Особливості ліквідації токсичних відходів, що утворюються при виробництві та переробці боєприпасів
Характеристика способів і методів утилізації боєприпасів і вибухових речовин. Розробка математичних моделей прогнозування деструкції тринітротолуолу і гексогену. Дослідження універсального екологічно безпечного способу утилізації токсичних відходів.
Рубрика | Экология и охрана природы |
Вид | автореферат |
Язык | украинский |
Дата добавления | 29.07.2015 |
Размер файла | 733,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
інститут геохімії навколишнього середовища нан та мнс україни
УДК 623.4.002.68 / 8
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук
Особливості ліквідації токсичних відходів, що утворюються при виробництві та переробці боєприпасів
Спеціальність 21.06.01 - екологічна безпека
Дербасова Надія Михайлівна
Київ - 2011
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана на кафедрі «Радіоекологія та екологічна безпека» Севастопольського національного університету ядерної енергії та промисловості (СНУЯЕтаП) Міністерства палива та енергетики України, м. Севастополь
Науковий керівник - доктор фізико-математичних наук,професор Дівізінюк Михайло Михайлович, Севастопольський національний університет ядерної енергії та промисловості, м. Севастополь, проректор з наукової роботи.
Офіційні опоненти:
доктор технічних наук, Чумаченко Сергій Миколайович, Інститут геохімії навколишнього середовища НАН та МНС України, м. Київ, старший науковий співробітник;
кандидат технічних наук, Корчагін Павло Олексійович, Національний авіаційний університет, м. Київ, доцент.
Захист відбудеться «21» червня 2011 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради при Інституті геохімії навколишнього середовища НАН та МНС України за адресою: 03680, м. Київ - 142, пр. Палладіна, 34-а.
З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН та МНС України за адресою: 03680, м. Київ - 142, пр. Палладіна,34-а.
Автореферат розіслано «05» травня 2011 р.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради кандидат геологічних наук К.І. Жебровська.
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми дослідження визначається необхідністю утилізації вибухових речовин і забезпечення екологічної безпеки України.
Однією з найважливіших, обов'язкових і актуальних державних проблем для всіх країн, у тому числі й України, є наявність великих запасів застарілих і знятих з озброєння, а також непридатних до використання за прямим призначенням боєприпасів і вибухових речовин. Їх утилізація складає важливу технічну складову комплексу заходів щодо зниження ризику їх неконтрольованого розповсюдження і забезпечення екологічної безпеки навколишнього природного середовища і населення.
Складність проблеми полягає у відсутності екологічно безпечних, ресурсоощадних способів утилізації боєприпасів, вибухових речовин і необхідних виробничих потужностей. Значна кількість звичайних видів боєприпасів заряджена або чистим тротилом, або його сумішшю з гексогеном.
Зараз переробка, утилізація вибухових речовин і супутніх відходів в основному здійснюється знищенням (підривом, спаленням), яке створює серйозну загрозу забруднення навколишнього природного середовища. Тому розробка екологічно безпечних, у поєднанні з економічною ефективністю, нових способів утилізації вибухових речовин є актуальною.
Одним з можливих шляхів вирішення проблеми утилізації речовин, що містять гексоген і тринітротолуол, є використання нової технології, переваги якої полягають в простоті апаратурного оформлення і протіканні процесу, у відносно невисоких експлуатаційних витратах і забезпеченні екологічної безпеки. Дослідження у цьому напрямку у всьому світі дуже обмежені і практично відсутні в Україні. У зв'язку з вищевикладеним актуальність теми роботи безперечна.
Зв'язок роботи з програмами, темами, планами. Дисертаційна робота виконана в рамках «Державної програми утилізації звичайних видів боєприпасів, непридатних для подальшого використання і зберігання», затвердженої Постановою Кабінету Міністрів України № 40-1 від 20.01.1995 р.; «Державної програми поводження з токсичними відходами» № 33-1997/4 від 29.07.98 р.; «Програми ліквідації наслідків надзвичайної ситуації на території 275 артилерійської бази ракет і боєприпасів в с. Новобогданівка Мелітопольського району Запорізької області на 2006 - 2008 рр.», затвердженої Постановою Кабінету Міністрів України № 47 від 25 січня 2006 р.; «Про внесення змін до Порядку утилізації ракет, боєприпасів і вибухових речовин» № 533 від 28 березня 2007 р.; за темою «Деструкція токсичних відходів» (ДР. № 0106U003554), спільного плану робіт між СНУЯЕтаП і Рубежанським казенним хімічним заводом «ЗОРЯ» (НДР 02-2407/06), спільного плану робіт СНУЯЕтаП і ДП «НВО» Павлоградський хімічний завод (НДР 01-2710/06 - 51165506), а також згідно з угодою між ТОВ «Мікро Болл» і СНУЯЕтаП № 336 від 19.05 2006 р. на створення науково-технічної продукції.
Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка способу утилізації тринітротолуол- і гексогенутримуючих відходів, що утворюються при виробництві і переробці боєприпасів, шляхом зниження концентрації токсичних сполук до екологічно безпечного рівня.
Завдання дисертаційної роботи:
1. Проаналізувати способи і методи утилізації боєприпасів і вибухових речовин.
2. Розглянуть процес деструкції відходів, що містять тринітротолуол і гексоген.
3. Розробити математичні моделі прогнозування деструкції тринітротолуолу і гексогену.
4. Розробити універсальний екологічно безпечний спосіб утилізації токсичних відходів, що утворюються при виробництві та переробці боєприпасів.
5. Оцінити збіжність теоретичних положень з експериментальними даними шляхом проведення натурного експерименту.
Об'єкт дослідження - відходи, що містять тринітротолуол і гексоген.
Предмет дослідження - спосіб деструкції тринітротолуолу і гексогену.
Методи наукового дослідження. При виконанні роботи використовувалися методи системного, функціонального, кореляційного і опуклого аналізу, фотометричні, хроматографічні, колориметричні методи, експериментальні методи, а також методи математичного моделювання, математичної статистики і планування наукового експерименту.
Наукова новизна отриманих результатів:
1. Вперше розроблена математична модель прогнозування деструкції тринітротолуолу, гексогену на основі фізико-хімічних параметрів відходів і початкової концентрації вибухових речовин, яка є аналітичною залежністю зменшення концентрації вибухової речовини в робочій суміші від часу при постійності температури, вологості, кислотності і кількості накопичувальної культури.
2. Удосконалена математична модель прогнозування деструкції тринітротолуолу і гексогену як аналітичної залежності зменшення концентрації вибухових речовин у робочій суміші від часу і кількості вермикультури при постійності температури, вологості і кислотності.
3. Розроблена оригінальна структурна схема експериментальної установки та ділянки для утилізації тринітротолуолу і гексогену, що реалізована у дослідному зразку на якому підтверджена ефективність способу утилізації відходів, що утворюються при виробництві і переробці боєприпасів.
Практичне значення отриманих результатів роботи. Розроблено і упроваджено спосіб деструкції відходів, що містять тринітротолуол і гексоген. Розроблена експериментальна установка і впроваджена в практичну роботу лабораторій Рубежанського казенного хімічного заводу «ЗОРЯ», Павлоградського хімічного заводу, ЗАТ «Сермета Корпорейшн» (акти впровадження №54 від 16.09.2010 р. та № 56 від 04.10.2010 р.). Упровадження цих установок дозволило зменшити концентрацію тринітротолуолу, гексогену і істотно збільшити екологічну безпеку підприємства. Результати досліджень стали основою для розробки конструкторської документації ділянки для утилізації речовин, що містять тринітротолуол і гексоген.
