Экология - технические науки. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
Модель адсорбционной очистки стоков с учетом химической реакции
Статья научная
В статье ставится и решается общая задача динамики адсорбции из жидкости в неподвижном слое адсорбента с учетом химической реакции первого порядка и линейной изотерме адсорбции. Модель адсорбции основывается на уравнениях баланса массы целевого компонента для бесконечно малого элемента слоя и кинетики адсорбции, записанных в виде системы линейных дифференциальных уравнений в частных производных первого порядка с соответствующими краевыми условиями. Задача решается методом преобразования Лапласа. Это позволило свести совместное решение системы уравнений в оригиналах к независимому решению в изображениях задачи Коши для обыкновенного дифференциального уравнения и алгебраического уравнения. В результате получены выражения для концентраций целевого компонента в слое адсорбента и в потоке в любой момент времени и в любом сечении слоя. Это позволило выполнить моделирование практической задачи по адсорбции хлороформа цеолитами для очистки стоков реального плавательного бассейна и получить интересные графические материалы на основе решения и разработанного алгоритма. Результаты решения могут быть доведены до числа посредством программирования на любом доступном алгоритмическом языке высокого уровня. Показано, что вид кривых изменения концентраций целевого компонента в адсорбенте и адсорбтиве по толщине слоя адсорбента и во времени не изменяется, хотя числовые значения этих параметров изменяются в достаточно широком диапазоне. Также отмечено, что в рассмотренном в статье интервале изменения концентраций, концентрация адсорбтива вначале резко уменьшается, а затем плавно по всей длине неподвижного слоя адсорбента незначительно уменьшается. Выявлено, что использование методик, приемов и теорем метода преобразования Лапласа применительно к задаче динамики адсорбции дает возможность глубоко проникнуть в механизм решаемой задачи, что недоступно при других методах решения. Это позволяет при известном наборе исходных данных найти изменение концентраций целевого компонента в обеих фазах и подобрать необходимую толщину слоя адсорбента.
Бесплатно
Мотивация персонала предприятия к безопасной деятельности
Статья научная
Рассмотрены теоретические основы создания механизма мотивации. Построена адаптированная модель известных теорий мотивации. Исследованы формы влияния механизма мотивации на обеспечение безопасной деятельности. Разработана структура механизма мотивации, включающая структурную модель, структуру и содержание, а также оценку. Исследованы современные мотивационные механизмы и разработана соответствующая система. Определены критерии, определяющие механизм мотивации к безопасной деятельности.
Бесплатно
Национальное и региональное состояние и тенденции в восстановлении мелиорации земель
Статья научная
В статье приводятся сведения о состоянии и тенденциях в мелиорации земель на федеральном и региональном (Самарская область) уровне, обеспеченности орошаемыми землями. Среди развивающихся стран с наиболее крупными посевными площадями в России и в ее регионах за годы реформ отмечено существенное сокращение и отставания в увеличении площадей орошаемых земель, значительная часть из которых остается в неудовлетворительном состоянии. Рассмотрена предназначенная для восстановления мелиоративного фонда с 2014 г. государственная региональная программа стимулирования этой сферы. Принятая в 2018 г. и на период до 2025 г. подпрограмма по развитию мелиорации в рамках государственной региональной программы поддержки сельского хозяйства. Начиная с 2019 г. в субъекте РФ действует региональная составляющая федерального проекта «Экспорт продукции АПК», в котором предусмотрена реализация мероприятий в области мелиорации земель сельскохозяйственного назначения. Показана эффективность реализации государственной программы и подпрограммы, которые способствовали возрастанию площадей мелиорированных земель, вовлечению в оборот выбывших сельскохозяйственных угодий. Применяемые меры государственной поддержки носят нестабильный характер. В системе регионального развития мелиорации основными финансовыми источниками выступают внебюджетные средства. Бюджетные ассигнования складываются из региональных средств, размеры которых снижаются, и возрастающей роли федерального бюджета в рамках мероприятий региональной составляющей федерального проекта «Экспорт продукции АПК».
