Экология - технические науки. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
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
Показатели качества воды вдоль побережья реки Кубань города Краснодара
Статья научная
В статье приводятся результаты анализов проб воды вдоль побережья реки Кубань города Краснодара за четырехлетний период с 2018 г. по 2022 г. Оценка проведена по 14 показателям качества воды: хлориды, азот нитритный, азот нитратный, ионы аммония, БПК5, ХПК, железо общее, нефтепродукты, фосфаты, сульфаты, взвешенные вещества, ОКБ, ТКБ, колифаги. На основе количественного химического и микробиологического анализов обнаружено превышение на входе в город по БПК5, нефтепродуктам, железу и на выходе из города по БПК5, нефтепродуктам, сульфатам, железу, аммоний-иону. Выявлено загрязнение реки ОКБ, ТКБ и колифагами. Это вызвано расположением вдоль побережья многоэтажных жилищных комплексов и селитебных территорий поселкового типа, в которых очистные сооружения не справляются с многократно возросшим стоком в связи с ростом населения в вводимых в эксплуатацию жилищных комплексов. Основное загрязнение по микробиологии вносит сток со стороны Краснодара в районе Тургеневского моста. Приведены исследования по эффективности извлечения ионов аммония из модельных и реальных смесей с помощью сорбента, полученного высушиванием и прокаливанием золошлаковых отходов предприятий теплоэнергетики.
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
Применение адсорбции для очистки газовых выбросов
Статья научная
Предложен метод экспериментального определения величины активности адсорбентов для расчёта систем газоочистки. Описан способ приготовления модельной газовой смеси с концентрацией пара целевого компонента от максимально возможного значения в условиях насыщения до минимально детектируемого. В качестве эксперимента изучена очистка потока газа от паров ацетона и метилэтилкетона на неподвижном слое адсорбента. Очистка газов, адсорбция, динамическая активность, статическая активность, равновесие при адсорбции.
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
Статья научная
В работе рассматриваются особенности и результаты проведения экспериментальных исследований определения основных зависимостей миграции и распределения радионуклидов при переработке нефтесодержащих отходов, включая проведение отбора образцов нефтешлама для постановки эксперимента; планирование и непосредственное проведение эксперимента. Для проведения эксперимента было отобрано пять проб нефтяного шлама из шламонакопителей на территории Самарской области. Измерения проводились в соответствии с разработанной авторами методикой выполнения измерений и руководством по применению программного обеспечения для ПК «SPTR». Предлагаемая методика позволяет устанавливать характер распределения природных радионуклидов нефтесодержащих отходов, определять коэффициенты миграции радионуклидов и их зависимость от характеристик нефтесодержащих отходов. По итогам эксперимента установлено, что при переработке нефтесодержащих отходов происходит концентрирование радионуклидов в более твердых продуктах переработки. Использование результатов экспериментальных исследований позволит обеспечить санитарно-эпидемиологическое и экологическое благополучие населения на урбанизированных территориях при воздействии нефтесодержащих отходов, принять своевременные и качественные меры по снижению негативного воздействия радионуклидов в нефтяных шламах как фактора экологического риска.
Бесплатно
Рекуперация нефтесодержащих промышленных отходов как фактор снижения угроз техносферной опасности
Статья научная
Актуальность исследования предопределена нерешенными проблемами утилизации нефтесодержащих отходов в Ярославской области. Целью исследования послужил анализ системы предупреждения техносферной опасности, вызванный образованием промышленных отходов и их негативного воздействия на окружающую среду. Объектом исследования послужили высокоопасные по отношению к окружающей среде промышленные отходы, характерные для ряда предприятий региона: кислого гудрона. В качестве предмета исследования выступил процесс оптимизации состава битумного вяжущего на основе кислого гудрона по содержанию гальваношлама, каптакса и серы в целях последующего применения в модифицированном виде в качестве вторичного нефтесодержащего сырья для выпуска битумных эмульсий, паст, смазок. Такое сырье, технологически доведенное до малоопасного уровня, может успешно и эффективно использоваться в различных производственных операциях строительства, реконструкции, эксплуатации, ремонта объектов. Процесс оптимизации осуществлялся статистическими методами исследования с применением в ходе моделирования полученной зависимости свойств отхода от факторов полинома второй степени с двумя неизвестными. Расчёты выполнялись с применением пакета электронных таблиц Excel с встроенными математическими локальными расчетными программами. Результаты исследования в технологической части запатентованы и реализованы в практической деятельности предприятий региона. Ценность научно-практических разработок заключается в снижении объемов образования и хранения опасных нефтесодержащих отходов кислого гудрона и, как следствии, предотвращении и снижении уровня техносферной опасности, потенциально возможных чрезвычайных ситуаций техногенного характера.