Матеріали роботи використовуються для розробки нових способів утилізації токсичних відходів на підприємствах хімічної промисловості і ядерного паливного циклу України. Дане дослідження має як фундаментальну, так і практичну цінність для вирішення проблем екологічної безпеки.
Особистий внесок здобувача. Полягає в тому, що особисто ним були самостійно визначені існуючі методи й способи утилізації боєприпасів [4 - 6], розглянутий процес деструкції тринітротолуол і гексоген утримуючих відходів [7, 10 - 12], розроблена математична модель прогнозування деструкції тринітротолуолу й гексогену на основі фізико-хімічних параметрів відходів і початкової концентрації вибухових речовин [9 - 13], розроблена математична модель прогнозування деструкції тринітротолуолу та гексогену на основі термохімічних параметрів вермикультури та початкової концентрації вибухових речовин [8, 14], розроблена структурна схема ділянки для утилізації тринітротолуолу й гексогену [1 - 3, 15, 16].
Апробація роботи. Результати й основні положення дисертації були викладені в доповідях на 10 наукових конференціях, зокрема: VI Міжнародній конференції «Прогресивна техніка і технологія-2005» (22 - 26.06.2005 р.), VIII Міжнародній конференції «Стихія - 2005» (26.09 - 01.10.2005 р.), І Міжнародному молодіжному екологічному форумі, м. Славутич (04 - 07.04.2006 р.), 8-ій Всеукраїнській науковій конференції аспірантів «Екологічні проблеми регіонів України», м. Одеса (19 - 20.04 2006 р.), VII Міжнародній конференції «Прогресивна техніка і технологія - 2006» (27 - 30.06.2006 р.), 9-ій конференції «Молодь - ядерній енергетиці» 4 - 5 липня 2006 р., VIII Міжнародній конференції «Прогресивна техніка і технологія - 2007» (19 - 22.06.2007 р.), XVIII Міжнародній науково-практичній конференції «Екологічна і техногенна безпека» (7 - 11.06.2010 р.), Міжнародному науково-технічному семінарі «Системи контролю навколишнього середовища - 2010» (13 - 17. 09. 2010 р.), XV Міжнародній науково-практичній конференції «Оцінка техногенної дії на навколишнє середовище. Нові технології очистки промислових викидів, стічних вод, переробки відходів» (20 - 25.09.2010 р.), а також на спільних міжкафедральних семінарах, що проводяться в СНУЯЕтаП.
Публікації. Основні положення дисертаційної роботи опубліковані в 16 наукових роботах, із них 12 статей, 9 з яких - статті в спеціалізованих наукових виданнях ВАК України, 2 Патенти України, 2 тези доповідей.
Структура роботи відображена у вступі, 5 розділах, висновках з роботи, списку використаної літератури зі 160 джерел, додатках, містить 119 сторінок комп'ютерного тексту, 45 ілюстрацій, 19 таблиць.
Основний зміст роботи
У вступі обґрунтовано суть і стан наукової проблеми, актуальність теми дисертаційної роботи, визначено мету і завдання дослідження,
Перший розділ містить огляд літератури за тематикою даної роботи та спорідненими питаннями. Проаналізовані способи і методи утилізації боєприпасів і вибухових речовин.
У другому розділі досліджено деструкцію відходів, що містять тринітротолуол і гексоген, мікроорганізмами, висвітлені результати щодо схожих проблем, які були отримані іншими авторами. Доведено, що найбільший ефект деструкції тринітротолуолу, гексогену, а також зниження мутагенності вибухових речовин досягається при компостуванні та дотриманні температурного, вологістного режиму, певної концентрації косубстрату.
Третій розділ присвячено виведенню математичної моделі деструкції тринітротолуолу і гексогену за допомогою асоціації мікроорганізмів і вермикультури. Принциповою особливістю кінетики мікробних популяцій є залежність швидкості росту бактерій від концентрації одного або декількох найбільш важливих компонентів середовища, що забезпечують їх життєдіяльність.
Динаміка зміни концентрації бактеріальних клітин ?N у компості визначається питомою швидкістю росту культури м (бактерій/год.). За час Дt число бактерій буде
(1)
де N - кількість бактерій у момент часу t.
При достатньому об'ємі живильних речовин необхідно враховувати, що крім приросту бактерій відбувається і їх природна загибель. Якщо об'єм живильних речовин необмежений, то і кількість загиблих мікроорганізмів необмежено зростає.
Приймаючи кількість бактерій в момент часу t рівною N, природну швидкість загибелі за 1 годину рівною а, рівняння числа загиблих бактерій природним шляхом прийме вигляд
. (2)
Таким чином, число бактерій у компості визначається такими величинами:
- приростом бактерій, що знаходяться у компості;
- числом загиблих бактерій природним шляхом;
b - швидкістю загибелі бактерій за рахунок аутоінгібування;
- числом загиблих бактерій за рахунок аутоінгібування.
Тоді за час ?t приріст числа бактерій визначається
. (3)
Кінетичне рівняння збільшення числа бактерій у компості за одиницю часу:
. (4)
За час Дt відбувається зростання і загибель бактерій. Тому загальну кількість загиблих бактерій складають бактерії, що загинули природно, і ті, що загинули за рахунок отруєнь, тобто
. (5)
Таким чином, одержуємо систему рівнянь, яка відображає динаміку збільшення мікроорганізмів у субстраті залежно від функції часу:
(6)
Для виведення рівняння зміни маси тринітротолуолу і гексогену приймається, що швидкість переробки вибухових речовин (ВР) бактеріями дорівнює w, і в момент часу t маса залишкових вибухових речовин - m, кількість бактерій - N, тоді за час Дt
. (7)
Отже, рівняння зміни маси ВР буде мати вигляд
. (8)
Таким чином, математична модель прогнозування першого етапу прийме вигляд системи рівнянь (9),
(9)
де N - кількість бактерій в момент часу t;
м - питома швидкість зростання культури;
a - природна швидкість загибелі мікроорганізмів;
bNp - число загиблих бактерій за рахунок аутоінгібування;
w(t) - швидкість переробки ВР в момент часу t.
Коефіцієнти, що входять у систему, w(t), b, a, м є емпіричними, тому їх значення визначаються з експерименту шляхом добірки. Результати розв'язання системи методом Рунге-Кутта для різних початкових концентрацій тринітротолуолу й гексогену показали, що після 13 діб ефективної безперервної роботи мікроорганізмів процес переробки даних речовин практично відсутній. Це пояснюється явищем аутоінгібування і показує, що реалізація першого етапу не є достатньою для доведення концентрації тринітротолуолу і гексогену до ГДК, і потрібне проведення другого етапу - вермикультивування.
Розробка математичної моделі вермикультивування.
Приймемо швидкість росту вермикультури рівного а1, тоді за час Дt кількість особин вермикультури приросте на величину
, (10)
де Nch - кількість особин вермикультури в момент часу t.
