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.

экологическая безопасность речной флот

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:

· состав судовых сточных вод может существенно изменяться в течение суток. Наиболее концентрированные стоки образуются в период с 10 до 14 часов, наименее концентрированные - в период с 20 до 24 часов;

· содержание органических примесей в судовых сточных водах, характеризуемая показателями БПК₅, БПК_П и ХПК, зависит от водопотребления на судне и может достигать значений 1000, 1450 и 1650 мг О²/л соответственно;

· температура судовых сточных вод находится в интервале 10…30?С; наиболее вероятное значение этого параметра составляет 20…22?С.

Далее приводится описание работы предлагаемой судовой системы сточных вод с аэрацией и дается обзор существующих конструкций аэраторов, применяемых в других отраслях техники. Изучение достоинств и недостатков отдельных видов аэраторов позволило установить, что для судовых условий наиболее приемлемыми будут являться пневматические аэраторы с системой распределения воздуха при помощи перфорированных труб, имеющие простую конструкцию и хорошие эксплуатационно-экономические показатели.

При аэрации сточных вод в судовых цистернах будут протекать процессы окисления содержащихся в воде примесей, что будет способствовать повышению стойкости стоков к загниванию. При этом важным моментом, определяющим возможность управления безопасным хранением сточных вод в цистерне, является зависимость скорости биохимических превращений в стоках от количества подаваемого в них воздуха, характеризуемого интенсивностью аэрации.

Обзор исследований, посвященных вопросам динамики преобразования примесей в бытовых сточных водах, поступающих на береговые очистные сооружения, выявил наличие двух видов моделей, описывающих данные процессы. В одних моделях скорость биохимического окисления представляется пропорциональной интенсивности аэрации в виде уравнения реакции нулевого порядка. В других работах указывается, что скорость биохимического окисления пропорциональна концентрации находящихся в воде примесей, однако не приводится зависимости константы пропорциональности от интенсивности аэрации.

Для установления вида уравнения скорости преобразования загрязнений при их окислении в судовых цистернах и влияния на эту скорость интенсивности аэрации были проведены дополнительные исследования. Исследования проводились на экспериментальной установке, схема которой представлена на рис.1.

Известно, что на скорость биохимического окисления влияют такие факторы, как температура и состав сточных вод. Учитывая тот факт, что влияние температуры на процесс окисления достаточно хорошо изучено и состав судовых стоков практически аналогичен составу бытовых городских сточных вод, исследуемым фактором, оказывающим воздействие на безопасность хранения судовых сточных вод, являлось количество подаваемого в обрабатываемую воду воздуха.

Сущность проведенного эксперимента заключалась в следующем.

В четыре одинаковые емкости заливалось по 20 л сточной воды одного состава и добавлялось одинаковое количество активного ила. В три емкости подавался воздух с разной интенсивностью, в четвертую емкость воздух не подавался.

В дальнейшем вода в трех емкостях непрерывно аэрировалась с заданной интенсивностью в течение 5 суток. Через каждые сутки отбирались пробы воды из всех емкостей для определения величины БПК.

Обработка результатов эксперимента позволила сделать следующие выводы:

скорость снижения БПК при аэрации сточной воды пропорциональна величине БПК, характеризующей содержание в воде органических примесей. Снижение БПК не зависит от его текущего значения только при высоких значениях БПК и недостаточной аэрации, когда фактором, лимитирующим скорость окисления, является концентрация кислорода в воде;

влияние интенсивности аэрации на скорость снижения БПК сточных вод может быть описана уравнением вида

, (1)

где k₀ - константа скорости окисления при отсутствии аэрации, ч^-1;

А и В - экспериментальные коэффициенты, равные соответственно 0,069 ч^-1 и 0,987 ч/м;

I - интенсивность аэрации сточных вод, м³/ (м² • ч).

Третья глава посвящена разработке математического описания работы судовой системы сточных вод с аэрацией, включающего в себя уравнения материального и энергетического балансов.