Бесплатно
Обезвреживание застарелой послеспиртовой барды, размещенной в земляных накопителях
Статья научная
В статье приводятся результаты обезвреживания застарелой послеспиртовой барды методом компостирования в лабораторных условиях. В качестве объекта исследований выступала проба застарелой послеспиртовой барды, отобранная из земляных накопителей, расположенных вблизи с. Рождествено Самарской области. Компостируемая масса непрерывно аэрировалась, в качестве порообразующей добавки использовались древесные опилки. Компостирование проходило при поддержании влажности в диапазоне 45 - 60 %. В процессе компостирования непрерывно контролировались температура компоста и влажность. Компостируемая масса регулярно анализировалась по химическим компонентам: аммонийному, нитритному и нитратному азоту, органическому веществу, БПК5 и ХПК водной вытяжки. Дополнительно, на протяжении всего эксперимента проводился анализ компостируемой массы на содержание органических веществ. Полученные результаты помогли более детально проследить динамику химических превращений в процессе компостирования застарелой послеспиртовой барды, а также доказать эффективность выбранного метода обезвреживания при обращении с данным отходом.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматриваются особенности разработки оптической многоуровневой мультисенсорной системы экологического мониторинга нефтезагрязненных участков. В состав системы входит набор сенсоров различного вида, которые разнесены в пространстве с установкой на космические и летательные аппараты, подвижные и носимые наземные аналитические системы. Единая природа аналитического сигнала сенсоров позволяет проводить обработку полученной информации как общего массива, что увеличивает возможности таких систем и делает их пригодными одновременно для глобального поиска загрязнений и для определения свойств загрязнённой поверхности.
Бесплатно
Особенности локализации аварии, связанной с утечкой хлора
Статья научная
Рассмотрена специфика аварий на опасных производственных объектах по производству хлора, определены показатели масштаба и ущерба, полученные при моделировании чрезвычайной ситуации, связанной с утечкой хлора, предложена система локализации аварийных выбросов хлора
Бесплатно
Особенности мониторинга негативного воздействия нефтесодержащих отходов на биосферу
Статья научная
Статья посвящена анализу особенностей мониторинга негативного воздействия нефтесодержащих отходов на биосферу. Рассмотрены особенности и этапы мониторинга, предложено балльно-рейтинговое ранжирование токсического воздействия нефтесодержащих отходов. Предложены направления дальнейшего совершенствования методов и подходов к мониторингу негативного воздействия нефтесодержащих отходов на биосферу. Результаты работы позволяют осуществлять более эффективный и качественный мониторинг негативного воздействия нефтесодержащих отходов на биосферу.
Бесплатно
Особенности переработки нефтесодержащих отходов в зависимости от их радиоактивности
Статья научная
В статье проведен анализ особенностей методов переработки нефтесодержащих отходов в зависимости от их радиоактивности, включая сжигание отходов, экстракцию нефтепродуктов, перегонку, биодеструкцию. Сформулированы ограничения выбора методов переработки нефтесодержащих отходов в зависимости от их радиоактивности. Разработан общий алгоритм выбора методов переработки. Установлены закономерности, которые следует учитывать при выборе метода переработки нефтесодержащих отходов в зависимости от их радиоактивности. Использование результатов работы позволит выбирать наиболее подходящие методы переработки нефтесодержащих отходов и достигать значительного снижения негативного воздействия радионуклидов на человека и окружающую среду.
Бесплатно
Статья научная
Аэрозоли, содержащие микроорганизмы, вирусы и повышенные концентрации загрязняющих веществ, выделяющиеся из сточных вод в атмосферу, представляют серьезную угрозу для здоровья и безопасности людей. Целью данного обзора является детализация процессов генерации, передачи и диффузии аэрозолей от объектов очистки сточных вод. Кроме того, обсуждаются основные факторы, влияющие на передачу аэрозоля, и соответствующие стратегии профилактики борьбы с воздушно-капельными и ингаляционными биоаэрозолями.