Переходячи до ліміту, одержимо кінетичне рівняння зростання вермикультури
.(11)
За час переробки суміші вермикультура знищувала живі й загиблі бактерії. Припустимо, що швидкість поглинання живих бактерій вермикультурою b1, тоді приріст живих бактерій за час Дt складе
. (12)
При переході до ліміту одержуємо кінетичне рівняння поглинання вермикультурою живих бактерій у компості:
. (13)
Позначимо загальне число загиблих бактерій сумою з бактерій, що загинули природно за рахунок отруєнь і за рахунок поглинання їх вермикультурою. Приймаючи швидкість поглинання вермикультурою загиблих бактерій с1, кінетичне рівняння поглинання вермикультурою загиблих бактерій матиме вигляд
. (14)
Рівняння переробки тринітротолуолу і гексогену залишається попереднім, тому математична модель для другого етапу роботи вермикультури прийме вигляд системи рівнянь (15),
(15)
де N - кількість бактерій в момент часу t;
м - питома швидкість зростання культури;
a - природна швидкість загибелі бактерій; - число загиблих бактерій за рахунок аутоінгібування;
- швидкість переробки тринітротолуолу в момент часу t;
- кількість вермикультури в момент часу t;
- швидкість зростання вермикультури;
- швидкість поглинання вермикультурою живих бактерій;
- швидкість поглинання вермикультурою загиблих бактерій.
Аналізуючи дані розв'язання системи математичних рівнянь, можна встановити, що оптимальна тривалість вермикультурного етапу складає 80 діб.
У четвертому розділі розроблено універсальний екологічно безпечний спосіб утилізації токсичних відходів, що утворюються при виробництві і переробці боєприпасів. Спосіб утилізації речовин, що містять тринітротолуол і гексоген, реалізується в три етапи: підготовчий, мікробіологічний, вермикультурний.
Підготовчий етап складається з таких операцій: подрібнення рослинних залишків до фракції 0,5…1,5 мм. Подрібнення підсилює контакт між асоціацією мікроорганізмів і органічними залишками, таким чином забезпечуючи максимальну інтенсивність і швидкість процесу первинного розкладу вибухових речовин (найбільш рентабельним матеріалом для утилізації речовин, що містять ТНТ і гексоген, є деревна тирса листяних порід, сіно); змішування подрібнених стерильних рослинних залишків з тринітротолуолом і гексогеном до спеціальної фільтраційної карти; доведення вологості суміші до 80 %; засівання суміші заздалегідь підготовленою накопичувальною культурою мікроорганізмів.
На мікробіологічному етапі проводиться корегування кислотності (рН = 6…8), вологості на рівні 70…80 %, аерування суміші періодичним перемішуванням. Проведення мікробіологічного етапу здійснюється протягом 15 діб. Як показали попередні дослідження, реалізація мікробіологічного етапу недостатня для доведення концентрації вибухових речовин до ГДК, і тому виникає необхідність другого етапу - вермикультивування.
На вермикультурному етапі здійснюється засів субстрату вермикультурою. При цьому може бути застосована виключно адаптована до вибухових речовин вермикультура Eicenia foetida; корегування кислотності, вологості та аерування субстрату. Проведення вермикультурного етапу здійснюється протягом 90 діб; відділення вермикультури від гумусу (гумус є продуктом життєдіяльності вермикультури Eicenia foetida); сушка і фасування гумусу. У результаті повного перетворення компосту на гумус відбувається повний розклад тринітротолуолу і гексогену.
Дотримання температурного режиму в межах 16…24 °С і підтримка вологості початкової суміші та компосту в межах 70….80 % створює максимально сприятливі умови для життєдіяльності асоціації мікроорганізмів і вермикультури Eicenia foetida, завдяки чому забезпечується можливість та інтенсивність повного тринітротолуолу і гексогену у процесі утворення гумусу.
У п'ятому розділі приведена оцінка збіжності теоретичних положень з експериментальними даними шляхом проведення натурного експерименту. Дослідження ефективності деструкції тринітротолуолу і гексогену, а також очистку відходів, що містять вибухові речовини, проводили на базі лабораторій УВ і К ЕУ ДП НВО «ПХЗ» і ЦЗЛ РКХЗ «Зоря» у 2006 - 2007 роках. Для проведення експерименту були використані мікроорганізми, що включають бактерії родів Pseudomonas sp., Escherichia sp., Bacillus sp., Archangium sp., мікроскопічний гриб роду Aspergillus і вермикультури (патент України № 12733 від 15.02.06 р.).
Для вивчення ефективності деструкції вибухових речовин (ВР) проведені досліди на 15 експериментальних установках. Схема експериментальної установки приведена на рис. 1.
Схема проведення експерименту. Дослідження проводили в два етапи: етап I - деструкція, етап II - деструкція токсичних речовин за допомогою вермикультури.
Етап 1. Певну кількість вибухових речовин у гранулах або лускою змішували в скляному стакані ємністю 1,0 дм3 зі стерильними рослинними залишками (деревна тирса листяних порід), використовуючи для рівномірного змішування компонентів суміші шпатель з не іскрівного матеріалу (скляний або дерев'яний).
Рис. 1. Схема експериментальної установки: 1 - спеціальна фільтраційна карта; 2 - приймальний резервуар для збирання стічних вод, що проходять через біосубстрат; 3 - електронагрівач води; 4 - лоток для вермикультивування; 5 - датчик вологості субстрату; 6 - зрошувальний пристрій; 7 - насос подачі осаду до фільтраційної карти; 8 - насос зрошування; 9 - блок автоматики вологості; 10 - блок автоматики температури води в приймальному резервуарі; 11 - розподільний електрощит РЩ-1 електроживлення установки; 12 циркуляційний трубопровід; 13 мережі електроживлення.
Суміш переміщали в спеціальну фільтраційну карту (див. рис. 1 (1)) та зрошували культурою мікроорганізмів (6). Систематично проводили вимірювання рН середовища, при необхідності виконували корегування. Утворений фільтрат поступав у приймальний резервуар (2) і насосом зрошування (8) подавався у фільтраційну карту. У міру випаровування фільтрату додавали дистильовану воду в кількості, необхідній для підтримки робочої вологості (9) суміші на рівні 70…80 %. При аналізі вмісту забруднюючих речовин відбирали пробу масою 2,0 г методом конверта. Після відбору проби суміш переносили потому в спеціальну фільтраційну карту. боєприпаси екологічний тринітротолуол
Етап 2 - вермикультурний. Суміш, отриману в результаті проведення 1-го етапу експерименту, збирали в посудину, додавали вермикультуру, періодично зволожували і контролювали процес життєдіяльності вермикультури. При проведенні 1-го і 2-го етапів експерименту контроль залишкового вмісту вибухових речовин проводили у відібраних пробах робочої суміші.
На першому етапі передбачалося визначення швидкості деструкції тринітротолуолу і гексогену, а також в експериментальних умовах оцінка спроможності деструкції асоціацією мікроорганізмів стічних вод промислового підприємства з виготовлення і переробки вибухових речовин. На другому етапі - визначення ефективності деструкції ТНТ, гексогену і супутніх забруднюючих речовин за допомогою вермикультури.
Оцінка деструкції тринітротолуолу. Дослідження проводили паралельно на 6-и лабораторних установках при стабільних оптимальних умовах. Концентрація ТНТ у субстраті була змінним чинником у досліді (14, 20, 25, 30, 40, 60 % вмісту в суміші). Оцінку деструкції ТНТ спостерігали в динаміці на протязі 13 діб, яка наведена на рис. 2 (на прикладі для установки 1, 2, 3), вміст ТНТ - методиками, затвердженими ЦЗЛ заводів ПХЗ і РХЗ.
