 Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по разным специальностям
На правах рукописи ФАНАКОВА НАДЕЖДА НИКОЛАЕВНА МОНИТОРИНГ ВОДОЗАБОРА И СТОЧНЫХ ВОД УСТАНОВОК ВОДОПОДГОТОВКИ И ИХ ОЧИСТКА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ (на примере Стерлитамакской ТЭЦ) Специальность 03.00.16 - Экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа - 2009 Работа выполнена в ГОУ ВПО Уфимский государственный нефтяной технический университет. Научный руководитель доктор химических наук, профессор Кантор Евгений Абрамович. Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор Назаров Владимир Дмитриевич; доктор химических наук Хизбуллин Фаиз Фарвазович. Ведущая организация Институт промышленной экологии УрО АН РФ. Защита состоится л24июня 2009 года в 11-00 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.03 при ГОУ ВПО Уфимский государственный нефтяной технический университет по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов,1. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Уфимский государственный нефтяной технический университет. Автореферат разослан л____ мая 2009 года. Ученый секретарь диссертационного совета Абдульминев К.Г. Актуальность проблемы Многие отрасли промышленности потребляют обессоленную воду. Основной технологией подготовки воды является ионообменная технология. Для управления технологическим режимом водоподготовки необходимы сведения о качестве воды водоисточника. В связи с этим большое внимание необходимо уделять мониторингу состояния водных объектов. В процессе регенерации и отмывки ионообменных фильтров установок подготовки воды образуются сточные воды. Для разработки эффективных методов очистки этих вод необходимо располагать информацией о их составе и концентрации примесей в них. Основные методы очистки сточных вод, применяемые в настоящее время, протекают с использованием химических реагентов. В результате, извлечение из стоков примесей, сопровождается внесением в них других, пусть даже наименее токсичных веществ. Электрохимические методы позволяют организовать очистку сточных вод, с одной стороны, без использования каких-либо реагентов, а с другой стороны - получать вещества, которые могут быть повторно использованы в производственном процессе. Таким образом, мониторинг природных вод, используемых в процессе водоподготовки по ионообменной технологии, исследование состава сточных вод, получающихся в результате водоподготовки, и их электрохимическая переработка с получением реагентов, используемых в технологическом процессе, являются актуальными. Цель работы: Мониторинг водозабора и сточных вод установок водоподготовки и их очистка электрохимическим методом (на примере Стерлитамакской ТЭЦ). Задачи исследования:
Научная новизна Проведен мониторинг природных вод водозабора в створе реки Белой в районе г. Стерлитамак РБ впервые методом анализа временных рядов. Установлен состав сточных вод, образующихся в результате регенерации и отмывки ионообменных фильтров установки водоподготовки Стерлитамакской ТЭЦ. Показана возможность с помощью электрохимического метода очистки сточных вод, образующихся в процессе водоподготовки создать замкнутый водооборотный цикл с получением реагентов (гидроокиси натрия, серной кислоты, водорода и хлора), используемых в технологическом процессе. Практическая ценность работы: Показана возможность прогнозирования режима работы ионообменной установки и расхода реагентов на регенерацию смол. Предложен электрохимический метод переработки сточных вод установок водоподготовки с получением кислоты и щелочи. Применение данного метода позволяет создавать замкнутые водооборотные циклы и получать концентраты, пригодные для использования в технологических процессах. Полученные результаты будут использованы при составлении проекта реконструкции электролизной установки на Стерлитамакской ТЭЦ. Методика электрохимической переработки сточных вод установок водоподготовки с получением кислоты и щелочи используется в филиале ГОУ ВПО УГНТУ в г. Стерлитамак при проведении лабораторного практикума по предмету Основы безотходных производств. Апробация работы Основные положения работы представлены и доложены: на VII, VIII Международных научно-практических конференциях Экология и безопасность жизнедеятельности (г. Пенза, 2007, 2008 гг.); VI Международной научно-практической конференции Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России (г. Пенза, 2008 г.); X Международной научно-практической конференции Города России: проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии (г. Пенза, 2008 г.); Всероссийской научно-практической конференции Мониторинг природных экосистем (г. Пенза, 2008 г.);VII Конгрессе нефтегазопромышленников России Нефтегазопереработка и нефтехимия - 2007 (г. Уфа, 2007 г.); Международной научно-технической конференции Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук (г. Уфа, 2008 г.); Региональной научно-практической конференции Технология, автоматизация, оборудование и экология промышленных предприятий (г. Уфа, 2008 г.); II Общероссийской научно-технической конференции Новые технологии в азотной промышленности (г. Ставрополь, 2007 г.); Международной научно-практической конференции Водные и лесные ресурсы России: проблемы и перспективы использования, социальная значимость (г. Пенза, 2009 г.). Публикации По результатам диссертационной работы опубликовано: одна статья в журнале, рекомендованном ВАК, семь статей в сборниках материалов, три тезиса докладов на конференциях и одно учебно-методическое пособие. Структура работы Диссертационная работа изложена на 144 страницах и состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов и списка литературы, включающего 136 наименований, содержит 34 рисунка, 16 таблиц и приложения. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение Во введение обосновывается актуальность мониторинга водозабора в створе реки Белой в районе г. Стерлитамак РБ, исследования состава сточных вод установок ионообменной водоподготовки и их электрохимической переработки. Глава 1 Литературный обзор В обзоре литературы даны анализ формирования химического состава природных вод, методов исследования временных рядов при мониторинге природных вод, методов водоподготовки и обоснование электрохимических методов очистки стоков, получающихся в результате водоподготовки ионным обменом. Глава2 Экологический мониторинг в створе реки Белой в районе г. Стерлитамак Исследование состояния воды водоисточника в створе реки Белой в районе города Стерлитамака проведено с использованием теории анализа временных рядов. Мониторинг проведен по 11 показателям, которые включают в себя: жесткость (в том числе и ), перманганатную окисляемость, щелочность, содержание ионов,,,, и. Исследования выполнены на основе данных ежемесячных анализов, проводимых лабораторией Ново - Стерлитамакской ТЭ - за последние 17 лет. Для выявления во временных рядах циклической составляющей были рассчитаны автокорреляционные коэффициенты и построены коррелограммы. Показатели жесткость, окисляемость, щелочность, содержание, и характеризуются наиболее высокими коэффициентами корреляции 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42 и 48 порядков (рисунок 1а). Это свидетельствует о наличие циклических колебаний с периодичностью 6 месяцев. Для содержания характерны наиболее высокие коэффициенты корреляции 12, 24, 36, 48 порядков (рисунок 1б), что свидетельствует о наличие циклических колебаний с периодичностью 12 месяцев. В случае концентрации,,, автокорреляционная функция меняется хаотично (рисунок 1в), что свидетельствует об отсутствии какой-либо циклической зависимости. Выделение закономерной и случайной составляющей проведено на основе аддитивной модели временного ряда, в которой значения сезонной компоненты предполагаются постоянными для различных циклов: , (1) где yt - элементы временного ряда; dt - детерминированная составляющая; t - нерегулярная компонента; trt+ct - тренд-циклическая компонента; st - сезонная компонента; t=1, Е, n - порядковые номера элементов временного ряда. Абсолютное отклонение si в i-м сезоне определяется как среднее арифметическое из отклонений фактического и выровненного уровней ряда: , (2) где i - номер месяца внутри года; j - номер года; m - количество лет. Таким образом, проведена свертка временного периода (17 лет) к гипотетическому году, являющемуся моделью временного периода. Анализ изменения величин закономерных составляющих позволяет выявить в годовом цикле воды реки Белой периоды, которые имеют характерные особенности. Так, для показателей жесткость (рис. 2а), щелочность, содержание, и начиная с января, наблюдается рост концентрации, достигающей своего максимума в марте (жесткость - 2,4, - 2,23, - 2,13, щелочность - 2,36, - 2,1 мг-экв/дм3). Затем содержание этих веществ уменьшается, до минимума в мае (жесткость - 0,93, - 1,57, - 1,44, щелочность Ц0,96, - 1,6 мг-экв/дм3). Следующий за этим рост концентрации заканчивается в августе (жесткость - 2,46, - 2,13, - 2,33, щелочность - 2,4, - 2,2 мг-экв/дм3). После этого содержание примесей снова уменьшается до минимального значения в октябре (жесткость - 1,84, - 1,9, - 1,95, щелочность - 1,9, - 1,9 мг-экв/дм3). После чего опять происходит увеличение концентрации. Такое поведение жесткости, щелочности, содержания, и соответствует разведению этих примесей в момент весеннего и осеннего паводков. У окисляемости (рис. 2б) в первом периоде (i=1Е3) происходит падение концентрации и достижение ее минимального значения марте, равного 1,36 мг/дм3. Затем (i=3Е5) происходит рост концентрации до 2,78 мг/дм3 в мае, из-за смыва органики в реку во время весеннего паводка. Летом держится довольно высокое значение ХПК определяемое размножением водорослей. Третий период характеризуется падением концентрации до 1,84 при i=9 за счет разбавления осенними ливневыми водами. Четвертый период (i=9Е11) характеризуется ростом концентрации до 2,14 мг/дм3 при i=11, что возможно обусловлено ростом каких-то микроорганизмов. Сезонная составляющая показателя, несмотря на ярко выраженную циклическую зависимость автокорреляционной функции, таких характерных спадов и подъемов, как в предыдущем случае не имеет. Наблюдается небольшой спад концентрации в апреле, июне и сентябре. Для выяснения полной картины поведения элементов важно знать тенденцию в изменении концентрации за рассматриваемый период. С этой целью нами рассчитана трендовая и случайная составляющие содержания в воде рассматриваемых веществ. Расчет значений случайной компоненты ji произведен по модели: . (3) Оценка вклада компонент за весь изучаемый период в изменчивость исходных значений ряда проведена по формуле: , (4) где р - количество сезонов. Таблица 1 - Вклады компонент в изменчивость показателей качества воды в реке Белой водозабора г. Стерлитамак
|  |
Blog
Home - Blog