сергей Александрович кандидат технических наук

Ведущая организация: ФБОУ ВПО «Новосибирская государственная академия водного транспорта» (г. Новосибирск).

Защита состоится « » 2012 г. в часов в аудитории 231 на заседании диссертационного совета Д223.001.01 при Федеральном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волжская государственная академия водного транспорта» по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО ВГАВТ.

Автореферат разослан « » 2012 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Первоочередными задачами, которые необходимо решить в кратчайшие сроки, являются: обновление флота, повышение эффективности и интенсивности его использования, а также развитие соответствующей инфраструктуры.

Известно также, что водный транспорт сегодня является самым безопасным с экологической точки зрения. Закономерно, что в Концепции развития внутреннего водного транспорта (ВВТ) акцентируется внимание на том, что «обеспечение экологической безопасности на внутренних водных путях (ВВП) должно оставаться одним из приоритетов государственной политики в области управления ВВТ».

Очевидно, что увеличение автономности плавания судов по условиям экологической безопасности, приводящее к сокращению вынужденных простоев судов, будет способствовать повышению экономической эффективности их эксплуатации

Анализ проблемы обеспечения экологической безопасности судов речного флота показывает, что наибольшей остроты она достигает при выборе способа удаления с судов хозяйственно-бытовых сточных вод. Это вызвано ограничением Санитарными Правилами сроков их хранения на судне и недостаточным количеством приемных устройств для сбора этих загрязнений. Кроме того, российское законодательство запрещает сброс даже очищенных судовых сточных вод в зонах санитарной охраны поверхностных источников водоснабжения. С учетом плотности расположения этих зон на реках нашей страны количество и протяженность участков водных путей, на которых разрешен сброс судовых очищенных стоков, оказываются весьма ограниченными.

Таким образом, единственным для большинства речных грузовых и буксирных судов способом увеличения автономности плавания для обеспечения экологической безопасности является создание условий для длительного хранения сточных вод на борту судна. Поэтому решение указанной задачи является весьма актуальным.

Вопросам обеспечения экологической безопасности судов и очистки судовых стоков посвящены работы ученых и инженеров А.Л. Баранова, В.А. Бараца, К.А. Васильева, В.В. Дягтерева, А.С. Курникова, В.С. Наумова, М.В. Николаева, В.И. Решняка, А.Г. Севастьянова, В.Л. Этина, Л.И. Эльпинера, M. Henze, P. Harremoёs и др. Однако анализ работ указанных авторов установил, что они, в основном, посвящены вопросам предотвращения загрязнения водной среды судами при помощи природоохранного оборудования, методам его проектирования и особенностям эксплуатации. Проблема же длительного хранения судовых сточных вод в известной автору литературе не обсуждалась, поэтому научные исследования в этой области представляются актуальными.

Целью работы является научное обоснование повышения экологической безопасности судов речного флота путем обеспечения необходимой автономности плавания по сточным водам с помощью системы аэрации сборных цистерн и разработки методики определения основных характеристик этой системы.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

  • выполнить анализ особенностей водопотребления и состава сточных вод на судах внутреннего и смешанного плавания;
  • выполнить экспериментальные исследования процесса биохимического состава сточных вод в зависимости от интенсивности и продолжительности их аэрации;
  • разработать принципиальную схему судовой системы аэрации сточных вод и выполнить математическое описание этого процесса;
  • разработать математическую модель работы системы аэрации сточных вод для судовой сборной цистерны;
  • разработать методику определения основных характеристик судовой системы аэрации сточных вод в сборной цистерне.

Научная новизна работы заключается в следующем:

– впервые выполнено математическое описание процесса, обеспечивающего увеличение сроков безопасного хранения судовых сточных вод с учетом их переменного состава и поступления в сборную цистерну путем их аэрации с управляемой интенсивностью;



– впервые выполнены экспериментальные исследования влияния времени и интенсивности аэрации стоков в судовой сборной цистерне на срок безопасного хранения сточных вод на судах;

– разработана принципиальная схема судовой системы аэрации сточных вод, обеспечивающей увеличение автономности плавания речных судов по этому виду загрязнения за счет повышения их безопасного хранения на борту судна;

– создана математическая модель работы судовой сборной цистерны сточных вод, оборудованной системой аэрации с переменной интенсивностью.