Рис. 2. Динаміка часової зміни концентрації ТНТ (установки 1, 2, 3)
Оцінка деструкції гексогену. Дослідження проводили паралельно на 4-х лабораторних установках при стабільних оптимальних умовах (рис. 3 на прикладі для 3 і 4 установки). Змінним чинником досліду була концентрація гексогену (0,05, 10, 30, 50 % вмісту в суміші). Оцінку деструкції гексогену спостерігали в динаміці на протязі 13 діб.
Рис. 3. Динаміка часової зміни концентрації гексогену (установки 3, 4)
Ефективність деструкції тринітротолуолу і гексогену від їх процентного вмісту в суміші надана на рис. 4. Відповідно, графіки залежності ефективності деструкції від процентного вмісту ТНТ побудовані на основі серії дослідів (14, 30, 40, 60 % вмісту ТНТ у суміші) та гексогену - (0,05, 10, 30, 50 % вмісту в суміші).
Рис. 4. Апроксимована залежність ефективності деструкції від процентного вмісту ВР
Найбільша ефективність деструкції ТНТ (88 %) досягається при його вмісті в початковій суміші в межах 29…45 %, найбільша ефективність деструкції гексогену (70 %) досягається, відповідно, в межах до 36 % (див. рис. 4).
Деструкція стічних вод Павлоградського хімічного заводу асоціацією мікроорганізмів. Проведена оцінка деструкції ТНТ у стічних водах Павлоградського хімічного заводу (табл. 1 - 3).
Таблиця 1 Перевірка ефективності розкладу ТНТ у стічних водах. Установка 3
Найменування інгредієнта |
Початкова концентрація ВР, мг/дм3 |
Проміжні концентрації, мг/ дм3 |
Ефект очистки, % |
ГДК, мг/дм3 |
|||||
4 доби |
8 діб |
11 діб |
17 діб |
22 доби |
|||||
ТНТ |
14,8 |
10,1 |
8,13 |
5,22 |
3,73 |
0,6 |
96 |
0,5 |
|
NH4-1 |
68,0 |
57,2 |
18,6 |
16,86 |
13,5 |
9,1 |
87 |
2,0 |
|
NO2-2 |
25 |
19,0 |
9,8 |
7,29 |
4,97 |
4,1 |
84 |
3,3 |
|
NO3-1 |
130 |
116,0 |
51,0 |
41,4 |
35,29 |
24,0 |
82 |
45,0 |
|
Нафтопродукти |
1,1 |
0,9 |
0,45 |
0,38 |
0,24 |
0,2 |
79 |
0,3 |
|
Feзаг. |
1,9 |
1,7 |
0,8 |
0,64 |
0,49 |
0,4 |
82 |
0,3 |
Таблиця 2 Перевірка ефективності розкладу ТНТ у стічних водах. Установка 4
Найменування інгредієнта |
Початкова концентрація ВР, мг/дм3 |
Проміжні концентрації, мг/ дм3 |
Ефект очистки, % |
ГДК мг/дм3 |
|||||
5 діб |
12 діб |
15 діб |
21 доба |
29 діб |
|||||
ТНТ |
3,18 |
1,4 |
0,44 |
0,36 |
0,2 |
0,18 |
94 |
0,5 |
|
NH4-1 |
40,9 |
18,72 |
19,0 |
13,71 |
13,31 |
9,8 |
76 |
2,0 |
|
NO2-2 |
1,22 |
12,2 |
0,19 |
0,15 |
0,12 |
0,1 |
92 |
3,3 |
|
NO3-1 |
91,8 |
13,3 |
13,87 |
9,18 |
8,06 |
2,85 |
97 |
45,0 |
|
РО4-3 |
2,69 |
0,85 |
0,41 |
0,37 |
0,25 |
0,2 |
93 |
3,5 |
|
Feзаг |
1,68 |
12,61 |
7,46 |
2,72 |
1,75 |
1,3 |
22 |
0,3 |
|
SO4-2 |
279,7 |
289,5 |
90,6 |
75,33 |
55,1 |
45,3 |
84 |
500,0 |
Таблиця 3 Перевірка ефективності розкладу ТНТ у стічних водах. Установка 5
Найменування інгредієнта |
Початкова концентрація ВР, мг/дм3 |
Проміжні концентрації, мг/ дм3 |
Ефект очистки, % |
ГДК, мг/дм3 |
|||||
3 доби |
6 діб |
9 діб |
11 діб |
13 діб |
|||||
ТНТ |
7,9 |
6,8 |
4,2 |
3,7 |
3,28 |
2,8 |
65 |
0,5 |
|
NH4-1 |
193,4 |
172,0 |
89,8 |
79,56 |
79,1 |
73,0 |
62 |
2,0 |
|
NO2-2 |
4,8 |
3,6 |
2,5 |
1,97 |
1,85 |
1,6 |
67 |
3,3 |
|
NO3-1 |
586,8 |
518,0 |
272,0 |
207,0 |
195,89 |
160 |
72 |
45,0 |
|
Нафтопр. |
1,4 |
1,1 |
0,9 |
0,74 |
0,57 |
0,5 |
67 |
0,3 |
|
Feзаг |
1,5 |
1,3 |
0,8 |
0,69 |
0,56 |
0,5 |
64 |
0,3 |
|
Фосфати |
7,3 |
6,4 |
4,3 |
3,6 |
2,5 |
2,2 |
70 |
3,5 |
|
СПАР |
1,6 |
1,3 |
0,9 |
0,6 |
0,57 |
0,4 |
75 |
0,5 |
Проведені дослідження показали, що деструкція ТНТ у стічних водах досягає 65…98 %, нафтопродуктів - 67…83 %, сульфатів - 84 %, заліза - 22…82 %, фосфатів - 70…93 %, СПАВ 75 %, що свідчить про універсальність і ефективність асоціації мікроорганізмів для деструкції різноманітних забруднюючих речовин.
Спостерігається зменшення концентрації забруднюючих речовин до ГДК (див. табл. 1 - 3). Так, на установці 1 - кінцева концентрація NH4-1 складає 6,3 мг/дм3, нафтопродуктів 0,25 мг/дм3, при нормі 2 мг/дм3, і 0,3 мг/дм3, відповідно. На установці 2 концентрації тринітротолуолу, NO3-, Feзаг досягли 0,2 мг/ дм3,10,7 мг/дм3, 0,3 мг/дм3, при нормі 0,5 мг/дм3, 45 мг/дм3, 0,3 мг/дм3, відповідно. На установці 3 спостерігалося значне зменшення NO3-1 і нафтопродуктів до значень 24,0 мг/дм3 і 0,2 мг/дм3. На установках 4 і 5 зменшення концентрації до наступних значень: тринітротолуолу - 0,18 мг/дм3, NO3-1 - 2,85 мг/дм3, NO2-2 - 1,6 мг/дм3, фосфатів - 2,2, СПАВ 0,4 мг/дм3 при ГДК на фосфати - 3,5 мг/дм3, СПАВ - 0,5 мг/дм3.
Деструкція ТНТ, гексогену і супутніх забруднюючих речовин за допомогою вермикультури. На другому етапі експерименту здійснюється переробка відходів першого етапу за допомогою вермикультури. Це важливий етап утилізації відходів, що містять тротил і гексоген. Переваги вермикультивування полягають в тому, що відходи першого етапу використовуються як корм для нарощування вермикультури, отримання гумусу (вермикомпосту), а також дозволяє понизити концентрацію забруднюючих речовин до ГДК і нижче.