Бесплатно
Статья научная
В работе приводится исследование свободноживущих инфузорий залива р. Усы (приток Куйбышевского водохранилища) в период массового развития цианобактерий. Изучалось разнообразие состава инфузорий в летнем планктоне, особенности его видовой структуры, пространственного распределения. Численность инфузорий в период исследования варьировала в пределах от 124 до 1176 тыс.экз./м3, биомасса - от 6,9 мг/м3 до 104,9 мг/м3. Достоверных различий сообществ инфузорий в разных экотопах залива (русло, прибрежье, заросли макрофитов) не выявлено. Однако в русловой части все показатели видового богатства и разнообразия, показатели количественного развития в среднем были выше, чем в литорали. Особенностью сообщества инфузорий Усинского залива в период цветения было массовое развитие представителей п/кл. Peritrichia (до 51 % численности и 66 % биомассы): одиночных (роды Vorticella, Vaginicola), ассоциированных с планктонными водорослями, и колониального свободноплавающего Epistylis procumbens Zacharias, 1897. Цветение воды существенно меняет структуру сообщества инфузорий: значительно уменьшается роль характерных для водохранилища трофических групп - альгофагов и неселективных всеядов при практически абсолютном доминировании бактерио-детритофагов. Показано, что на сообщество инфузорий в разгар цветения существенное влияние оказывают основные доминирующие виды цианобактерий.
Бесплатно
Система бенчмаркинга углеродоемкости производства керамических изделий
Статья научная
В статье рассмотрены возможности и пути сокращения выбросов парниковых газов, образующихся при производстве керамических изделий. Представлены методы декарбонизации, рекомендованные международными, а также национальными профильными ассоциациями и агентствами. Выделены направления снижения технологических (образующихся при обжиге сырьевых материалов) и энергетических (обусловленных сжиганием топлива) выбросов. На примере производства керамического кирпича проанализированы уровни углеродоемкости продукции, достигнутые предприятиями различных стран и регионов. Выявлена ключевая роль бенчмаркинга в установлении целевых показателей углеродоемкости продукции и представлены основные международные и национальные системы бенчмаркинга. Предложен методический подход и описан созданный на его основе программный комплекс «Оценка углеродоемкости (бенчмаркинг) производства керамических изделий в Российской Федерации». Показано, что по результатам пилотного применения этого программного комплекса сформирована система бенчмаркинга для предприятий отрасли в целях определения индикативных отраслевых показателей выбросов парниковых газов для производства керамических изделий.
Бесплатно
Систематизация методов и средств мониторинга выбросов аммиака в условиях производства
Статья научная
Проблема загрязнения воздушного бассейна в условиях урбанизированных территорий становится всё более актуальной. В настоящей статье рассмотрены общие подходы к инвентаризации выбросов вредных веществ в атмосферу, особенности мониторинга выбросов аммиака. Методы и средства мониторинга выбросов аммиака можно разделить на три группы: химико-аналитические методы, инструментальные методы, методы с сенсорных технологий. Проведены их систематизация и определены технические возможности эксплуатации. Проведенные исследования показали, что наиболее перспективным является использование автоматизированных систем мониторинга выбросов аммиака на основе сенсорных технологий электрохимического действия.
Бесплатно
Статья научная
Ошибочные действия человека при управлении технологическим оборудованием являются основной причиной происшествий. Разработана характеристика этого процесса решений. Сформулированы решаемые при этом задачи. Проведена структурная схема принятия решений. Обозначены факторы, определяющие их качество. Построена математическая модель принятия решений.
Бесплатно
Статья научная
Различные типы подстилающей поверхности водосбора Куйбышевского водохранилища, морфометрическая неоднородность и активный гидродинамический режим акватории определяет и разнообразный состав донных отложений и содержания органического вещества в разных частях этого водного объекта. Сравнительный анализ интегральных кривых гранулометрического состава донных отложений Приплотинного плеса и Черемшанского залива показал существенное различие в параметрах этих кривых. В основу анализа положены почвенные карты водосборной площади, батиметрические карты, поле распределения крупности донных отложений и доли органического вещества в них, а также поля скоростей, полученные как результат гидродинамического моделирования акватории. Сравниваемые акватории принципиально отличаются по интенсивности водообмена. Приплотинный плес является более гидродинамически активной акваторией, тогда как Черемшанский залив характеризуется крайне замедленным водообменом. При этом частный водосбор плеса представлен легко размываемыми легкими суглинками, доломитами и известниками. В то время как верхняя часть частного водосбора залива в значительной степени залесена, а нижняя часть водосбора сложена средними и тяжелыми суглинками. Все это определило формирование донных отложений (в виде мелких и средних песков) коренными породами и продуктами русловой эрозии верхних и средних звеньев гидрографической сети р. Черемшанка. Тогда как тонкодисперсные продукты почвенной эрозии частного водосбора плеса сформировали донные отложения, представленные преимущественно пылевато-илистыми фракциями. Также хорошо прогреваемая обширная мелководная акватория залива создает благоприятные условия для массового развития планктонного сообщества, его отмирание и осаждение в виде детрита на дно. Тогда как большие глубины и активная гидродинамика водных масс Приплотинного плеса определяют меньшее содержание органического вещества в составе донных отложений. Наибольшее количество детрита выносится течением из мелководных зон и оседает в глубоководной центральной и правобережной части плеса.