Практическая ценность и внедрение:

  • создана методика определения основных характеристик системы аэрации сточных вод в сборной цистерне для обеспечения экологической безопасности речных судов по данному виду отходов;
  • результаты исследований использованы при модернизации т/х «Окский–19» на ОАО «Коломенский порт».

Объект, предмет и методы исследований. Объектом исследований является судовая система сточных вод.

Предметом исследований являются процессы аэрации сточных вод в судовой сборной цистерне с учетом переменного расхода и состава стоков.

Достоверность полученных результатов обеспечена применением фундаментальных научных методов гидромеханики, теории химической технологии и аппарата статистического анализа.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на XI Международной научно-практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности» (г. Пенза, 2011) и Международной научно-практической интернет-конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании» (2011).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в четырех статьях, одна из которых в изданиях, рецензируемых ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа содержит 115 страниц машинописного текста, в том числе 12 таблиц и 14 рисунков. Список литературы состоит из 122 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко сформулирована актуальность темы, изложены основные направления исследований, а также описана структура диссертационной работы, ее научная новизна и практическая значимость.

Первая глава посвящена анализу состояния рассматриваемой проблемы, формулировке цели и задач исследований.

Изучение проблемы обеспечения экологической безопасности судов при эксплуатации их на ВВП показало, что наибольшие трудности вызывает избавление судов от хозяйственно-бытовых сточных вод.

Автономность плавания судов по данному виду отходов на ВВП ограничивается сроком не более 6 суток, что связано с их загниванием. Соответственно возникает необходимость частого выполнения судами операций по сдаче сточных вод на приемные сооружения. Ситуация усугубляется недостаточно развитой инфраструктурой. По данным ГБУВПиС количество специальных приемных пунктов к навигации 2008 года по сравнению с 1994 годом уменьшилось почти в 2 раза. При этом плотность их размещения в 10…20 раз ниже, чем на реках стран Западной Европы.

Как показывает опыт эксплуатации, установка систем для очистки и обеззараживания сточных вод экономически оправдана только для крупных пассажирских судов, на которых образуется большое количество стоков и отсутствует возможность размещения цистерн для их длительного хранения. Оборудование станциями очистки сточных вод судов других типов в большинстве случаев нецелесообразно. Кроме того, эти установки не всегда обладают достаточной санитарной надежностью. В то же время в зонах санитарной охраны источников питьевого водоснабжения, протяженность которых может достигать нескольких сотен километров, запрещен сброс даже очищенных судовых сточных вод. Поэтому протяженность участков водных путей, на которых разрешен сброс таких стоков, с учетом требований нормативных актов невелика.

Таким образом, можно сделать следующий вывод: при движении судов по ВВП единственным с практической точки зрения способом обеспечения их экологической безопасности (как и на реках Европы) будет являться хранение сточных вод в соответствующих судовых цистернах и сдача их на приемные сооружения. При этом необходимая автономность плавания по данному виду отходов может быть обеспечена либо путем размещения дополнительных береговых пунктов для приема сточных вод, либо путем применения новых технических решений для увеличения времени безопасного хранения сточных вод на судне.

Первый путь может быть экономически целесообразным только при значительном увеличении темпов строительства приемных сооружений на ВВП, что в ближайшей перспективе представляется маловероятным. Кроме того, в данном случае не отпадает необходимость выполнения технологической операции по сдаче сточных вод через каждые 6 суток.

Наиболее предпочтительным с экономической точки зрения является второй путь, позволяющий увеличить автономность плавания судов по условиям экологической безопасности за счет продления сроков безопасного хранения стоков на борту судов, особенно грузовых. В результате можно получить положительный эффект как в экономическом, так и в экологическом аспекте их эксплуатации. С одной стороны, уменьшается время простоев судна, связанных со сдачей сточных вод, поскольку данные операции будут проводиться реже, с другой, – увеличиваются возможности сдачи этих вод судном на береговые приемные сооружения.





Увеличения сроков хранения сточных вод можно добиться повысив стойкость их к загниванию, что обеспечивается следующими путями:

1. Уменьшением количества находящихся в воде загрязняющих органических веществ.

2. Поддержанием в воде определенной концентрации растворенного кислорода.

При этом необходимо выбрать такой способ обработки сточных вод, который не предусматривал бы использования дорогостоящей аппаратуры, материалов и реагентов, и мог быть легко реализован на судах без существенной модификации судового оборудования.