У ході проведення першого етапу дослідження визначено, що найбільша ефективна деструкція суміші з ТНТ досягається в інтервалі 29…45 % (при цьому залишкова концентрація складала для ТНТ - 51,8 г/дм3), для гексогену - до 36 % (залишкова концентрація гексогену - 72,4 г/дм3). Відповідно для цього, оцінку деструкції вермикультури проводили на 2-х лабораторних установках із вмістом ТНТ - 51,8 г/дм3, гексогену - 72,4 г/дм3. У компост вносили вермикультуру, відносна вологість компосту підтримувалася на рівні 70…80 %.
Результати дослідів вермикультури (установка 1, 2) за 90 діб роботи приведені на рис. 5. Здатність вермикультури утилізувати гексоген і ТНТ визначалась в динаміці на протязі 90 діб. Через 90 діб концентрація ТНТ і гексогену зменшилась до концентрації екологічно безпечного рівня, для ТНТ - 0,43 мг/дм3, при ГДК 0,1 мг/дм3, що свідчить про хорошу ефективність використання вермикультури.
Рис. 5. Динаміка часової зміни концентрації тринітротолуолу і гексогену (установки 1, 2)
Деструкція натурного мулу Павлоградського хімічного заводу за допомогою вермикультури. Дослідження можливості очистки стічних вод виробництва вермикультивуванням, що містять в субстратах натурного мулу, взятих з майданчиків ДНПО ПХЗ, такі забруднюючі речовини, як: солі сульфатів, хлоридів, нітратів, нітритів, фосфатів, перхлоратів амонію, іони амонію, залізо, СПАВ, нафтопродукти (див. табл. 4, 5).
У посудину ємністю 10 л вносили натурний мул (зразок 1, 2) і 15 особин вермикультури. Отриману суміш періодично зрошували на протязі 90 діб, підтримуючи вологість на рівні 70…80 %. Результати роботи вермикультури у зразку 1 за 94 доби безперервної роботи приведені в табл.4.
Таблиця 4 Результати очистки суміші мулу ДП НВО «Павлоградський хімічний завод» (зразок 1)
№ з/п |
Найменування інгредієнта |
Результати випробувань, мг/дм3 |
Ефект очистки % |
ГДК, (САНПіН 4630-88), мг/дм3 |
||||||
Початкова концентрація |
Концентрація через |
|||||||||
15 діб |
34 доби |
68 діб |
80 діб |
94 доби |
||||||
1 |
SО4-2 |
2917,2 |
2050,3 |
1524,9 |
949,4 |
523,7 |
485,4 |
83,4 |
500 |
|
2 |
С1-1 |
3270,0 |
2750,6 |
1478,8 |
1001,6 |
589,2 |
315,9 |
90,3 |
350 |
|
3 |
NО2-2 |
44,2 |
84,6 |
50,8 |
23,5 |
12,6 |
0,5 |
98,8 |
3,3 |
|
4 |
NО3-1 |
160,8 |
170,6 |
100,2 |
66,6 |
52,4 |
41,2 |
74,4 |
45 |
|
5 |
РО4-3 |
9,6 |
9,0 |
8,4 |
7,0 |
3,5 |
1,1 |
88,3 |
3,5 |
|
6 |
NH4-1 |
2082,6 |
1874,2 |
985,3 |
569,9 |
200,9 |
18,2 |
99,1 |
2 |
|
7 |
Feзаг. |
12,3 |
9,5 |
7,3 |
4,9 |
1,9 |
0,3 |
97,5 |
0,3 |
|
8 |
СПАВ |
11,8 |
8,54 |
6,73 |
5,29 |
2,36 |
0,25 |
97,8 |
0,5 |
|
9 |
Нафтопр. |
0,83 |
0,6 |
0,45 |
0,4 |
0,23 |
0,14 |
86,0 |
0,3 |
|
10 |
Гексоген |
42,0 |
36,2 |
25,8 |
18,2 |
1,2 |
0,11 |
99,7 |
0,1 |
|
11 |
Перх. амонію |
1,9 |
1,3 |
0,9 |
0,6 |
0,43 |
0,30 |
84,2 |
5 |
|
12 |
ТНТ |
35,2 |
28,2 |
25,1 |
22,3 |
1,5 |
0,5 |
98,5 |
0,5 |
Таблиця 5 Результати очистки суміші мулу ДН НВО «Павлоградський хімічний завод» (зразок 2)
№ з/п |
Найменування інгредієнта |
Результати випробувань, мг/дм3 |
Ефект очистки, % |
ПДК, (САНПіН630-88) мг/дм3 |
||||||
Початкова концентрація |
Концентрація через |
|||||||||
15 діб |
34 доби |
68 діб |
80 діб |
94 доби |
||||||
1 |
SО4-2 |
160,4 |
100,5 |
78,3 |
52,2 |
41 |
32,2 |
79,9 |
500 |
|
2 |
С1-1 |
222,0 |
160,2 |
85,6 |
68,0 |
52,4 |
41,9 |
81,1 |
350 |
|
3 |
NО2-2 |
0,79 |
0,7 |
0,5 |
0,42 |
0,36 |
0,26 |
67,1 |
3,3 |
|
4 |
NО3-1 |
1,64 |
1,02 |
0,87 |
0,68 |
0,55 |
0,42 |
74,4 |
45 |
|
5 |
РО4-3 |
3,0 |
2,56 |
2,46 |
2,2 |
1,2 |
0,35 |
88,3 |
3,5 |
|
6 |
NH4-1 |
3,8 |
3,12 |
1,8 |
1,04 |
0,7 |
0,34 |
91,1 |
2,0 |
|
7 |
Feзаг. |
2,0 |
1,6 |
1,02 |
0,8 |
0,6 |
0,29 |
85,5 |
0,3 |
|
8 |
СПАВ |
10,2 |
5,9 |
5,0 |
4,6 |
1,2 |
0,3 |
97,1 |
0,5 |
|
9 |
Сухий зал. |
820,0 |
528,0 |
325,6 |
255,0 |
200,2 |
157,4 |
80,8 |
1000 |
|
10 |
ХПК |
270,0 |
200,0 |
170,2 |
130,0 |
78,9 |
55,2 |
79,5 |
30 |
|
11 |
Нафтопр. |
0,93 |
0,7 |
0,5 |
0,38 |
0,17 |
0,13 |
86,0 |
0,3 |
|
12 |
ТНТ |
14,7 |
11,2 |
7,0 |
2,2 |
0,9 |
0,5 |
96,5 |
0,5 |
Аналіз отриманих результатів показав, що низьке зниження концентрації тринітротолуолу і гексогену протягом 70 діб пояснюється наявністю в суміші перхлоратів амонію, що негативно впливають на вермикультуру і мікроорганізми. Після зниження концентрації перхлоратів амонію спостерігається різке зниження інших забруднюючих речовин. Результати деструкції відходів на майданчиках мулу ДНПО ПХЗ вермикультивування (зразок 2) за 94 доби приведені в табл. 5. У результатах досліду видно, що вермикультура збільшує ефект очистки ТНТ, нафтопродуктів у пробі, доводячи їх концентрацію до ГДК. За 90 діб вермикультура не тільки очистила суміш, але і дала потомство. Результати 1 і 2 етапів досліджень свідчать про можливість створення локальних очисних споруд на основі запропонованого способу деструкції забруднюючих речовин для утилізації ТНТ і гексогену.