Бесплатно
Статья научная
Проведен анализ деятельности человека в технологических системах и определены характеризующие ее параметры. Определена надежность работника при эксплуатации оборудования. Это позволяет минимизировать ошибки человека при эксплуатации технологических систем и обеспечить более высокий уровень его безопасности.
Бесплатно
Оценка защитных качеств человека и оборудования при их взаимодействии в технологической системе
Статья научная
Проведена оценка качества защитных свойств человека и оборудования. Установлены характеристики человека, определяющие его защитные качества и их интегральная оценка. Получены зависимости, характеризующие защитные свойства оборудования. Результаты исследования позволяют повысить безопасность человека при эксплуатации технологической системы и устранять происшествия при ее эксплуатации.
Бесплатно
Оценка уровня экологической безопасности регионов на основе нечётких показателей
Статья научная
Образование отходов приводит к всевозрастающей техносферной нагрузке на окружающую среду, представляя собой одну из главных угроз экологической безопасности территорий, устойчивого развития городских округов и регионов. Означенное способствует увеличению рисков и угроз для благоприятной и комфортной среды жизнедеятельности населения. Основополагающим вектором исследования определено формирование новых подходов, механизмов, методов, показателей оценки состояния защищенности природной среды от техногенного воздействия отходов, обеспечивая при этом благоприятные для человека условия существования в техносфере в виде преобразованной социумом части биосферы. Цель исследования - разработка нечеткой шкалы показателей оценки экологически безопасного функционирования систем жизнедеятельности и объектов жизнеобеспечения техносферных территорий на стадии разработки предпроектной, проектной документации и в процессе эксплуатации. В соответствии с поставленной целью, в рамках использования теории нечетких множеств и соответствующего математического аппарата мягких вычислений, на основе системного анализа антропогенных факторов воздействия отходов на экосистемы, осуществлена разработка нечеткой шкалы уровней ресурсно-экологических показателей для реализации прогнозных исследований перспективного развития систем жизнеобеспечения населенных пунктов на предпроектной стадии, в процессе осуществления проектной деятельности, при оценке сложившегося уровня воздействия опасных отходов на окружающую среду. Предложенный новый подход, основанный на комплексной оценке предотвращенной экологической опасности, был использован при формировании прогноза развития предприятий по обработке, утилизации отходов на период до 2030 года по регионам России. Представляется возможным применение индикаторов экологической безопасности и методов их определения при создании критериев устойчивого развития территорий, целевых показателей техносферной безопасности объектов, систем комплексной оценки безопасной и комфортной среды жизнедеятельности в населенных пунктах.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводятся результаты расчетов экологической эффективности внедрения разработанной биотехнологии анаэробно-аэробной очистки сточных вод для действующего на территории Республики Татарстан молокоперерабатывающего предприятия. При очистке по разработанной технологии образующихся на предприятии сточных вод в объеме 200 м3/сут годовой экономический эффект составит 147208,80 руб. Представлены результаты расчета энергетической эффективности функционирования установки анаэробно-аэробной очистки сточных вод с получением возобновляемого климатически нейтрального источника энергии - биогаза.
