Розвиток методологічних основ ресурсозберігаючих екологічно чистих технологій при експлуатації залізничного транспорту
Loading...
Date
2015
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Abstract
UK: На основі системного аналізу небезпечних екологічних ситуацій, що виникають під час емісій нафтопродуктів вивчено джерела, шляхи та форми розповсюдження нафтопродуктів у навколишньому середовищі. Встановлено вплив домінуючих чинників та закономірності розподілу фракцій нафтопродуктів за ґрунтовим профілем. Розроблено спеціальну програмно-аналітичну систему «SAER» на базі повнофункціональної ГІС MapІnfo v. 5.0 для управління екологічною безпекою та оцінки потенційних екологічних ризиків за розробленою методикою, що дозволяє оперативно отримувати дані моніторингу, прогнозувати розвиток аварійних ситуацій, об'єктивно оцінювати потенційні екологічні ризики та забезпечує ефективну підтримку прийняття управлінських рішень щодо мінімізації екологічних наслідків та контролю за ходом ремонтних і відновних робіт. Вивчено ряд композиційних матеріалів із відходів виробництв. За результатами дослідів запропоновано технологію отримання нового композиційного сорбенту на базі вуглецевої частки та в’яжучої речовини, що має високу поглинальну здатність. Визначені оптимальні умови застосування запропонованого композиційного сорбенту. Для проведення біоремедіації запропоновано використання біополімерного комплексу на базі полілактидного полімеру, що має в своїй структурі шар ліофілізованої аборигенної мікрофлори, альгофлори і ферменту.
Запропоновано математичну модель прогнозування процесу біоочистки та оптимізації роботи біополімерного комплексу. Досліджено умови, особливості та обмеження використання біологічних методів очищення ґрунтів від нафтопродуктів. Розроблено комплекс технологічних схем очищення та відновлення нафтозабруднених ґрунтів, що відрізняється високою ефективністю, економічністю та базуються на сучасних принципах ресурсозбереження з урахуванням особливостей експлуатації залізничного транспорту. Розроблено схему комплексної утилізаційної станції з технологічними лініями регенерації відпрацьованих олив, переробки нафтошламів і утилізації нафтовміщуючих відходів, за запропонованими методиками, що забезпечують високу ефективність очищення, утилізації нафтошламів та регенерацію відпрацьованих моторних олій.
RU: Результатом выполненной диссертационной работы является решение научно-прикладной проблемы повышения экологической безопасности эксплуатации железнодорожного транспорта минимизацией экологических рисков и последствий эмиссий нефтепродуктов: На основе системного анализа опасных экологических ситуаций, возникающих при эмиссиях нефтепродуктов проанализированы и изучены источники, пути и формы поступления и распространения нефтепродуктов в окружающей среде. Установлено влияние доминирующих факторов (природы, влажности, температуры и гранулометрического состава почвы) и закономерности распределения фракций нефтепродуктов по грунтовому профилю. Получены основные закономерности процесса биологической деструкции нефтепродуктов с учетом пространственной неоднородности развития микроорганизмов, в частности: зависимости изменения концентраций нефтеокисляющих микроорганизмов, а также фракционного состава и концентраций нефтепродуктов. Предложена принципиальная и функциональную схемы управления экологической безопасностью на транспорте, позволяющие выполнять систематический анализ разнородных данных - мониторинга, географических, технологических и производственных задач и предоставляет возможности оперативного принятия управленческих решений по оптимизации природопользования на транспорте. Разработана методика оценки эколого-экономических рисков при транспортировке и хранении нефтепродуктов на железнодорожном транспорте. На основании анализа статистических данных и метода экспертных оценок определены вероятности возникновения аварийных ситуаций. Предложенная методика позволяет эффективно оценивать эколого-экономические риски с учетом сопутствующих факторов и отличается простотой процедуры идентификации параметров по данным количественного анализа рисков, геоинформационных систем и мониторинга. Разработана программно-аналитическая система «SAER» на базе полнофункциональной ГИС MapІnfo v. 5.0 для управления экологической безопасностью и оценки потенциальных экологических рисков, позволяющая оперативно получать информацию о ситуационном позиционировании объекта, данные мониторинга, прогноз развития аварийных ситуаций, объективно оценивать потенциальные экологические риски и обеспечивающая эффективную поддержку принятия управленческих решений по минимизации экологических последствий и контроля за ходом ремонтных и восстановительных работ. Разработана методология комплексного подхода к рациональному выбору, разработке и использованию инновационных технологий, позволяющих эффективно минимизировать эколого-экономические последствия от эмиссий нефтепродуктов с применением принципов ресурсосбережения. Предложен новый алгоритм вычисления эколого-экономического ущерба при авариях с нефтепродуктами. Предложен новый способ и технология термоконвекционной очистки почв с биодоочисткой, обеспечивающий эффективность очистки почв до 96,3% и позволяющий минимизировать потери легких фракций нефтепродуктов. Определены кинетика термоконвекции в почвах при различных условиях. Изучен ряд композиционных материалов из отходов металлургических, коксохимических и деревообрабатывающих производств, имеющие пористую и волокнистую структуру. Исследованы их физико-химические свойства. По результатам опытов предложена технология получения нового композиционного сорбента на базе углеродистой составляющей и вяжущего вещества, характеризующегося поглотительной способностью до 265%. Определены оптимальные условия применения предложенного композиционного сорбента (гранулометрический состав, температура, влажность и т.д.). Разработан биополимерный комплекс на базе полилактидного полимера, имеющего в своей структуре слой резистентной и активной по отношению к нефтепродуктам аборигенной микрофлоры, альгофлоры и фермента. Эффект очистки почв от нефтепродуктов составляет 96,4%. Установлены закономерности процесса иммобилизации дифференцированных ценозов на сонове скрининга микробиологических культур в зонах железнодорожных магистралей, заключающийся в определении зависимости эффективности адсорбции от природы биокомпозита и матрицы-носителя. На базе установленных закономерностей разработан спектр биокомпозитных материалов и биополимерный комплекс для интенсификации очистки и восстановления нефтезагрязненных почв. Предложена математическая модель прогнозирования процесса биоочистки и оптимизации работы биополимерного комплекса. Исследованы условия, особенности и ограничения использования биологических методов очистки почв от нефтепродуктов. Разработан комплекс технологических схем очистки и восстановления нефтезагрязненных почв, отличающийся от существующих высокой эффективностью - до 97,8%, экономичностью и базирующийся на современных принципах ресурсосбережения с учетом особенностей эксплуатации железнодорожного транспорта. Разработана новая технология восстановления моторных масел и утилизации нефтешламов с использованием окислителя и поверхностно-активных веществ. Предложенная технология, по сравнению с аналогами, имеет высокие показатели выхода восстановленного масла - 94,1% и эффекта очистки, достигающего 96,5%. Разработана схема комплексной утилизационной станции с технологическими линиями регенерации отработанных масел, переработки нефтешламов и утилизации нефтесодержащих отходов, что обеспечивает высокую эффективность очистки очаговых загрязнений почвы - до 97,8%, технологических нефтесодержащих сточных вод - до 94,3%, утилизацию нефтешламов и регенерацию отработанных моторных масел.