На основі отриманих результатів запропонована технологічна схема ділянки для утилізації та переробки речовин, що містять тринітротолуол і гексоген потужністю 100 т на рік, яка показана на рис. 6. Рослинні залишки поступають на шнекову дробарку (1), де відбувається їх подрібнення до фракції 0,5…1,5 мм. Потім за допомогою стрічкового транспортера (2) вони переносяться до реактору (3), де змішуються з водною суспензією вибухових речовин. Отриману суміш доводять до 80 % вологості субстрату і витримують на протязі 3-х діб. При постійному перемішуванні засівають субстрат асоціацією мікроорганізмів, корегують кислотність (рН 6-7) і вологість. Етапи деструкції проводять на протязі 15 діб. Цей процес дозволяє знижувати концентрацію вибухових речовин у середньому до 24 %, залежно від їх початкової концентрації. Далі компост поступає на майданчик вермикультивування (5), його засівають вермикультурою, корегують кислотність, вологість субстрату. Проведення етапу вермикультивування здійснюється протягом 90 діб і дозволяє доводити концентрацію вибухових речовин до ГДК.
Відділення вермикультури від гумусу проводиться за допомогою вібросита (7), після чого вона може бути знов використана в технологічному процесі. Отриманий гумус сушать (9) і пакують (11). Технологічний процес екологічно безпечний, оскільки має замкнутий цикл водообігу, і не має шкідливих викидів забруднюючих речовин і газів в атмосферу. У результаті повної переробки вибухових речовин утворюється продукт - гумус або рідкі та тверді комплексні добрива на його основі. Побічним кінцевим продуктом є вермикультура (корми для птахів тощо). Термін окупності підприємства складе 8,5 місяців, індекс прибутковості - 2,2.
Також виконана оцінка збіжності теоретичних положень з експериментальними даними. Коефіцієнти W0, b, а, м, що входять в систему (9), є емпіричними, тому їх значення визначають з експерименту шляхом добору. Для розв'язання системи (9):
- в умовах деструкції ТНТ маємо:W0 = 0.29, b = 0.00122, a = 0.05 - 0.078, м = 0.1;
- в умовах деструкції гексогену:W0 = 0.49, b = 0.00122, a = 0.05 - 0.078, м = 0.1.
При розв'язанні системи методом Рунге-Кутта для різних початкових концентрацій тринітротолуолу максимальна похибка чисельного розв'язання не перевищує 18 % (рис. 7), для гексогену похибка не перевищує 20 %, відповідно, укладається в довірчий інтервал, що підтверджує вірогідність розробленої математичної моделі.
Таким чином, математична модель для першого етапу утилізації ТНТ і гексогену добре описує реальний процес.
Рис. 6. Технологічна схема ділянки для утилізації речовин, що містять тринітротолуол і гексоген: 1 - шнекова дробарка (типу Мду1); 2, 4, 6, 8, 10 - стрічковий транспортер; 3 - реактор з мішалкою; 5 - майданчик для засіву компосту вермикультурою і витримки; 7 - вібросито; 9 - майданчик для сушки гумусу; 11 - упаковка гумусу
Рис. 7. Швидкість деструкції тринітротолуолу і гексогену для різних початкових концентрацій
Згідно з проведеними розрахунками системи (15) рівнянь помилка чисельного розв'язання не перевищує 18 % (рис. 8).
Рис. 8. Швидкість переробки тринітротолуолу і гексогену для різних початкових концентрацій за допомогою вермикультури
Помилки чисельного розв'язання укладаються в довірчий інтервал, що підтверджує вірогідність розробленої математичної моделі. Приведені рівняння добре описують процес утилізації тринітротолуолу і гексогену.
Можливий механізм деструкції ТНТ і гексогену. У процесі досліджень було встановлено, що при проведенні лабораторних дослідів у деяких випадках спостерігається збільшення нітрогруп (див. табл. 1). На основі узагальнених літературних даних і власних результатів пропонується можливий механізм деструкції для ТНТ (рис. 9) і гексогену (рис. 10) синтрофною асоціацією мікроорганізмів.
Рис. 9. Механізм деструкції тринітротолуолу
У роботі припускається, що основними етапами деградації ТНТ є:
1. Відновлення ароматичного кільця іоном гідриду, утворення комплексу Мейзенхеймера.
2. Утворення 2,4 ДНТ за допомогою ферменту E. Coli - редуктаза PETN із супутнім виділенням нітриту з TНT.
3. Утворення 2 МНТ через діоксигеназне руйнування (Pseudomonas) і виділення нітриту в середовище.
4. Подальше виділення нітриту в середовище і утворення толуолу.
5. Реакція утворення ацетил - КоА з подальшим окисленням до СО2 і виділенням його в навколишнє середовище.
Рис. 10. Механізм деструкції гексогену: 1 - гексоген; 2, 3, 4 - передбачувані проміжні сполуки
Припускається, що основними етапами деградації гексогену є:
1, 2, 3. Реакція денітрації з утворенням похідних циклотриметилентриаміну і виділенням нітриту в середовище.
4. Розрив кільця з утворенням проміжної речовини, яка піддається деструкції до виділення вуглекислого газу, нітриту і води в середовище.
Таким чином, первинними стадіями деструкції ТНТ і гексогену є вплив на нітрогрупу і подальше її виділення в навколишнє середовище.
Висновки
У дисертації приведені результати досліджень і виконаних розробок, що характеризують стан проблеми деструкції токсичних відходів, що утворюються при виробництві та переробці боєприпасів. Отримані результати дозволяють використовувати нові методичні і технічні підходи до вирішення комплексної сумарної науково-технічної проблеми утилізації вибухових речовин.
Основні результати досліджень зводяться до наступного:
1. Аналіз існуючих на сьогодні способів і методів утилізації боєприпасів, вибухових матеріалів свідчить, що їх реалізація супроводжується утворенням великої кількості токсичних відходів, що істотно ускладнює вирішення питань забезпечення екологічної безпеки окремих підприємств і територій. Складність проблеми утилізації боєприпасів полягає у відсутності виробничих потужностей для їх роззнарядження і переробки. Найбільш прийнятною, з позиції забезпечення екологічної безпеки, на сьогодні є технологія утилізації вибухових речовин деструкцією.
2. Деструкція вибухових речовин монокультурами в аеробному або анаеробному режимі відбувається переважно реакцією денітрації з утворенням похідних тринітротолуолу і гексогену. Найбільший ефект деструкції тринітротолуолу, гексогену, а також зниження мутагенності вибухових речовин досягається при компостуванні і дотриманні температурного, вологістного режиму, певної концентрації косубстрату. Виходячи з аналізу зарубіжного досвіду деструкції, показана необхідність в розвитку подальших досліджень мікробіологічної деструкції гексогену і тринітротолуолу.
3. Вперше розроблено математичні моделі прогнозування деструкції тринітротолуолу, гексогену й прогнозування деструкції тринітротолуолу й гексогену вермикультурою. Перша є аналітичною залежністю строків проведення процесу в залежності від первісної концентрації вибухових речовин і фізико-хімічних параметрів відходів. Друга є аналітичною залежністю строку проведення процесу від концентрації тринітротолуолу, гексогену й термохімічних параметрів середовища (температури й вологості фільтраційного середовища).
4. Розроблений універсальний екологічно безпечний спосіб утилізації токсичних відходів, що утворюються при виробництві і переробці боєприпасів, що припускає проведення трьох етапів: етап I - підготовчий, етап II - деструкція, етап III - деструкція тринітротолуолу і гексогену за допомогою вермикультури. У результаті відбувається зниження концентрації тринітротолуолу і гексогену до екологічно безпечного рівня.
