9094

9

ниях. Замеры скоростей, температур воздуха и стоков производились одновременно с отбором проб ПВС в выбранных точках очистных сооружений.

На основании проведенного анализа существующих методов и средств при выполнении данной работы для измерения концентраций парогазовоздушных смесей нефти, нефтепродуктов и других ЛВЖ, ГЖ и газов были использованы универсальные газоанализаторы типа УГ-2, газоанализаторы ПГФ2М1-ИЗГ, ПГФ2М1-И1А, ПГА, ОКА, индикаторы взрывоопасности ИВП-1, ИВК-1, ПИВ, сигнализаторы довзрывных концентраций СТХ-5А и др. Применялись также лабораторные методы по стандартным методикам. Выбранные для исследования приборы обеспечивают оперативность и достаточную точность измерений концентраций паров и газов.

В исследованиях при замерах температур воздушной среды и производственных стоков применялись спиртовые и ртутные лабораторные и метеорологические термометры. При замерах скоростей движения воздуха использовались крыльчатые (типа АСО-3) и чашечные (МС-13) анемометры, а при малых скоростях движения воздуха — термоанемометры типа ТА-4 ЛИОТ, ТА-8М, ЭА-1М, которыми также замерялась температура воздуха. Применялись также автоматические цифровые портативные приборы МЭС-2, TV-метр, АПА-1, ИВА.

Представлены результаты исследования состава производственных сточных вод, поступающих в канализационные сети и очистные сооружения обследованных предприятий. Установлено, что основными загрязняющими промстоки веществами на исследованных объектах являются нефть и нефтепродукты, концентрация которых изменяется в довольно широком диапазоне — от 20 мг.л-1 , на предприятиях стройиндустрии, до 451410 мг-л-1, на нефтеперерабатывающих заводах; ацетон - от 10 мг.л-1 до 250 мг.л-1, на предприятиях химической промышленности; спирт — до 150 мг.л-1 и более; уксусная кислота - до 4896 мг.л-1 и др.

Приведены результаты исследований на действующих очистных сооружениях по определению концентраций парогазовоздушных смесей в различных воздушных зонах, которые полностью подтвердили предварительную оценку существующей опасности отдельных очистных сооружений. Так, в воздушных зонах исследуемых очистных сооружений предприятий стройиндустрии нефтепродукты составляют 500 мг.м-3; ацетон — 300 мг.м -3 ; на НПЗ пары нефти и нефтепродуктов - 12500 мг.м -3 ; на предприятиях железнодорожного транспорта первой группы - 500 мг.м -3, второй группы - 8000 мг.м -3 ; предприятий химической и нефтехимической промышленности: пары ацетона - 550 мг.м -3 ; пары углеводородов нефти - 300 мг.м- 3 ; аммиак - 350 мг.м- 3 ; сероводород - 15 мг.м- 3 .

Полученные концентрации ПГВС соответствуют нормальным условиям эксплуатации очистных сооружений.

10

Впроцессе специально выполненного эксперимента по определению концентраций ПГВС в условиях ухудшенного воздухообмена зафиксировано постепенное повышение текущих концентраций ПГ ВС в начальной части очистных сооружений - нефтеловушек, песколовок и отстойников, вблизи поверхности стоков, которые,в некоторых случаях, достигают значений нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР).

Ввоздушных зонах канализационных насосных станций различного назначения получены следующие максимальные концентрации ПГВС предприятий стройиндустрии: в помещениях насосных - нефтепродукты - 100 мг.м- 3 ; ацетон - 100 мг.м-3; в приемных резервуарах — нефтепродукты

-500 мг.м-3; ацетон - 200 мг.м -3; на территории (вблизи насосных и резервуаров) - "следы"; предприятий железнодорожного транспорта: в помещениях насосных промстоков исследованных предприятий (кроме насосных промывочно-пропарочных станций) - нефтепродукты и др. горючие вещества — 500 мг.м-3; на территории - 100 мг.м-3 ; в помещениях и на территории шламовых и иловых насосных станций - "следы"; в помещениях насосных промывочно-пропарочных станций - 500 мг.м -3; в резервуарах промстоков - 12000 мг.м-3; на территориях: у насосных - 100 мг.м-3;

урезервуаров — 1000 мг.м-3 ; предприятий химической и нефтехимической промышленности: в помещениях насосных - ацетон до 1000 мг.м -3; бензол — до 500 мг.м-3; в приемных резервуарах - от "следов" до 500 мг.м-3; на территории - "следы"; нефтеперерабатывающих заводов: в помещениях насосных промстоков и ловушечного продукта - до 1000 мг.м-3; в приемных резервуарах - до 12500 мг.м-3; на территории - до 1000 мг.м -3; в помещениях насосных станций при прудах отстоя — до 1500 мг.м-3 ; на территории - 500 мг.м-3; в помещениях иловых насосных БХО - до 50 мг.м-3 ; на территории — "следы".

Ввоздушной среде метантенков наблюдались следующие максимальные концентрации газовоздушных смесей: в помещениях метантенков

- СН4 от 0,25 до 1,0 % об.; в помещениях насосов - СН4 до 1,0 % об.; в газовых киосках - 1,0 % об.; в самих емкостях банок (под куполом): СН4 - 27-65 % об.; СО2 - 20-35 %; H2S - 1,0 %; О2 - 2,0 % об.

Измерения температур промстоков, скоростей движения стоков и воздуха в очистных сооружениях исследованных предприятий показали широкий диапазон изменения их значений. Так, температура промстоков имела колебания от 14 до 40°С; скорость течения промстоков изменялась от 1 мм.с-1 до 0,3 м.с-1 ; скорость движения воздуха внутри воздушных зон очистных сооружений изменялась от 0,5 до 2,5 м.с -1.

