Введение к работе
Актуальность темы.
Деятельность нефтехимического и нефтяного комплексов привела к образованию бездействующих накопителей, содержащих большие объемы высококонцентрированных сточных вод (ВСВ). ВСВ образуются в выемках накопителей в результате выделения из гетерофазных техногенных образований химически и механически связанной водной фазы, аккумуляции атмосферных осадков и других факторов.
ВСВ в составе водоэмульсионного слоя и осадка накопителя занимают более 90% объема выемки. Их удаление и обработка составляет основную величину затрат при ликвидации накопителя.
Обработка ВСВ накопителей требует строительства на их территории дорогостоящих локальных очистных сооружений (ЛОС). После ликвидации накопителя, ЛОС окажутся бездействующими и потребуют проведения дорогостоящего объектного демонтажа.
Альтернативой ЛОС, создаваемым на территории накопителей, выступают существующие станции аэрации сточных вод, которые, как правило, имеются на всех крупных нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях -собственниках накопителей.
Станции аэрации содержат в своем составе усреднители, отстойники, аэротенки, сооружения обезвоживания осадков сточных вод. Часть мощностей этих сооружений на территории Самарской области была выведена из эксплуатации в период спада производства и законсервирована. После реконструкции их можно использовать в качестве основы для строительства централизованных комплексов по обработке ВСВ накопителей.
Однако не все накопители ВСВ можно ликвидировать с использованием станций аэрации, точно также как не все очистные сооружения пригодны в качестве объектов обработки ВСВ, поэтому разработка технологии обработки ВСВ с применением существующих станций аэрации является актуальной задачей.
Целью настоящей работы является исследование и разработка технологии обработки высококонцентрированных сточных вод накопителей нефтехимических предприятий с использованием реконструируемых сооружений станций аэрации.
Задачи исследований. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
анализ структуры, объемов и состава ВСВ накопителей;
интерпретация ВСВ накопителя в виде цифровых матриц состояния и 3-мерных моделей для дифференцирования структуры его техногенного образования и назначения способов направленной обработки;
разработка конструкции комбинированного биореактора обработки ВСВ накопителей, создаваемого на базе реконструируемых сооружений станций аэрации;
лабораторные исследования по совместной обработке сточных вод станции аэрации со стоком накопителя в условиях комбинированного биореактора с изучением процесса деструкции загрязнений;
- полупроизводственные исследования по биологической очистке ВСВ
накопителей в условиях станции аэрации нефтехимического предприятия;
определение тестовых показателей контроля процесса совместной обработки ВСВ накопителей и стоков, поступающих на станции аэрации;
разработка технологической схемы и конструктивного оформления комплексов обработки ВСВ накопителей на базе реконструируемых сооружений станций аэрации сточных вод;
экономическая оценка технологии обработки ВСВ накопителей нефтехимического и нефтяного комплексов на примере Самарской области. Научная новизна работы состоит в следующем:
- разработан новый метод представления структуры и состава ВСВ
накопителей на основе цифровых матриц состояния;
разработана система критериальной оценки пригодности существующих станций аэрации для очистки ВСВ накопителей;
разработана новая конструкция комбинированного биореактора обработки ВСВ накопителей;
изучены закономерности процесса биологической деструкции загрязнений стоков станции аэрации, обрабатываемых в смеси с ВСВ накопителя нефтехимического предприятия на комбинированном биореакторе;
определены тестовые показатели контроля процесса совместной обработки ВСВ накопителей и стоков, поступающих на станции аэрации.
Практическая значимость и реализация работы:
разработана трехмерная модель накопителя ВСВ нефтехимических производств на основе цифровых матриц состояния;
запроектированы новые сооружения обработки ВСВ накопителей нефтехимических предприятий;
разработанные условия приема стоков накопителей на станции аэрации позволили осуществить прием и переработку части ВСВ накопителя ЗАО «Новокуйбышевская нефтехимическая компания» («ННК») в условиях заводской станции аэрации;
рассчитана экономическая эффективность от внедрения предлагаемой технологии совместной обработки ВСВ накопителей и стоков промышленной станции аэрации ЗАО «ННК», составляющая 2,79 млн. рублей в ценах 2010 г.
Автор выносит на защиту:
- метод интерпретации ВСВ накопителя в виде цифровых матриц состояния и
3-мерных моделей для назначения способов направленной обработки ВСВ;
обоснование целесообразности применения технологии обработки ВСВ накопителей нефтехимических производств с использованием реконструируемых сооружений станций аэрации сточных вод;
результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов биохимической деструкции загрязнений стоков станции аэрации нефтехимического предприятия, обрабатываемых в смеси с ВСВ накопителей на комбинированном биореакторе;
конструктивное оформление биореактора обработки ВСВ накопителей, основанных на комбинации эффектов очистки при контакте со свободноплавающей и иммобилизованной микрофлорой;
критериальную оценку применимости станций аэрации для очистки ВСВ накопителей нефтехимических предприятий с использованием групп технологических, ресурсных и экономических критериев.
Достоверность полученных результатов оценена с помощью современных математических методов обработки экспериментов. При постановке экспериментов использованы общепринятые методики, оборудование и приборы.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на
V Международной научно-практической конференции «Ашировские чтения»,
Самара, 2008; Межрегиональной научно-практической конференции: «Экология.
Образование. Промышленность», Уфа, 2009; 66-ой Всероссийской научно-
технической конференции по итогам НИР за 2008 г. «Актуальные проблемы в
строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика», Самара, 2009; X
Международной научно-практической конференции: «Проблемы
энергосбережения и экологии в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах», Пенза, 2009; XI Международной научно-практической конференции: «Города России: проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии», Пенза, 2009; Международной научно-практической конференции: «Инновации в теории и практике обращения с отходами», Пермь, 2009; VI Международной научно-практической конференции: «Нефтегазовые технологии», Самара, 2009; 67-й Всероссийской научно-практической конференции по итогом НИР 2009 года: «Традиции и инновации в строительстве и архитектуре», Самара, 2010.
Публикации по результатам исследований. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе четыре статьи в журналах, рекомендованных ВАК. Получен патент на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 137 листах машинописного текста и состоит из введения, 5 глав, библиографического списка литературы из 170 наименований, содержит 26 рисунков, 27 таблиц и 9 приложений.