Бесплатно
Статья научная
Многолетняя деятельность нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ) привела к образованию техногенных залежей углеводородов под их площадками. Месторождение антропогенной природы представляет собой линзовидное образование, вытянутое в плане на несколько километров в сторону зоны разгрузки подземных вод, проникающее в геосреду до первого водоносного горизонта. Запасы техногенных месторождений могут быть соизмеримы с традиционными природными месторождениями. С одной стороны, техногенные месторождения представляют собой пласт, содержащий смесь сырья и продуктов переработки различных фракций, а также углеводородов промышленного качества. В этом случае содержимое извлекается из пород с помощью насосного оборудования сети эксплуатационных скважин, отделяется от водной составляющей и передается для использования или переработки в качестве вторичного материального ресурса. С другой стороны, месторождение, содержащее некондиционные углеводороды, представляет собой водонефтяную эмульсию. Она является постоянным источником негативного воздействия на окружающую среду и загрязнения прилегающих фрагментов геологической среды. Использование водоносного горизонта, содержащего углеводороды в концентрациях, недостаточных для добычи и последующего использования без предварительной подготовки, заключается в его очистке как загрязненных сточных вод. Очистка водоэмульсионной фазы от остаточных углеводородов является длительной и чрезвычайно дорогостоящей и требует строительства новых модульных очистных сооружений в месте расположения техногенной залежи углеводородов или использования резервных мощностей на действующих предприятиях.
Бесплатно
Повышение промышленной и экологической безопасности установки подготовки нефти
Статья научная
Проведен анализ опасностей атмосферного блока нефтеперерабатывающей установки, предназначенной для переработки нефти рассмотрены возможные сценарии развития аварий и произведена оценка последствий аварийного взрыва.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматриваются проблемы негативного воздействия нефтесодержащих отходов на человека и биосферу. Проведен анализ существующих методик мониторинга негативного воздействия нефтесодержащих отходов. Предложены новые подходы к разработке методик негативного воздействия нефтесодержащих отходов на человека биосферу. Результаты работы позволяют осуществлять более эффективную и качественную оценку негативного воздействия нефтесодержащих отходов, разрабатывать мероприятия по снижению негативного воздействия.
Бесплатно
Статья научная
Проведен анализ существующих критериев и подходов к классификации отходов, возникающих при разработке нефтегазовых месторождений. Предложены новые подходы к созданию классификации отходов, описана систематизация видов классификации нефтесодержащих отходов по различным классификационным признакам. Результаты работы позволяют осуществлять более эффективное и качественное снижение негативного воздействия отходов, возникающих при разработке нефтегазовых месторождений, на биосферу.
Бесплатно
Статья научная
Целлюлозно-бумажная промышленность приводит к образованию значительного количества кородревесных отходов (КДО), которые в России не перерабатываются, а размещаются в короотвалах, что приводит к негативному воздействию на объекты окружающей среды, в т.ч. на климат планеты. В данной статье представлена оценка ресурсного потенциала кородревесных отходов длительного срока хранения на основе результатов физико-химического и термического анализа. Было обнаружено, что КДО при длительном хранении подвергаются деструкции достаточно слабо, при этом доля углерода в составе КДО остается практически неизменной (на уровне 48,4%). Доказано что исходные КДО отличаются высокой влажностью (60,8% до 74,9%), низкой теплотворной способность (14,56 МДж/кг на асв) и умеренной зольностью (9,8% асв). Для влажной биомассы, наиболее подходящим методом конверсии можно считать гидротермальное ожижение, позволяющее получать жидкое топливо без предварительной сушки, т.к. вода в данном процессе выступает в качестве растворителя и источника радикалов. Средний выход биотоплива при гидротермальной конверсии КДО составляет 10%, при этом применение аммонийных квасцов в качестве катализаторов обеспечило увеличение выхода нефти более чем в 2 раза до 28,4%, применение сульфата меди привело к увеличению выхода до 16,1%. Полученная бионефть отличалась высокой степенью насыщения (атомарное соотношение H/C составило 1,3), но при этом содержание кислорода было также высоко (на уровне 22% мас.). Содержание серы и азота было минимально (0,6 и 0,2% соответственно). В составе топлив преобладали кислородсодержащие ароматические соединения фенольной группы (62%), циклическими сложными эфирами (19,8%), а также жирными кислотами, на долю которых приходится 12,9%.