5. Результати експериментів показали збіжність теоретичних положень із експериментальними даними. Максимальна помилка чисельного рішення для тринітротолуолу не перевершує 18 %, для гексогену 20 % відповідно, для вермикультурного етапу утилізації гексогену й тринітротолуолу не перевершує 15 %, що укладається в довірчий інтервал, що підтверджує вірогідність розроблених математичних моделей.
Список опублікованих робіт за темою дисертації
Отримані патенти:
- Пат. 17586 Україна. Спосіб утилізації високотоксичних сполук, наприклад пестицидів / А.Н. Баранов, М.В. Гавриш, Н.М. Дербасова, М.М. Кисельов, К.В. Ерьомін. - Надрук. 16.10.2006, Бюл. № 10.
- Пат. 12733 Україна. Універсальний спосіб утилізації звичайних боєприпасів, що містять тротил і/або гексоген / А.Н. Баранов, М.В. Гавриш, Н.М. Дербасова, М.М. Кисельов, К.В. Ерьомін. - Надрук. 15.02.2006, Бюл. № 2.
Опубліковані статті:
1. Дербасова Н.М. Комплексная утилизация техногенных отходов / Н.М. Дербасова, В.А. Сафонов, Н.М. Киселев, М.В. Гавриш // Зб. наук. праць СНУЯЕтаП. - Севастополь: СНУЯЕтаП, 2005. - Вип. 14. - С. 48 - 51. (автором визначені етапи способу деструкції токсичних відходів)
2. Дербасова Н.М. Утилизация взрывчатых веществ с использованием биотехнологии / Н.М. Дербасова, М.В. Гавриш // Зб. наук. праць СНУЯЕтаП. - Севастополь: СНУЯЕтаП, 2005. - Вип. 16. - С. 110 - 113. (Автором визначені методи й способи утилізації боєприпасів)
3. Дербасова Н.М. Экологически безопасная деструкция тринитротолуол- и гексогенсодержащих отходов ассоциацией микроорганизмов и возможный механизм ее протекания / Н.М. Дербасова, Г.В. Жданова // Зб. наук. праць Севастопольського військово-морського ордена червоної зірки ін-ту ім. П.С. Нахімова. - Севастополь: СВМІ ім. П.С. Нахімова, 2010. - Вип. 4 (4). - С. 168 - 174. (автором запропоновано можливий механізм деструкції тринітротолуол- і гексогенутримуючих відходів)
4. Дербасова Н.М. Характеристика активных штаммов микроорганизмов, входящих в ассоциацию деструкторов тринитротолуола и гексогена / Н.М. Дербасова, Э.П. Тархова, М.В. Гавриш // Зб. наук. праць СНУЯЕтаП. - Севастополь: СНУЯЕтаП, 2010. - Вип. 2 (34). - С.99 - 108. (автором дана характеристика асоціації мікроорганізмів)
5. Дербасова Н.М. Микробиологическая деструкция инсектицида дихлордифенилтрихлорметилметана (ДДТ) / Н.М. Дербасова, М.М. Дивизинюк, Е.А. Емец, О.А. Сербина // Зб. наук. праць Севастопольського військово-морського ордена червоної зірки ін-ту ім. П.С. Нахімова. - Севастополь: СВМІ ім. П.С. Нахімова, 2007. - Вип. 2 (12). - С. 247 - 250. (автором рекомендовано спосіб деструкції токсичних відходів)
6. Дербасова Н.М. Исследование возможности очистки сточных вод производства вермикультивированием / Н.М. Дербасова, М.М. Дивизинюк // Вестник национ. технич. ун-та Украины „Киевский политехнический институт”. Машиностроение. - К.: НТУУ „КПИ”, 2007. - С. 310 - 314. (автором досліджена очистка стічних вод вермикультивуванням)
7. Дербасова Н.М. Исследование эффективности очистки тринитротолуолсодержащих взрывчатых веществ микробиологической деструкцией / Н.М. Дербасова, И.В. Мазепа // Фізика і хімія твердого тіла. - Прикарпатський націон. ун-т ім.. Василя Стефаника, 2010. - Вип. 1 (11). - С.254 - 259. (автором розглянуто процес деструкції тринітротолуол-відходів, розроблена експериментальна установка)
8. Дербасова Н.М. Микробиологическая утилизация гексогенсодержащих отходов / Н.М. Дербасова, И.В. Мазепа // Фізика і хімія твердого тіла. - Прикарпатський націон. ун-т ім.. Василя Стефаника, 2010. - Вип. 2 (11). - С.520 - 524. (автором аналізовано процес деструкції гексоген утримуючих відходів)
9. Дербасова Н.М. Математическая модель биодеструкции гексоген- и тринитротолуолсодержащих веществ / Н.М. Дербасова, М.М. Дивизинюк // Техногенно-екологічна безпека та цивільний захист. - Київ-Кременчук, 2010. - Вип. 2. - С. 40 - 45.
10. Дербасова Н.М. Оценка эффективности микробиологической очистки промышленных сточных вод / Н.М. Дербасова, М.В. Гавриш, С.Б. Смирнов // Сб. науч. трудов междунар. науч.-техн. конф. под общ. ред. к.т.н. В.Ф. Костенко, А.И. Абрамовича. - Х.: УкрВОДГЕО, 2010. - С. 218 - 227. (автором аналізовано процес деструкції тринітротолуол і гексоген стічних від)
11. Дербасова Н.М. Анализ возможных факторов влияния биотехнологии утилизации гексогена на окружающую среду / Н.М. Дербасова, О.П. Гавриш // Зб. наук. праць СевНТУ. - Севастополь: СевНТУ, 2007. - Вип. 8. - С. 203 - 209. (автором проаналізовані чинники впливу процесу деструкції на навколишнє середовище)
12. Дербасова Н.М. Утилизация высокотоксичных отходов // Актуальные проблемы транспортной медицины: Науч. журнал. - Одеса. - № 3 (5). - с. 115 - 118. (приведений спосіб деструкції відходів, що містять тринітротолуол і гексоген)
Опубліковані тези доповідей:
1. Дербасова Н.М., Сафонов В.А. Утилизация высокотоксичных отходов // Матер. I Міжнар. молодіж. екологіч. форуму, 4 - 7 квітня 2006 р. - Славутич: ЦПП ДСП «ЧАЭС», 2006. - С. 49 - 50.
2 Дербасова Н.М., Сафонов В.А. Утилизация чрезвычайно опасных отходов на примере биологической деструкции взрывчатых веществ, содержащих в своем составе гексоген // Екологічні проблеми регіонів України: Матер. VIII Всеукр. наук. конф. студентів, магістрантів і аспірантів, 19/20 квітня 2006 р. - Одеса: ОДЕКУ, 2006. - С. 73 - 75.
Анотація
Дербасова Н.М. Особливості ліквідації токсичних відходів, що утворюються при виробництві та переробці боєприпасів - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.01 - Екологічна безпека. - Інститут геохімії навколишнього середовища НАН та МНС України, м. Київ - 2011.
Дисертаційна робота присвячена забезпеченню екологічної безпеки підприємств, що займаються утилізацією вибухових речовин, і направлена на зменшення концентрації токсичних речовин у відходах цих підприємств.
Виконано аналіз літературних джерел вітчизняних і зарубіжних авторів, проаналізовані екологічні аспекти існуючих способів і методів утилізації боєприпасів і вибухових речовин, показано негативний вплив на людський організм і навколишнє природне середовище токсичних відходів, що залишаються після переробки, обґрунтована необхідність розробки нового екологічно чистого способу переробки цих відходів.