Анализ возможности обеспечения необходимой стойкости сточных вод показал, что единственным технически и практически приемлемым способом увеличения сроков их хранения на судне является биохимическое окисление, предусматривающее аэрацию этих отходов непосредственно в сборных цистернах. Аэрация стоков будет способствовать протеканию в них следующих процессов, препятствующих загниванию:

– биохимическому окислению примесей аэробными микроорганизмами;

– химическому окислению примесей кислородом воздуха;

– насыщению воды кислородом воздуха и поддержанию его концентрации на необходимом уровне.

Необходимо отметить, что в «Наставлениях по предотвращению загрязнения внутренних водных путей при эксплуатации судов» (РД 152–011–00) предусматривалось увеличение времени хранения сточных вод на судах за счет обеспечения аэрации этих вод с определенной интенсивностью. Однако в указанных «Наставлениях…» отсутствовала методика определения других характеристик системы аэрации, связанных со временем безопасного хранения сточных вод на судне. Кроме того, указанный документ утратил силу в связи с распоряжением Минтранса РФ от 04.02.2011 г.

Далее в главе сформулированы цель работы и основные задачи исследований.

Во второй главе были выполнены исследования особенностей работы судовой системы сточных вод с аэрацией.

Поскольку образование сточных вод неразрывно связано с водопотреблением, были проанализированы количество и режимы потребления воды на судах.

Вопрос потребления воды на судах внутреннего и смешанного плавания нашел отражение как в научных трудах, так и в ряде руководящих документов. При этом в разных источниках подход к этому вопросу трактуется по-разному.

В некоторых документах приводятся лишь некоторые средние нормы водопотребления, зависящие от уровня комфортности судна. Использование таких данных позволяет определить среднесуточное количество сточных вод, поступающих в сборную цистерну, но не дает представления о режиме их поступления. В других работах предусматривается составление баланса почасового расхода воды потребителями с учетом реального количества и типа судовой водоразборной арматуры, распорядка дня на судне, нормализованных секундных расходов через арматуру и коэффициентов одновременности, учитывающих часовую загрузку и число одновременно включенных потребителей. Достоинством такого подхода является то, что он учитывает особенности каждого судна и позволяет рассчитать максимальное количество образующихся стоков для худшего из возможных случаев эксплуатации.

Кроме того, проведенные различными авторами исследования показали, что режим образования сточных вод на судах существенно отличается от режима их образования в береговых условиях. Водоотведение в населенных пунктах носит более равномерный характер, что обусловлено большим количеством жителей и различиями в их жизненных укладах. На судне распорядок дня экипажа достаточно жестко привязан к графику несения вахт, в связи с чем водопотребление имеет ярко выраженные пики.

Сравнительный анализ источников, посвященных вопросам водопотребления на судах речного флота, позволяет сделать следующие выводы:

  • количество воды, потребляемой на судне, является случайной величиной, зависящей от комфортабельности судна, погодных условий, количества и типа установленной на судне водоразборной арматуры и других факторов;
  • точный расчет водопотребления можно получить только для какого-либо конкретного судна с учетом вида, количества и режима работы имеющихся на нем водопотребителей;
  • режим водопотребления, а значит и образования сточных вод на судах, носит периодический характер с выраженными пиковыми расходами, что объясняется распорядком дня на судне. При этом пиковые расходы в несколько раз превышают среднечасовые.

Анализ состава судовых сточных вод показал, что поскольку условия жизнедеятельности людей на современных судах мало отличаются от таковых на берегу, то состав судовых сточных вод практически идентичен составу коммунальных (городских) стоков, не смешанных со стоками промышленных предприятий. Однако есть различия в удельной массе некоторых загрязняющих веществ, приходящихся на одного человека.

В отдельных работах указывается, что состав судовых сточных вод, поступающих в сборную цистерну, не является постоянным. Это объясняется изменением соотношения фекальных и хозяйственно-бытовых вод в общем стоке в течение суток, во время движения судна или стоянки его в порту, в зависимости от температуры наружного воздуха и других обстоятельств. Поэтому для исследования преобразования состава сточных вод в процессе их аэрации был определен с возможный интервал варьирования показателей, характеризующих их первоначальное загрязнение.

На основании анализа исследований, посвященных вопросам изучения состава загрязнений судовых и коммунальных (городских) сточных вод, можно сделать следующие выводы:



Pages:   || 2 | 3 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.