ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ
Рассмотрены технологические подходы комплексного использования отходов, образующихся при сжигании твердых коммунальных отходов (ТКО) с получением продукции, пригодной для применения в традиционно отходоёмких отраслях. Освещены сложившиеся в мировой практике направления утилизации зол и шлаков мусоросжигательных установок и основные перспективы процесса секвестрации углекислого газа с использованием золошлаковых отходов. Приведен анализ сдерживающих факторов утилизации зол и шлаков при производстве строительных материалов, в сельском хозяйстве и геотехнологиях. Изучен дисперсный и вещественный состав шлаков и зол при сжигании ТКО, установлены морфоструктурные особенности зерен силикатов шлака. Представлены результаты испытаний пневмосепарации шлака в каскадно-гравитационном классификаторе с получением песков для геотехнических работ на полигонах. Показана возможность использования отходов мусоросжигательной установки и продуктов их переработки для изготовления компактов.
Изучен процесс биоремедиации антропогенных водных объектов, основанный на технологии преобразования техногенных водоёмов в природоподобные болотные экосистемы. Представлены результаты лабораторных исследований аккумуляции местными моховыми сообществами различных поллютантов, в частности тяжелых металлов и минеральных соединений азота, в фитомодулях на прудах-отстойниках сточных вод предприятия АО "Карельский окатыш". Дана оценка степени эффективности высших водных растений при очистке сточных промышленных вод. Сделан вывод о возможном использовании полученных результатов для дальнейшего развития систем фитоочистных сооружений в России.
НАУЧНЫЕ РАЗРАБОТКИ
Рассмотрена возможность использования титанового шлама, представляющего собой тонкодисперсный отход с высоким содержанием диоксида титана TiO2 и фторида кальция CaF2, в строительной промышленности в качестве агента, замещающего цементное вяжущее и улучшающего свойства бетонной композиции. Исследованы свойства модифицированных бетонов с разным процентом замещения вяжущего, определены характеристики прочности, пористости и водопоглощения по стандартизированным методикам, выявлен состав, показавший наилучшие характеристики. Описан механизм влияния основных соединений отхода на бетоны.
Проведен синтез углеродно-минеральных адсорбентов с целью очистки воды от органических соединений с использованием рисовой шелухи (РШ) и продукта ее пиролиза (ПРШ). Путем парогазовой активации ПРШ получены адсорбенты с микропористой структурой. На основе природной монтмориллонитовой глины и гидрофобизаторов (РШ и ПРШ) путем пиролиза формованной смеси глины и гидрофобизатора получены образцы с мезопористой структурой. Для синтезированных адсорбентов определены изотермы адсорбции паров воды при 20 °С и изотермы адсорбции неионогенного поверхностно-активного вещества (НПАВ) неонол АФ 9-10 из водных растворов при 20 °С в диапазоне концентраций 0–80 мг/л. Показано, что данные адсорбенты обладали адсорбционной емкостью по НПАВ несколько уступающей лучшим промышленным активированным углям. Сделан вывод о том, что углеродно-минеральные адсорбенты, синтезированные с использованием РШ и ПРШ, могут быть рекомендованы для адсорбционной очистки сточных вод от растворенных органических веществ.
Представлена возможность получения низкозастывающего дизельного топлива путем депарафинизации сырья, содержащего гидроочищенное термолизное масло, полученное из смеси пластиковых отходов. Установлено, что в процессе депарафинизации н-алканы сырья вне зависимости от длины углеродной цепи подвергаются практически полному превращению, приводя к улучшению низкотемпературных и реологических свойств гидрогенизата. Сделан вывод о том, что полученные нефтепродукты характеризуются высокой степенью экологической чистоты, поскольку не содержат хлор, а концентрация серо- и азотсодержащих соединений, как и полициклических ароматических углеводородов, минимальна.