С точки зрения аппаратов химической технологии судовая цистерна сточных вод представляет собой непроточный реактор периодического действия. При рассмотрении структуры потока жидкости в судовой цистерне был сделан вывод о том, что она приближенно может быть описана моделью идеального смешения. Этому способствует интенсивное перемешивание воды, обеспечиваемое системой аэрации. Для более полного соответствия гидродинамики потока модели идеального смешения, цистерна может быть оборудована системой рассредоточенного впуска сточной воды, обеспечивающей ее равномерное распределение по площади зеркала цистерны.

С учетом изложенного уравнение материального баланса судовой системы сточных вод с аэрацией может быть описано системой известных уравнений для непроточных реакторов периодического действия:

(2)

где V_min - минимальный (невыбираемый) объем воды в цистерне сточных вод, м³;

V (ф) - текущий объем воды в цистерне сточных вод, м³;

Q (ф) - функция, описывающая изменение во времени потребления воды на судне, м³/ч;

С₀ (ф) - функция, описывающая изменение во времени БПК сточной воды, г/м³;

С - текущее БПК сточной воды в цистерне, г/м³;

k - константа скорости окисления, зависящая от температуры сточных вод и интенсивности аэрации, ч^-1.

Анализ графиков суточного водопотребления на грузовых и буксирных судах речного флота, выполненный различными исследователями, показал, что уравнение Q (ф), характеризующее количество образующихся сточных вод, может быть достаточно близко описано периодической функцией вида

, (3)

где k_H - коэффициент неравномерности водопотребления на судне, принимаемый в соответствии с руководящими документами или определяемый расчетом;

Q_cp - среднечасовой расход воды, определяемый нормативно или расчетным путем, м³/ч;

ф - время суток, ч;

К1 и К2 - коэффициенты, учитывающие смещение экстремумов водопотребления относительно времени смены вахт.

Содержание примесей в сточных водах неразрывно связано с величиной водопотребления на судне. При этом средние концентрации загрязнений определяются как отношение суточного их количества, приходящегося на одного человека, к среднему суточному объему воды, потребляемому одним человеком на судне. Зависимость БПК судовых сточных от времени суток была получена на основании исследований, проведенных ранее В.И. Косовским. Обработка результатов этих исследований позволила установить, что функция С₀ (ф) с коэффициентом корреляции равным 0,96 описывается степенным полиномом вида

, (4)

где 0,277 л/ (чел • сут) - среднее удельное водопотребление на судне во время проведения исследований БПК.

Влияние температуры сточных вод на константу скорости биохимического окисления бытовых сточных указано в многочисленной литературе и в диапазоне температур от 10 до 30? С имеет следующий вид:

, (5)

где k₂₀ - значение константы k при температуре сточных вод равной 20? С;

t - фактическая температура сточных вод, ?С.

С учетом выражения (1) зависимость константы скорости биохимического окисления от интенсивности аэрации и температуры сточных вод определяется выражением

. (6)

Таким образом, подстановка формул (3), (4) и (6) в систему (2) позволяет получить решение уравнения материального баланса, определяя текущую концентрацию загрязнений в судовой цистерне для любого момента времени ф. Необходимо отметить, что система (2) не имеет аналитического решения, поэтому расчет текущих концентраций может быть получен только численными методами.

Как уже было отмечено, аэрацию сточных вод в сборной емкости наиболее просто осуществлять при помощи специальной системы с распределением воздуха через перфорированные трубы, уложенные на дне цистерны. Схема системы аэрации, входящая в состав судовой системы сжатого воздуха, показана на рис.2.

Поскольку параметром, управляющим состоянием сточных вод в судовой цистерне, является интенсивность аэрации, определяемая количеством подаваемого в цистерну воздуха, была установлена ее зависимость от давления в системе аэрации р, основных конструктивных характеристик системы, а также факторов внешней среды.

