Введение к работе
з
Актуальность работы Развитие промышленности, рост народонаселения, увеличение добычи и переработки природных ресурсов усиливают негативные техногенные воздействия на природную среду, порождают ряд экологических проблем
Наиболее острые из них связаны с загрязнением природной среды предприятиями машиностроительной отрасли, нефтеперерабатывающих заводов, на железнодорожном транспорте, а также с проблемой малых населенных пунктов, в которых отсутствуют или безнадежно устарели очистные сооружения
Одним из основных загрязнителей в населенных пунктах являются нефтепродукты и нефтесодержащие отходы, которые теряются при транспортировке нефти и продуктов ее переработки, авариях транспорта, очистке цистерн и емкостей на предприятиях Общие потери нефти равны 0,23% от мировой добычи, причем около 65% потерь нефтепродуктов составляют сбросы от промышленных предприятий
Большое значение в решении проблем охраны природной среды от различных загрязнений придается мерам научно-технического характера Наиболее развитым направлением решения этой проблемы является разработка специальных технологий, очистных установок и сооружений для улавливания, переработки и утилизации газообразных, жидких, твердых отходов, т е локализации и ликвидации техногенных воздействий на природную среду
Предотвращения и уменьшения загрязняющих выбросов на единицу производимой продукции возможно добиться за счет экономии теплоты и энергии в процессах нефтепереработки
Уменьшить энергозатраты и массу вредных выбросов возможно при утилизации вторичных и экономии первичных энергоресурсов предприятий Экономически целесообразно использовать низкопотенциальную теплоту в топливно-энергетическом балансе предприятий (ТЭБ)
Составление топливно-энергетического баланса позволяет выявить поте-
ри топчива и энергии, осуществить перевод технических процессов на наиболее экономичные виды и параметры энергоносителей уменьшить выбросы загрязнителей в природную среду На энергоемких нефтеперерабатывающих заводах необходимо интенсифицировать физико-химические процессы, разрабатывать мероприятия по увеличению КПД, уменьшению расхода топлива для трубчатых печей, создавать эффективные горелки для сжигания газов, проводить работы по увеличению полноты слива нефти из железнодорожных цистерн, упрощению и удешевлению процесса дегазации теплотехнической воды и воды в замкнутой системе водоснабжения Решение этих проблем целесообразно для любых предприятий, і к они приводят к снижению уровня загрязнения природной среды нл единицу производимой продукции
Таким образом, исследования по разработке и совершенствованию технологии очистки почвы, воды, оборотной воды и потока сточной воды являются актуальными, так как направлены на локализацию, снижение вредных выбросов, улучшение экологической ситуации на территориях, прилегающих к предприятиям нефтепереработки, машиностроения, транспортной инфраструктуры
Актуальны исследования по изучению загрязнения территорий населенных пунктов и гостроению антропогенного ландшафта Анализ антропогенного ландшафта позволяет выяснить источники и характер распределения выбросов, их координаты и разработать мероприятия по их локализации и ликвидации
Актуальными являются также исследования по изучению влияния воздействия физических полей на сточную воду, коагулянты и эффективность очистки от разных загрязнителей
Цель работы состоит в разработке и совершенствовании технологии локализации и ликвидации негативных техногенных воздействий различных предприятий и населенных пунктов на природную среду
Идея заключается в разработке и совершенствовании технических систем очистки воды и почвы от загрязнителей с использованием фильтрующих материалов, сорбентов и коагулянтов, изготавливаемых при переработке и утилизации промышленнЕлх отходов, разработке способов локализации загрязне-
ний за счет снижения энергоемкости процессов нефтепереработки Задачи исследования:
Анализ существующих технологий очистки почвы, воды и потока воды от нефтепродуктов, неорганических и органических загрязнителей
Разработка и модернизация методов, оборудования и технологий для очистки почвы от загрязнителей с применением местных материалов и отводов
Построение скалярного поля концентрации ьефтепрод/ктов в почве и исследование процессов массопередачи при загрязнении и очисть е почвы
Исследование, разработка и модернизация метопов, ус тройств и технологий доочистки воды в оборотных системах, очистки сточных вод нефтеперерабатывающих, машиностроительных и других заводов, населенных пунктов комплексными методами с использованием фильтрующих материалов, сорбентов, коагулянтов, производимых при переработке и утилизации промышленных отходов