Рассмотрена проблема загрязнения окружающей среды сточными водами городского сектора. Проанализирован состав этих вод и их воздействие на водные экосистемы в зависимости от содержания растворимых фосфатов и полифосфатов. Выполнен фотометрический анализ с целью количественной оценки уровня растворимых фосфатов. Представлены результаты гидрохимического анализа сточных вод на содержание растворимых соединений фосфора. Установлена повышенная концентрация соединений фосфора, попадающих в окружающую среду со сточными водами и способствующих ее загрязнению, особенно при отсутствии канализационной системы. Сделан вывод о необходимости контроля содержания фосфатов в бытовых сточных водах.
В программном пакете Aspen Hysys (версия 12) с помощью Aspen Process Economic Analyzer проведено технико-экономическое сопоставление возможностей двух различных вариантов очистки фенолсодержащих водных отходов ПАО "Казаньоргсинтез" при использовании экстракционного процесса и в результате проведения процесса окисления органических компонентов водного стока. Выполнено моделирование и масштабирование этих процессов для стока, подаваемого с массовым расходом в 1000 кг/ч. Дана оценка эксплуатационных затрат на реализацию каждого из исследуемых вариантов.
АНАЛИЗ. МЕТОДИКИ. ПРОГНОЗЫ
Рассмотрены наиболее распространенные опасные геологические процессы, оказывающие воздействие в полосе землеотвода транссахалинской трубопроводной системы (в рамках проекта "Сахалин-2"), в первую очередь на территории Макаровского района, а также перечислены предпосылки их развития. Создана база данных этих процессов, а также описаны результаты визуального осмотра трассы трубопровода на наличие нефтеразливов. Проанализирована достаточность мониторинговых и рекультивационных мероприятий вдоль объекта исследования. Установлено, что участки транссахалинской трубопроводной системы, подвергающиеся воздействию опасных геологических процессов, были учтены при проектировании и строительстве объекта, а также подлежат контролю и регулярному обслуживанию. Сделан вывод о подверженности трубопроводной системы геоэкологическим рискам, а также дан прогноз технического состояния объекта исследования с необходимыми рекомендациями.
Представлен опыт применения искусственного интеллекта (ИИ) для создания предиктивной модели распространения загрязняющих веществ в атмосферном воздухе на урбанизированной территории. Рассмотрены различные алгоритмы машинного обучения, их преимущества и недостатки в контексте прогнозирования качества воздуха. Исследованы возможности использования исторических данных, накопленных с 2021 г. по июнь 2024 г. о загрязнении атмосферного воздуха г.о. Тольятти, метеорологических условий, топографии и других факторов, влияющих на распространение загрязняющих веществ, для обучения моделей ИИ. Приведены результаты моделирования, демонстрирующие эффективность разработанной модели в прогнозировании уровней загрязнения в различных временных масштабах. Сделан вывод о значимости применения ИИ в области мониторинга качества воздуха и предложены практические рекомендации по использованию полученных результатов с целью оптимизации стратегий управления загрязнением и обеспечения экологической безопасности.
Рассмотрена проблема загрязнения подземных вод бенз(а)пиреном и другими полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ), источниками которых могут быть накопители промышленных отходов коксохимических и нефтеперерабатывающих предприятий. Показано, что в результате микробной деградации бенз(а)пирена в почве и подземных водах возможно образование канцерогенных веществ, обладающих хорошей растворимостью и низкой способностью к сорбции на почвенных частицах, что способствует их быстрому накоплению и миграции в подземных водах. С помощью математического моделирования и разработанного программного обеспечения выполнена оценка распространения бенз(а)пирена и продуктов его деградации в подземных водах от пруда-накопителя отходов каменноугольной смолы, расположенного в г. Улан-Удэ. Предложены маркерные вещества для контроля за экологической ситуацией вокруг объектов размещения промышленных отходов, содержащих бенз(а)пирен и другие ПАУ.
Приведена пространственная изменчивость содержания тяжелых металлов в донных отложениях правых притоков р. Урал. Выявлены ведущие металлы в составе геохимических ассоциаций осадков водотоков районов интенсивного техногенного воздействия, связанных со спецификой существующих производств. Представлены данные расчета коэффициента среднего накопления и суммарного показателя загрязнения грунтов, позволяющие оценить уровень загрязнения и степень санитарно-токсикологической опасности исследуемых рек.
ISSN 2413-6042 (Online)