В массив конструктивных характеристик системы, оказывающих влияние на интенсивность аэрации, входят длины и диаметры трубопроводов системы, тип и количество входящих в нее конструктивных элементов, а также размеры сборной цистерны сточных вод.

В соответствии с уравнением Бернулли энергетический баланс между сечением 1 (за редукционным клапаном 8, рис.2) и сечением 2 (перед выпускным отверстием в дренажном трубопроводе) выглядит следующим образом:

, (7)

где р₂ = с_вgh_ж + р₀ - давление перед выпускным отверстием, Па;

р₀ - давление над поверхностью воды в цистерне, Па;

h_ж - высота столба воды над выпускным отверстием, м;

с_в - плотность сточной воды, кг/м³;

Др_1-2 - потери давления между сечениями 1 и 2, Па.

Поскольку разности между скоростными и пьезометрическими напорами в сечениях 1 и 2 малы и давление р₀ равно атмосферному, с учетом известных выражений для Др_1-2 уравнение (7) можно переписать как

. (8)

Основным фактором внешней среды, влияющим на энергетический баланс системы, является температура окружающего воздуха. Однако в реальном диапазоне изменения температур, ее влияние на плотность и вязкость воздуха не превышает 2% и в практических расчетах может не учитываться.

Управление состоянием сточных вод в цистерне осуществляется при помощи изменения количества подаваемого в нее воздуха, влияющего на интенсивность аэрации и скорость окисления содержащихся в воде примесей. При этом устанавливается такая интенсивность аэрации, чтобы к концу требуемого срока хранения сточных вод содержание загрязнений в цистерне не превышало бы 20% от их количества, поступившего в цистерну. Это гарантированно обеспечивает стойкость сточных вод не менее 80%, продолжительность их хранения не менее 6 суток и, соответственно, выполнение требований Санитарных Правил для судов внутреннего и смешанного плавания.

Выполненные автором исследования преобразования примесей при аэрации сточных вод в судовой цистерне показали, что величина среднесуточного водопотребления и содержание примесей в сточных водах практически не влияют на значение интенсивности аэрации, необходимое для обеспечения требуемого снижения концентрации загрязнений в стоках. Интенсивность аэрации определяется лишь заданной продолжительностью хранения сточных вод и их температурой. При этом с ростом установленной длительности хранения стоков требуемая интенсивность аэрации снижается. Графики зависимости интенсивности аэрации от заданного времени безопасного хранения и температуры сточных вод представлены на рис.3.

- 10° С; - 20° С; - 30° С.

Четвертая глава посвящена разработке методики проектирования судовой системы сточных вод с аэрацией.

Проведенные в предыдущих разделах диссертационной работы научные и экспериментальные исследования позволили разработать математическую модель системы аэрации сточных вод в цистернах судов, обеспечивающую управление экологической безопасностью по сточным водам.

Модель включает в себя следующие зависимости:

где м - коэффициент расхода воздуха через отверстия в аэрационных трубах;

d_о - диаметр отверстия в аэрационных трубах, м;

N_о - количество отверстий;

F - площадь поверхности воды в цистерне, м².

Полученная математическая модель может быть применима в диапазоне изменения удельных расходов сточных вод от 0,075 до 0,350 л/ (чел•сут); концентраций примесей в сточных водах, определяемых показателем БПК₅, от 100 До 1000 мг/л, интервале изменения температуры сточных вод от 10 до 30?С и интенсивности аэрации - от 0 до 1,6 м³/ (м²•ч).

Разработанная математическая модель позволила создать методику определения основных характеристик судовой системы сточных вод с аэрацией, обеспечивающей увеличение автономности плавания речных судов. К этим характеристикам относятся:

интенсивность аэрации сточных вод во время эксплуатации судна, м³/ (м² • ч);

диаметры трубопроводов системы, , м;

производительность системы аэрации L_a, мі/ч;

давление в системе аэрации р₁, Па.