Розглянуто процес деструкції тринітротолуолу і гексогену, на основі якого розроблено дві математичні моделі. Перша - математична модель прогнозування деструкції тринітротолуолу, гексогену на основі фізико-хімічних параметрів відходів і початкової концентрації вибухових речовин. Друга - математична модель прогнозування деструкції тринітротолуолу і гексогену на основі термохімічних параметрів вермикультури і початкових концентрацій вибухових речовин.
Теоретичні висновки, отримані при виведенні математичних залежностей, були використані для розробки універсального екологічно безпечного способу утилізації відходів, що утворюються при переробці боєприпасів, і створення експериментальної лабораторної установки, призначеної для перевірки теоретичних значень.
Проведені експерименти з утилізації відходів, що містять вибухові речовини, на Рубежанському казенному хімічному заводі «Зоря» і державному підприємстві науково-виробничого об'єднання Павлоградський хімічний завод. Результати експериментів показали хорошу збіжність з теоретичними розрахунками, всі розбіжності вкладалися у довірчі інтервали, розраховані з надійністю 0,95 за критерієм Ст'юдента.
Розроблені, запропоновані і впроваджені ділянки для утилізації речовин, що містять тринітротолуол і гексоген, на вищезгаданих підприємствах.
Ключові слова: токсичні відходи, тринітротолуол, гексоген, деструкція, вермикультура, механізм, математична модель.<...
Подобные документы
Поняття про відходи та їх вплив на довкілля. Проблема накопичення промислових та побутових відходів. Існуючі способи знешкодження, утилізації та поховання токсичних відходів. Шляхи зменшення небезпечності відходів. Альтернативне використання відходів.
доклад [147,2 K], добавлен 25.12.2013Поняття, сутність та класифікація відходів, а також шляхи їх знешкодження та утилізації. Загальна характеристика головних джерел промислових відходів в Україні. Аналіз основних методів очищення стічних вод. Правові аспекти ізоляції радіоактивних відходів.
реферат [22,5 K], добавлен 03.11.2010Аналіз наслідків забруднення природного середовища газоподібними, рідкими та твердими відходами. Джерела утворення промислових відходів, їх класифікація. Полігони по знешкодженню і похованню токсичних промислових відходів. Технологія складування відходів.
контрольная работа [132,5 K], добавлен 23.12.2015Дослідження проблеми утилізації сміттєвих відходів. Характеристика закордонного досвіду побудови сміттєпереробних заводів та запровадження державних програм для вирішення проблеми з утилізацією твердих побутових відходів. Солідарність муніципалітетів.
реферат [14,9 K], добавлен 18.10.2010Основні джерела забруднення атмосфери. Відходи, які утворюються в процесі хімічних виробництв. Основні способи утилізації хімічних відходів. Утилізація газових, рідких,твердих, відходів. Шляхи удосконалювання процесів охорони навколишнього середовища.
курсовая работа [641,3 K], добавлен 25.09.2010Стадії очищення стічної води. Аналіз існуючих способів і методів утилізації фільтрату. Розробка проекту реконструкції і технологічного переоснащення цеха утилізації фільтрату з розміщенням установки термічної обробки твердих побутових відходів в м. Києві.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 17.06.2014Збір, транспортування та утилізація відходів. Эфективність використання брухту і відходів металів. Система переробки промислового сміття в будівельні матеріали і комбіновані добрива. Зміст відходів деревини, пластмас. Переробка твердих побутових відходів.
контрольная работа [25,9 K], добавлен 29.03.2013Огляд соціально-економічного розвитку технологій. Основні види відходів хімічної промисловості. Проблема утилізації відходів хімічної промисловості. Використання осадів стічних вод хімічної промисловості. Методи утилізації вуглецевовмісних відходів.
курсовая работа [46,6 K], добавлен 12.04.2011Екологічний стан підземних вод, механізм їх утворення. Види та джерела їх забруднення. Характеристика промислових відходів. Проблема ліквідації та утилізації твердих побутових відходів. Гігієнічний моніторинг впливу їх полігону на якість ґрунтових вод.
курсовая работа [138,6 K], добавлен 19.05.2013Забруднення довкілля в результаті промислової діяльності та методи боротьби із ними. Характеристика Ставищенського району, його географія та природний потенціал. Оцінка об’ємів накопичення відходів в даному регіоні, порядок їх утилізації та знешкодження.
дипломная работа [81,6 K], добавлен 28.10.2010Коротка характеристика головних переваг та недоліків методів утилізації лома чорного та кольорового металу. Розрахунок вакуум-фільтраційної установки для зневоднювання суміші сирого осаду первинних відстійників і ущільненого надлишкового активного мулу.
контрольная работа [992,2 K], добавлен 24.01.2015Розгляд особливостей відходів біотехнологічних виробництв (молочної промисловості, виробництва антибіотиків, спирту, продуктів харчування). Ознайомлення із проблемами сучасної утилізації відходів. Розкладання складних субстратів та твердих відходів.
курсовая работа [258,7 K], добавлен 23.04.2015Аналіз системи управління твердими побутовими відходами в Україні. Екологічна логістика, як перспектива удосконалення системи поводження з відходами. Методи переробки та утилізації відходів. Характеристика перевізників твердих побутових відходів в Києві.
дипломная работа [5,5 M], добавлен 15.07.2014Матеріальний розрахунок та баланс стадії очищення розсолу вапняно-содовим способом при виробництві кальцинованої соди. Методи зниження кількості відходів, що утворюються, або способи їх утилізації. Принципова схема виробництва меліоранта із шламу.
контрольная работа [952,9 K], добавлен 02.04.2011Харчова промисловість як одна з найбільш матеріалоємних галузей. Проблема та шляхи раціоналізації використання сировини та утилізації відходів. Способи біологічного знешкодження стоків та відходів, причини їх низької ефективності, шляхи усунення.
реферат [24,9 K], добавлен 13.04.2011Ситуація в Україні з полігонами твердих побутових відходів - спеціальними спорудами, призначеними для ізоляції та знешкодження твердих побутових відходів (ТПВ). Характеристика Бориспільського полігону. Технічні параметри діючого полігону захоронення ТПВ.
презентация [742,2 K], добавлен 08.10.2016Географічне розташування і кліматичні особливості Луганської області; аналіз стану довкілля міста. Правове регулювання процесів знешкодження та утилізації відходів. Розробка системи управління твердими промисловими відходами на основі зарубіжного досвіду.
курсовая работа [11,5 M], добавлен 12.05.2011Поводження з відходами, їх накопичення в Україні та класифікація. Особливості радіаційних відходів. Міжнародне співробітництво у сфері поводження з відходами, їх знешкодження, переробка та утилізація, проблеми поводження з ними в сільській місцевості.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 01.06.2010Класифікація відходів в залежності від токсичності. Методи видалення непотрібних або шкідливих матеріалів, що утворюються в ході промислового виробництва: переробка, термообробка, утилізація. Джерела радіоактивних відходів. Види вторинної сировини.
реферат [618,9 K], добавлен 30.07.2012Екологічні проблеми ферм і комплексів тваринництва, методи утилізації і знезараження відходів. Енергетична цінність гною та способи його переробки. Сучасні проблеми землеробства, і шляхи їх вирішення, шляхи безпечного застосування агрохімікатів.
курсовая работа [88,6 K], добавлен 03.02.2014