Разработка и совершенствование технических систем для локализации и ликвидации негативных техногенных воздействий нефтеперерабатывающих заводов на природную среду
Разработка новых схем построения антропогенного ландшафта промышленного предприятия или населенного пункта
Методы исследования
Использовались теоретические и экспериментальные методы исследования процессов очистки природной среды, физико-химически» процессов, тепло - и массообмена, математического моделирования, а также физико-химические методы анализа, лабораторные, полупромышленные и нагурные испытания очистного оборудования, фильтрующих материалов, сорбентов н коагулянтов
Научные положення, выносимые на защиту
- технология очистки почвы, заключающаяся в комплексном использовании модернизированных механических, физико-химических и биохимических методов и позволяющая снизить уровень техногенного воздействия предприятий разного профиля и населенных пунктов на природную среду до шачений ПДС и
пдв,
физическая и математическая модели загрязнения почвы, основанные на использовании теории поля, позволившие построить скалярное поле концентрации нефтепродуктов в почве, описать механизм загрязнения и очистки почвы, определить характеристики поля, коэффициент и скорость массопередачи, коэффициент диффузии в стационарных и нестационарных условиях при загрязнении и очистке почвы,
комплексные механические и физико-химические методы очистки и до-очистки различных по составу сточных вод от нефтепродуктов, анионов, катионов с использованием фильтрующих материалов, сорбентов, коагулянтов, изготавливаемых из местных промышленных отходов, а также за счет воздействия электрогидравлической обработки сырья для синтеза коагулянтов, растворов коагулянтов, сточных вод, значительно упрощающие технологию очистки и позволяющие повысить степень очистки на 5-10%,
новые принципы построения схем формирования антропогенного ландшафта промышленного предприятия или населенного пункта, отличающиеся тем, что не рассматривается загрязнение биосферы и позволяющие рассчитать характеристики ландшафта, разработать мероприятия по локализации и ликвидации загрязнений и определить затраты по их устранению,
способы локализации и ликвидации негативных техногенных воздействий нефтеперерабатывающих предприятий на природную среду за счет увеличения полноты слива нефти, повышения эффективности и полноты сжигания неф-тезаводских газов, интенсификации процесса дегазации воды, уменьшения расхода топлива, воздействия магнитного поля на процесс коксования нефтепродуктов
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается:
положительными результатами внедрения работ, проведенных на нефтеперерабатывающем заводе и других предприятиях, в населенных пунктах, сходимостью результатов исследований в лабораторных, промышленных и натурных
условиях, достижением предельно-допустимых концентраций загрязняющих веществ в воде и почве в результате внедрения разработанных автором технологий, оборудования и надежностью их эксплуатации в промышленных условиях Научная новизна исследований заключается
в разработке технологий локализации и ликвидации загрязнений почвы, стоячей воды в водоемах, сточной воды, потока воды механическими, физико-химическими и биохимическими способами,
в создании технологии производства фильтрующих материалов, коагулянтов, сорбентов при переработке и утилизации промышленных отходов,
в разработке нового, ранее неприменяемого, траншейного метода очистки сточных вод, отличающегося от известных установкой оборудования в траншее,
в установлении оптимальных характеристик электрохимического метода очистки сточных вод при использовании плоских растворимых анодов или электродов из углеродной ткани,
в разработке физической и математической моделей, позвонивших построить скалярное поле концентрации нефтепродуктов при загрязнении и очистке почвы поле, рассчитать поток, плотность потока, градиент концентрации, скорость движения нефтепродуктов при очистке, а также определить скорость и коэффициент массопередачи, коэффициент диффузии при загрязнении и очистке почвы нефтепродуктами в стационарных и нестационарных условиях,
в разработке технологии локализации и ликвидации негативных техногенных воздействий на природную среду в результате снижения энергопотребления за счет модернизации гидромонитора для повышения полноты слива нефти из железнодорожных цистерн, использования явления адиабатного кипения для дегазации воды, разработки газовых горелок, экономии первичных и утилизации вторичных энергоресурсов, применения электрогидравлического эффекта при очистке сточных вод, воздействия магнитного поля на процесс коксования нефтяного сырья,
