DEVELOPMENT OF MAN-MADE SYSTEMS OF BIG INDUSTRUAL COMPLEXES

Full Text

Хозяйственная деятельность приводит к фор- мированию природно-техногенных систем (ПТС). Под ПТС понимается совокупность техногенных образований и природных компонентов, развиваю- щихся во времени и пространстве как единое целое в условиях взаимовлияния [1]. ПТС отторгают значительные территории и отрицательно воздействуют на компоненты экоси- стем. В связи с этим необходимо проведение работ по оздоровлению среды в зоне потенциального вли- яния ПТС. Большинство ПТС расположены в грани- цах крупных градопромышленных агломераций и вовлечены в производственные процессы, поэтому работы по восстановлению ПТС могут вызвать пе- ребои в технологических циклах и дополнительно ухудшить экологическую обстановку. Одним из направлений наиболее «мягкого» восстановления нарушенных территорий выступает их освоение под комплексы производства рекуль- тивационных материалов (РМ). При этом восста- новление среды может производиться параллельно с основной технологической деятельностью произ- водства - источника ПТС. В основу освоения ПТС положены теоретические положения оценки и вос- становления геосистем, нарушенных строительно- хозяйственной деятельностью [1, 2]. Данные теоретические положения охватывают анализ принципиальной структуры ПТС (рис. 1), элементы и характеристики системы их оценки (рис. 2), а также основные этапы оценки и освоения (рис. 3). В основу теоретической оценки ПТС поло- жен системный подход, основанный на учете их пространственно-временного позиционирования, структурной организации и потенциальной ре- циклирующей способности её составляющих [3]. Оценка ПТС по данным признакам производится набором структурно-геометрических, хронологиче- ских, геомеханических, биохимических, ресурсных и геоэкологических характеристик (см. рис. 2). Ре- зультатами комплексной оценки ПТС по указанным признакам являются: - определение пригодности ПТС для восстанов- ления с выбором направления освоения; - получение сведений о структуре и составе ПТС для разработки, применения и совершенство- вания технологий восстановления; - обоснование возможности организации ком- плексов рециклирования на территории ПТС. На основе признаков оценки ПТС, описываю- щих их характеристики и методы определения, формируются основные этапы комплексной систе- мы оценки нарушенных ПТС для восстановления и последующего освоения (см. рис. 3). Причем результаты оценки по одному из признаков обеспечивают системную корреляцию с результатами оценки по остальным признакам. Оценка по признаку позиционирования распро- страняется на территориальную и хронологическую составляющие ПТС (рис. 4). Территориальная составляющая включает в себя типизацию, иерархическое ранжирование, а также учет ресурсообеспеченности и логистической доступности объектов. Хронологическая составляющая предпола- гает установление стадии жизненного цикла ПТС по признаку достижения устойчивого равновесия (сродства) с компонентами окружающей среды. Совокупный учет результатов оценки ПТС по признаку пространственно-временного позициони- рования позволяет наметить направления целевого освоения территории: ландшафтную ассимиляцию, консервацию, реконструкцию и конверсию [3, 4]. Освоением нарушенной ПТС с одновременным осуществлением основного технологического про- цесса выступает ликвидация части буферного пру- да ОАО «Куйбышевский НПЗ», расположенного в границах агломерации ПТС «Куйбышевская». Ком- плексная оценка базовых составляющих и выделен- ных структурных элементов буферного пруда клас- сифицировала его как встроенную ПТС 2-го уровня на агрегационной фазе агломерационной стадии жизненного цикла [6]. Пруд был построен в 1954 г. и предназначен для приема нефтесодержащих сточных вод от производ- ства в условиях отсутствия очистных сооружений. В настоящее время пруд используется для принятия сточных вод, образующихся при нарушении работы очистных сооружений: сырого осадка, всплывающих веществ с первичных отстойников, избыточных ак- тивных илов сооружений биологически-химической очистки (БХО), а также хозяйственно-бытовых стоков БХО. Площадь пруда на 2011 г. составляла около 12 га при глубине более 10 м. По признакам оценки про- странственно-временного позиционирования ПТС, мощность тела буферного пруда составляет 565 м3 [11]. По результатам комплексной оценки буферного пруда как объекта трансформации было установле- но, что тело техногенного образования представляет собой гетерогенную структуру в составе трехслоевых элементов (рис. 5). К началу 2000-х гг., с появлением на заводе со- временных очистных сооружений, было принято ре- шение о ликвидации бездействующей части пруда с последующим целевым освоением территории. Ликвидация пруда производилась путем сочетания технологий биореакторной обработки водоэмуль- сионного слоя с использованием станции аэрации завода, совместного центробежного и геоконтейнер- ного обезвоживания шламов, а также их биодеструк- ции с нефтезагрязненными грунтами, избыточным активным илом и шламом оборотного водоснабже- ния [5, 6]. После извлечения и переработки техногенных образований поверхность нефтезагрязненной гео- среды подвергалась изоляции от поступления вто- ричных загрязнений с использованием геосинтети- ческих материалов. На подготовленной выемке пруда, а также ча- сти прилегающих к нему участков был запроектиро- ван комплекс восстановления нарушенной террито- рии в составе восьми функциональных зон: входного контроля (I), административно-бытовой (II), центри- фугирования (III), геоконтейнерной обработки (IV), биодеструкции (V), производства вторичного строи- тельного щебня (VI), подъема гипсометрических от- меток (VII) и усреднения сточных вод (VIII). Компоновочный план комплекса восстанов- ления представлен на рис. 6. В границах выделен- ных функциональных зон использованы наиболее эффективные технологии освоения ПТС, успешно реализуемые на объектах Самарской области уже более 20 лет. Так, в границах V функциональной зоны реализованы конверсионные технологии, ко- торые являются основным технологическим этапом управляемого воздействия на ПТС и направлены на изменение химического состава техногенных образо- ваний, а также отдельных фрагментов нарушенной геосреды. В частности, технология биодеструкции нефтезагрязненных грунтов экскавации котлованов, а также других пастообразных нефтесодержащих отходов после их предварительного обезвоживания на функциональных зонах III и IV. При этом в за- висимости от исходного содержания нефтепродук- тов, а также направления целевого использования рекультивационных материалов шламы могут под- вергаться биодеструкции в мезофильных (5) или тер- мофильных (4) условиях (см. рис. 6). Данный участок оборудован на реконструируемых картах полигона биодеструкции «Альфа-Лаваль» и предназначен для обезвреживания кека после центрифугирования донного шлама. Восстановление ПТС сопряжено с образова- нием сточных вод: фильтрата геоконтейнерной об- работки, фугата после центрифугирования, а также загрязненного поверхностного стока. Данные стоки содержат в своем составе специфические загряз- нения трудноразлагаемой органической природы. Поэтому проектом была предусмотрена биохими- ческая очистка стоков комплекса совместно с во- доэмульсионным слоем буферного пруда на соору- жениях БХО ОАО «Куйбышевский НПЗ». При этом часть бездействующих сооружений станции было предложено реконструировать в биореакторы обез- вреживания жидких техногенных образований [7]. Грунтоподобные материалы, полученные в процессах агрегационной и конверсионной обра- ботки техногенных образований, направляются в вы- емки буферного пруда (14) (см. рис. 6) для подъема гипсометрических отметок. Агрегационные технологии центробежного и геоконтейнерного обезвоживания шламов реализо- ваны в функциональных зонах III и IV. Центрифуги- рованию подвергаются донные шламы буферного пруда, а также нефтесодержащие шламы чистки ре- зервуарных парков ОАО «Куйбышевский НПЗ». На геоконтейнерную обработку и последующее шта- бельное компаундирование направляются шламы оборотного водоснабжения и, при необходимости, избыточные активные илы станции аэрации [8]. По- сле агрегации данные виды шламов используются в качестве корректоров среды, а также инокулирую- щих добавок. Оформление зоны геоконтейнерной обработ- ки в составе комплекса восстановления буферного пруда апробировано в составе компоновочных тех- нологических решений аналогичных объектов для предприятий Самарской области [2, 5, 7-9]. Вторичный щебень на основе измельчен- ных отходов предполагается для создания в выем- ке пруда секционирующих технологических дамб (см. рис. 6). Агрегационная технология измельчения и сортировки отходов демонтажа бездействующих строительных объектов ОАО «Куйбышевский НПЗ» реализована в функциональной зоне VI. При этом агрегационные технологии подготовки отходов де- монтажа во вторичный щебень могут производиться как непосредственно на производственной площад- ке предприятия, так и на специализированных ком- плексах в границах восстанавливаемых ПТС. Это со- гласуется с технологическим подходом обеспечения возможности использования ресурсного потенциала ПТС [1, 2]. Предпосылкой к созданию площадки обра- ботки отходов демонтажа на территории комплек- са буферного пруда выступил расчет потребности в рекультивационно-строительных материалах, с учетом баланса грузопотоков между объектами де- монтажных работ (донорами) и ПТС выемочного типа (акцепторами). В табл. 1 представлены сведе- ния по объемам строительных и грунтоподобных от- ходов, потенциально пригодных для восстановления ПТС-2 «Буферный пруд» после предварительной об- работки. Утилизация отходов объектного демонтажа заключается в их доставке на территорию функцио- нальной зоны VI, измельчении, фракционировании с получением вторичного щебеня. Компоновочная схема площадки производства вторичного щебня в границах функциональной зоны VI представлена на рис. 7. На площадке установлено мобильное оборудо- вание в составе щековых дробильных установок мар- ки Extec C-12, грохота Extec S и гидромолотов [7]. Производительность функциональной зоны переработки отходов демонтажа составляет до 7 тыс. т/год. Диапазон линейных размеров вторичного щебня - от 40 до 170 мм. Полученный рекультиваци- онный материал удовлетворяет требованиям ГОСТ 25137-82 и рекомендован к использованию при фор- мировании отсекающих технологических дамб, а также в послойном заполнении выемки буферного пруда наряду с биоструктурированными нефтесо- держащими грунтами и шламами после геоконтей- нерной обработки [10]. Общий объем обезвреженных отходов при подготовке ПТС «Буферный пруд» к последующему целевому освоению составляет 450 тыс. м3 [11]. Вывод. Базовые принципы и технологические подходы, положенные в основу создания комбини- рованного комплекса, использованы в проектной документации «ОЗХ НПЗ. Буферный пруд. Рекон- струкция», идут в ключе общих требований приро- доохранного и градостроительного законодательства и, соответственно, перспективны для дальнейшего изучения и совершенствования в условиях градопро- мышленных агломераций.

About the authors

Olga Vladimirovna TUPICYNA

Samara State Technical University

Email: olgatupicyna@yandex.ru
doctor of technical science, associate professor of the chemical technology and industrial ecology department 443100, Russia, Samara, Molodogvardeyskaya St., 244, tel. 8-927-687-06-03

Elena Gennad'evna MARTYNENKO

Samara State Technical University

Email: lena030191@yandex.ru
post-graduate student of the Chemical Technology and Industrial Ecology Department 443100, Russia, Samara, Molodogvardeyskaya St., 244, tel. 8-927-726-08-59

Konstantin L'vovich CHERTES

Samara State Technical University

Email: chertes2007@yandex.ru
doctor of technical science, professor of the Chemical Technology and Industrial Ecology Department 443100, Russia, Samara, Molodogvardeyskaya St., 244, tel. (846)337-15-97

Anna Nikolaevna SUHONOSOVA

Samara State Technical University

Email: syhovey@mail.ru
candidate of technical science, senior lector of the Chemical Technology and Industrial Ecology Department 443100, Russia, Samara, Molodogvardeyskaya St., 244, tel. 8-927-607-42-68

References

Supplementary files