Введение к работе
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.