в разработке принципов построения схем формирования антропогенного ландшафта без учета загрязнения биосферы
Практическая ценность работы заключается в создании оригинального комплеь са технических и технологических систем, которые позволяют на любом предприятии, в населенном пункте при использовании только местных материалов и отходов осуществлять очистку воды и почвы, разрабатывать экологическое оборудование и очистные сооружения, производить фильтрующие материалы, сорбенты, коагулянты, коллактивит, древесный уголь, перерабатывать и утилизировать отходы, предотвращать, снижать и ликвидировать выбросы вредных веществ в природную среду, интенсифицировать физико-химические процессы, модернизировать технику защиты природной среды для локализации и ликвидации негативного техногенного воздействия
Дгія предприятий разного профиля разработано и внедрено технология очистки воды в водоемах и потока воды от органических и неорганических загрязнителей, в том числе нефтепродуктов, с использованием модернизированных механических, физико-химических и биохимических методов, сорбционные бо-новые заграждения и фильтры для очистки потока воды от нефтепродуктов с загрузкой из местных материалов и отходов, очистные сооружения для очистки потока воды от неорганических и органических примесей, состоящие из каскада последовательно устанавливаемых водопада, боковых заграждений, фильтров с разными наполнителями и дополнительного водопада, технологии очистки и до-очистки промышленных сточных вод и воды в оборотных системах, траншейный метод очистки сточных вод, гальванокоагулятор для очистки промышленных сточных вод, установка для электрогидравлической очистки сточных вод, отработанная на Амурском цс-ллюлозно-картонном комбинате, технологии очистки сточных вод местными цеолитами (шабазитом и клиноптилолитом), технология доочистки сточной воды Уссурийского масложиркомбината и малого населенного пункта (пос Де-Касгри Хабаровского края), новые фильтрующие материалы, сорбенты, коагулянты, адсорбенты-катализаторы, производимые при переработке и утилизации местных материалов и отходов, технические средства для локализации и ликвидации негативных техногенных воздействий нефтеперерабатывающего завода, т е мероприятия по уменьшению расхода топлива трубчатых
печей, увеличению их КПД, повышении степени экономии первичных и использования вторичных энергетических ресурсов, гидромонитор для повышения полноты слива нефти из железнодорожных цистерн, устройство для дегазации воды в котельной, модернизации деаэратора и деаэрации воды в оборотной системе по новому методу с использованием явления адиабатного кипені я, горелки без предварительного смешения газа и воздуха для сжигания коксокуоового и нефте-заводского газов, модернизированная горелка конструкции КНПЗ, технотогии очистки нефтезагрязненных воды и почвы с помощью модернизируемых механических и физико-химических методов, сорбентов, биосорбентов и бактериальных препаратов, шаровая мельница для изготовления сорбентов и биосорбентов
Апробация работы Результаты исследований докладывались на научно-технических советах Комсомольского-на-Амуре нефтеперерабатывающею завода в 1985, 1987, 1989, 2005 гг, завода "Амурлитмаш" в 1992г, завода "Амур-сталь" в 1992, 1994 г г, на заседаниях Ученых советов Комсомольского-на-Амуре технического университета в 1984, 1987, 2003, 2005 гг, Комсомольского-на-Амуре педагогического университета в 1997 и 2000, 2004 г г , на научно-технических конференциях технического университета в 1982, 1984, 1988, 1990, 2003, 2004, 2005, 2006 гг и педагогического университета в 1997, 1999, 2000, 2002, 2004 г г , на городских конференциях по экологии и рационглыюму использованию природных ресурсов в 1985, 1988, 1996, 1998 г г, на Всероссийской конференции "Почва, жизнь, благосостояние", г. Пенза, 2000 г, на 111 Международной научно-практической конференции "Человек и окружающая природная среда", г Пенза, 2000 г, на международной экологической конференции «Дальневосточная весна», г Комсомольск-на-Амуре, 2006 г
Публикации. По теме диссертации опубликованы 52 научные работы, из них три монографии
Объем работы. Диссертационная работа состоит из двух томов, первый том состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка использованной литературы из 466 наименований, изложен на 301 стр , иллюстрируется 45 рисунками, содержит 31 таблицу, второй том состоит из пяти
разделов, изложен на 122 стр, иллюстрируется 13 рисунками, содержит 35 таблиц, акты внедрения