Третья глава посвящена исследованию факторов, влияющих на концентрации парогазовоздушных смесей в различных зонах канализационных сооружений, В результате обработки полученных экспериментальных данных были построены аналитические модели различных зависимо-

13

блюдается спад в средней зоне, с минимумом в конце очистного сооружения- Максимальные концентрации ПВС во всех случаях наблюдаются вблизи поверхности производственных стоков и убывают с удалением по высоте от их поверхности.

Аппроксимация экспериментальных данных, выполненная с помощью полиномиальных моделей, позволила получить следующие аналитические зависимости:

По формулам (1) - (3) можно с достаточной точностью определить концентрацию ПГВС в воздушных зонах очистных сооружений на различных расстояниях от их начала.

Аналогично получены аналитические зависимости максимальных значений концентраций ПГВС от высоты и длины внутри и снаружи песколовок, камер смешения стоков, аэротенков и др. сооружений.

На рис. 8 представлена модель зависимости температур промстоков и окружающей среды от времени года; кривые построены по усредненным значениям по всем обследованным объектам.

Рис.8. Изменение температуры производственных стоков в зависимости от температуры окружающей среды: 1,2 соответственно средняя температура стоков и окружающей среды

Из зависимости видно, что температура промстоков колеблется от +12°С, в зимний период года (январь), до +40°С летом (август); с повышением температуры окружающей среды увеличивается температура промстоков в очистных сооружениях.

14

Анализ полученных значений концентраций ПГВС в воздушных зонах очистных сооружений указывает на их зависимость от температуры окружающей среды (рис. 9).

Как видно из графика, чем выше температура окружающей среды, тем больше значения концентраций ПГВС. Максимальные концентрации получены в летний период года.

На рис.10 показана зависимость концентраций ПГВС внутри воздушных зон очистных сооружений (Св) от температуры окружающего воздуха (toc). С увеличением температуры окружающей среды увеличивается и концентрация ПГВС нефти и нефтепродуктов внутри воздушных зон очистных сооружений станций механической очистки производственных стоков.

15

Подытоживая, отметим, что при максимальных температурах окружающей среды наибольшие концентрации ПВС даже при нормальных условиях эксплуатации очистных сооружений достигают 50 % НКПР для паров самого "опасного" компонента промстоков — бензина.

По результатам натурных измерений построены поля концентраций ПГВС для наиболее характерных зон загазованности на территории очистных сооружений (рис. 11, 12).

16

на территории, прилегающей к начальной части очистных сооружений, убывая по ходу движения производственных стоков, приближаясь к минимуму у выхода промстоков. Загазованность территории очистных сооружений также изменяется в зависимости от расстояния от них в плане, убывая с увеличением расстояния (рис. 13).

Рис. 13. Изменение концентрации ПВС снаружи очистных сооружений в зависимости от расстояния от них в плане: 1 - Саратовский НПЗ; 2 — Московский НПЗ; 3 - НовоБакинский НПЗ; 4 - Бакинский НПЗ: 5 - Куйбышевский НПЗ; 6 - Рязанский НПЗ

Построенная по экспериментальным точкам кривая "Б", соответствующая максимальным значениям концентраций ПГВС (рис.13), аппроксимируется показательной функцией вида у=а.евх (при а > 0). Параметры выбранной функции определялись методом наименьших квадратов. В результате вычислений была получена эмпирическая формула:

где Св - концентрация ПВС снаружи очистных сооружений, гм -3; LH - расстояние от очистного сооружения, перпендикулярное ему в плане, м.

Расчетное выражение (4) позволяет определить загазованность в любой точке на территории очистных сооружений.

По полученным экспериментальным данным замеров концентраций ПГВС снаружи над очистными сооружениями построен график Св =/(Нн), где С в - концентрация ПГВС, г м - 3 ; Нн- высота точек отбора проб над очистными сооружениями, м (рис. 14). Кривые с максимальными значениями относятся соответственно к Саратовскому и Бакинскому НПЗ.

Рис. 16. Изменение скорости воздушного потока внутри нефтеловушек в зависимости от скорости ветра

С увеличением скорости наружного ветра возрастает и скорость воздушного потока внутри нефтеловушки.

Далее были определены концентрации парогазовоздушных смесей внутри воздушных зон очистных сооружений механической очистки при отсутствии в них естественной вентиляции с помощью аналитических зависимостей. Полученные данные хорошо согласуются с результатами проведенного эксперимента по определению концентраций в сооружениях закрытого типа. Максимальные концентрации при этом превышали 50% НКПР и в некоторых случаях приближались к значениям НКПР.

В четвертой главе представлен метод оценки взрывной и пожарной опасности канализационных очистных сооружений производств, применяющих легковоспламеняющиеся и горючие жидкости. Чисто теоретическое решение задач, связанных с испарением горючих веществ в воздушную среду, не всегда возможно и требует ряда упрощающих предпосылок. В большинстве случаев на практике приходится пользоваться экспериментальными данными. При обобщении экспериментальных данных в работе использованы критерии подобия. Выражения для некоторых критериев изменяли и приводили к удобному для практического использования виду.

Определение безразмерных комплексов, необходимых для описания процесса испарения и распространения паров, производилось согласно теории подобия и метода анализа размерности. Рассматриваемый процесс в очистных сооружениях характеризуется определенными концентрациями легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в стоках (Сж) и их паров в воздухе (Св). При обработке пользовались величиной С = Сж - Св, характеризующей превышение концентраций горючих жидкостей в стоках над концентрацией паров в воздушной среде очистных сооружений. На процесс испарения жидкостей и распространения паров ЛВЖ и ГЖ влияет