Блок-схема методики расчета характеристик системы приведена на рис.4. Для использования методики необходимы следующие исходные данные:

количество людей на борту судна;

средняя удельная величина водопотребления, q, м³/ (чел. • сутки);

размеры (LЧBЧH, м) и расположение цистерн сточных вод на судне;

температура сточных вод, ?С;

принципиальная схема судовой системы сжатого воздуха;

требуемая автономность плавания судна по сточным водам, сут.

В качестве примера в диссертационной работе с помощью описанной методики были определены основные характеристики системы аэрации сточных вод для судна проекта 559Б.

При количестве людей на борту судна 10 человек, удельном водопотреблении - 0,1 м³/ (чел. • сут), размерах сборной цистерны сточных вод 2,8Ч2,2Ч1,7 м, средней расчетной температуре сточных вод 20? С и заданному сроку хранения сточных вод 10 суток получены следующие основные характеристики системы аэрации:

интенсивность аэрации - 0,3 м³/ (м² • ч);

расход воздуха на аэрацию - 1,85 м³/ч;

давление воздуха в системе аэрации - 37 кПа.

С учетом полученных характеристик были рассчитаны стоимость оборудования, материалов и монтажа системы аэрации сточных вод, которые составили 0,75 млн. рублей.

Таким образом, в результате выполнения диссертационных исследований создана система, обеспечивающая безопасное хранение сточных вод путем их аэрации в судовых цистернах. Эта система позволяет увеличить автономность плавания речных судов по сточным водам, повышая тем самым их экологическую безопасность.

В заключении приводятся выводы по работе:

1. Проанализированы требования нормативных документов, регламентирующие способы избавления от сточных вод на судах внутреннего водного транспорта. Установлено, что для грузовых и буксирных судов наиболее приемлемым является увеличение автономности плавания по сточным водам за счет продления сроков их хранения на судне.

2. Выбран способ, обеспечивающий безопасное хранение стоков на судне.

3. Выполнены исследования особенностей поступления и состава сточных вод на судах речного флота.

4. Разработана принципиальная схема системы аэрации судовых сточных вод.

5. Выполнен анализ конструктивных типов аэраторов, из которых выбран наиболее полно отвечающий требованиям эксплуатации в судовых условиях.

6. Проведены экспериментальные исследования влияния интенсивности аэрации на скорость изменения БПК сточных вод.

7. Выполнено математическое описание работы системы сточных вод с аэрацией стоков в судовой сборной цистерне.

8. Предложен способ управления сроком безопасного хранения сточных вод в судовых цистернах при их аэрации.

9. Разработана математическая модель работы судовой системы сточных вод с аэрацией стоков.

10. Разработана методика определения основных характеристик судовой системы аэрации для обеспечения автономности плавания речных судов по условиям экологической безопасности.

Публикации по теме диссертации

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Горин Н.Л. Повышение автономности плавания судов речного флота по условиям экологической безопасности / Горин Н.Л., Васькин С.В., Этин В.Л. // Речной транспорт (XXI век). 2011. - № 6 (54). - С.62-63.

Прочие публикации:

2. Горин Н.Л. Экологические и экономические аспекты увеличения сроков хранения сточных вод на судах речного флота / Н.Л. Горин // Экология и безопасность жизнедеятельности - 2011: сб. стат. XI международной науч. - практ. конф. /Пензенская гос. с. - х. академия - Пенза, 2011.

3. Горин Н.Л. Учет особенностей образования и состава судовых сточных вод для обеспечения их длительного хранения в судовых цистернах / Н.Л. Горин // Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании '2011: сб. научн. трудов SWorld - Киев, 2011.

4. Горин Н.Л. Проектирование системы аэрации, обеспечивающей увеличение сроков хранения сточных вод в судовых сборных цистернах/Н.Л. Горин, С.В. Васькин, В.Л. Этин // Вестник ВГАВТ. Выпуск 30. - Н. Новгород, Изд-во ФГОУ ВПО ВГАВТ, 2012.

Размещено на Allbest.ru