Бесплатно
Прогнозирование чрезвычайной ситуации на гидротехнических сооружениях
Статья научная
В статье рассматривается актуальная проблема чрезвычайных ситуаций на гидротехнических сооружениях. С незапамятных времен человек непрерывно разрабатывал различные методы и технику, чтобы воспользоваться преимуществами водных ресурсов, а также защитить себя от разрушительного действия воды. Таким образом, на территории Республики Татарстан было возведено большое количество гидротехнических сооружений, которые относятся к гидродинамическим опасным объектам. Аварии на указанных объектах являются источниками техногенных чрезвычайных ситуаций. Ряд гидротехнических сооружений на территории эксплуатируются без реконструкции более 70 лет, и большинство из них находятся в аварийном состоянии [1]. Проблема обеспечения безопасности гидротехнических сооружений остается не до конца изученной и актуальной на сегодняшний день. Как правило, в основном все гидротехнических сооружений находятся в черте или выше населенных пунктов и являются объектами повышенного риска, так как разрушение плотин может привести к экологической катастрофе. Также неполное разрушение плотины, когда безопасная эксплуатация сооружения уже невозможна, может привести к серьезным экономическим потерям в результате прекращения производства энергии, гидравлического регулирования и сбора воды в водохранилище [2-3]. Поэтому, требуется тщательное наблюдение с целью выявления любых возможных чрезвычайных ситуаций. Одним из выходов в сложившейся ситуации видится использование различных методов прогнозирования аварийных ситуаций на гидротехнических сооружениях. В связи с этим, в работе авторами была адаптирована математическая модель на основе цепей Маркова, отличающаяся оперативностью вычислений и высокой степенью приближения к статистическим данным. Данная модель позволяет прогнозировать состояние гидротехнических сооружений при изменении данных по уровню воды и объему просачивания в гидротехническом сооружении. На основе адаптированной модели получены результаты прогнозирования уровня воды для реальных гидротехнических сооружений. Ключевые слова: гидротехнические сооружения, экологическая катастрофа, чрезвычайные ситуации, плотины, цепь Маркова.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты расширенных исследований пространственного распределения бактериобентоса и его сапрофитной группы в Приплотинном плесе Куйбышевского водохранилища в осенний период 2020 г. Проведен анализ многолетних данных численности бактерий с 1966 г. по настоящее время. За 54-летний период численность бактериобентоса в Приплотинном плесе увеличилась в три раза. В 2020 г. общая численность бактерий варьировала в диапазоне 2,47-25,59×109 кл/мл, биомасса - от 0,10-2,43 мкг/г, численность сапрофитных бактерий - 1,4-6,8×105 КОЕ/мл. На пространственное распределение осеннего бактериобентоса и его сапрофитной группы достоверное влияние оказывают гранулометрический состав донных отложений, содержание органического вещества, гидродинамический режим водоема. Выявлены закономерности пространственного распределения бактериального сообщества: 1 - количественные показатели бактерий увеличиваются от мелководного левого берега к профундали; минимальные их значения характерны для песков и заиленных песков, максимальные - для серых алевритовых и мелкоалевритовых илов; 2 - численность сапрофитных бактерий, напротив, наибольшая в литоральных песчанистых отложениях по сравнению с тонкодисперсными серыми илами; численность сапрофитного бактериобентоса снижается вдоль поперечного речного профиля от мелководного левого прибрежья к глубоководному правому берегу. Показано влияние Усинского залива на формирование количественной структуры бактериобентоса: общая численность и биомасса бактерий возрастают от места впадения р. Уса по направлению к плотине. Обнаружена изменчивость размерно-морфологической структуры бактериобентоса в основных типах илов и в разных биотопах плеса: в песчанистых отложениях на прибрежных мелководьях увеличивается доля кокков в общей численности бактериобентоса, а в тонкодетритных илах в глубоководных зонах - доля палочек.
Бесплатно