Бесплатно
Сравнительный анализ методик оценки экологической опасности нефтесодержащих отходов
Статья научная
Статья посвящена актуальной проблеме прикладной экологии - достоверному определению класса опасности нефтесодержащих отходов, образование которых значительно и вносит большой вклад в общий уровень негативного воздействия на окружающую среду предприятий нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отрасли. Сопоставление результатов определения химического состава нефтесодержащих отходов с результатами установления их классов опасности расчетным и экспериментальным методом позволило выявить ряд принципиальных проблем. Для их решения требуется изменение научно-методических подходов к способам определения экологической опасности (класса опасности) и биологической активности нефтесодержащих отходов. В частности, при количественном химическом анализе отходов не целесообразно определять содержание тяжелых металлов. При биологических экспериментах необходим комплексный подход с использованием более широкого диапазона тест-объектов.
Бесплатно
Технологическое оборудование при обработке твердых коммунальных отходов
Статья научная
В различных регионах России наблюдаются кризисные явления в обращении с твердыми коммунальными отходами. На решение проблемы направлены основные разделы Национального проекта «Экология», особенно федеральные проекты «Комплексная система обращения с твердыми коммунальными отходами», «Внедрение наилучших доступных технологий». Однако при переработке и утилизации отходов зачастую проблемы сохранения окружающей среды (экология) вступает в противоречие с финансовой составляющей развития отрасли (экономика). Целью исследования является определение комплексной эколого-экономической эффективности в обращении с отходами на региональном уровне. В исследовании рассмотрена схема технологического процесса обработки твердых коммунальных отходов и проведена оценка эффективности замены технологического оборудования на предприятии «ЭкоРесурсПоволжье» в г.о. Тольятти. Для повышения эффективности переработки отходов предложено провести модернизацию технологии сепарации. С заменой действующих сепараторов на барабанные сепараторы грохоты RMZ TR-4500 возрастают коэффициенты эффективности процесса сортировки и извлечения, процент отбора вторичного сырья. Определены расходы на замену барабанных сепараторов, рассчитан экономический эффект и срок окупаемости предлагаемой модернизации, а так же экологический эффект от снижения поступления отходов на полигон захоронения, продления срока действия полигона, снижения риска выброса опасных компонентов в воздушную среду в случае возгорания на полигоне, загрязнения почвенной и водной среды, а также снижение затрат на захоронение.
Бесплатно
Статья научная
Самое большое распространение хитинсодержащие материалы получили при очистке сточных вод. В производственных процессах, сопровождающихся выделением белков, хитозан используется в качестве флокулянта при очистке загрязненных сточных вод. С помощью хитозана производится извлечение металлов из отходов горнообогатительных производств. Внесение хитозана в почву приводит к выведению из природного кругооборота рассеянных тяжелых металлов и радионуклидов. Имеется ряд патентов в области очистки вод с применением хитозана. Однако намного меньше работ по использованию хитина и хитозана в качестве сорбента нефти и нефтепродуктов. Алаа Эльдин Мухаммед Юнес с соавторами использовал хитин и хитозан для удаления разливов нефти Тенгизского месторождения с поверхности воды. При этом нефть с хитином образовывала сгустки, которые со временем (~ 2 часа) выпадали в осадок. Наоборот, хитозан образует плавающие сгустки, что способствует их извлечению. Авторы на модельных системах определили нормы расхода для сбора и удаления нефтяной пленки с поверхности 1 м2. Это 0,16 кг хитина или хитозана при количестве 10 % сорбента от массы нефтяной пленки. Было высказано предположение, что извлекаемые продукты можно использовать в составе асфальтобетонных покрытий. Высокая степень очистки вод (до 99,8 %), и практически полная очистка вод, содержащих эмульсии нефти позволяет рекомендовать его в качестве высокоэффективного флокулянта при его содержании 0,0028. Характерно, что хитозан лучше работает при высоком содержании нефти в воде. Однако эффективное извлечение хитозана с поглощенной нефтью остается не решенным вопросом. При этом происходит стекание нефти с сорбента, приводящее к вторичному загрязнению. В работе предложен способ ликвидации и очистки разливов нефти и нефтепродуктов на водных объектах, а также уменьшения загрязнений окружающей среды сточными водами промышленных преприятий с помощью высокоэффективного, экономически обоснованного сорбционного материала на основе хитозана и полужесткого пенополиуретана и технологический процесс его производства. Оптимальной поглощающей способностью ~ 14,0 г/г обладает сорбционный материал с использованием измельченного хитозана растворимого в кислоте в количестве 30 % общей массы и эластичного пенополиуретана ППУэл-30-ХК при массовом соотношении компонентов сорбционного материала А : Б : хитозан = 1 : 0,6 : 0,48. Экологичность разработаного сорбционного материала подтверждается возможностью его многократного до 19 раз применения после отжима поглощённого продукта без существенного изменения нефтеемкости. Предложена технологическая схема производства разработанного сорбента, названного Гринсорб Х и способа ликвидации нефтеразливов с его помощью.
Бесплатно