EN: Based on the systematic analysis of the dangerous environmental situations, that arise during the oil product emission, the source, ways and forms of the inflowing and the expansion of the oil products in the environment are analyzed and studied. The influence of the dominant factors and patterns of the distribution of the oil product cut on the soil profile is established. A special program-analytical system «SAER» was worked out on the basis of the fully functional GIS MapInfo v. 5.0 for ecological safety management and evaluation of potential environmental risks that allows to receive data monitoring, to predict the development of emergency situations, objectively assess potential environ-mental risks, to provide effective support management decisions to minimize environmental impacts and to monitor the repair and restoration works. The methodology of the integrated approach to rational choice, the development and use of innovative technologies was worked out, that can effectively minimize the environmental and economic effects of the oil product emissions using the principles of resource saving. A new algorithm was proposed in order to calculate the environmental and economic damage in case of accidents with the oil products. The patterns of the process of the immobilization of the differentiated cenosis were determined from the screening of bacterial, yeast and algal cultures in the areas of the railway lines. On the basis of the established patterns the spectrum of the bio-composite materials and the biopolymer complex were worked out in order to intensify the purification and reduction of oily soils. A mathematical model of the forecasting the biopurification process and the optimization of the biopolymer complex was proposed. The conditions, characteristics and limitations of the use of the biological methods of soil purification from the oil products were studied. The complex of the schemes of the purification and reduction of the oily soils was worked out that has the higher efficiency than the present one. It is based on the modern principles of the resources saving, taking into account the characteristics of the operation of the railway transport. The scheme of the complex heat-recovery station was worked out. It is used with the technological lines of regeneration of waste oils, oil- slime processing and utilization of oil-containing wastes, according to the proposed methods, providing high efficiency of purification of spot local soil pollution, technological oil-containing sewage, utilization of waste oil-slime and regeneration of waste engine oils.
RU: Результатом выполненной диссертационной работы является решение научно-прикладной проблемы повышения экологической безопасности эксплуатации железнодорожного транспорта минимизацией экологических рисков и последствий эмиссий нефтепродуктов: На основе системного анализа опасных экологических ситуаций, возникающих при эмиссиях нефтепродуктов проанализированы и изучены источники, пути и формы поступления и распространения нефтепродуктов в окружающей среде. Установлено влияние доминирующих факторов (природы, влажности, температуры и гранулометрического состава почвы) и закономерности распределения фракций нефтепродуктов по грунтовому профилю. Получены основные закономерности процесса биологической деструкции нефтепродуктов с учетом пространственной неоднородности развития микроорганизмов, в частности: зависимости изменения концентраций нефтеокисляющих микроорганизмов, а также фракционного состава и концентраций нефтепродуктов. Предложена принципиальная и функциональную схемы управления экологической безопасностью на транспорте, позволяющие выполнять систематический анализ разнородных данных - мониторинга, географических, технологических и производственных задач и предоставляет возможности оперативного принятия управленческих решений по оптимизации природопользования на транспорте. Разработана методика оценки эколого-экономических рисков при транспортировке и хранении нефтепродуктов на железнодорожном транспорте. На основании анализа статистических данных и метода экспертных оценок определены вероятности возникновения аварийных ситуаций. Предложенная методика позволяет эффективно оценивать эколого-экономические риски с учетом сопутствующих факторов и отличается простотой процедуры идентификации параметров по данным количественного анализа рисков, геоинформационных систем и мониторинга. Разработана программно-аналитическая система «SAER» на базе полнофункциональной ГИС MapІnfo v. 5.0 для управления экологической безопасностью и оценки потенциальных экологических рисков, позволяющая оперативно получать информацию о ситуационном позиционировании объекта, данные мониторинга, прогноз развития аварийных ситуаций, объективно оценивать потенциальные экологические риски и обеспечивающая эффективную поддержку принятия управленческих решений по минимизации экологических последствий и контроля за ходом ремонтных и восстановительных работ. Разработана методология комплексного подхода к рациональному выбору, разработке и использованию инновационных технологий, позволяющих эффективно минимизировать эколого-экономические последствия от эмиссий нефтепродуктов с применением принципов ресурсосбережения. Предложен новый алгоритм вычисления эколого-экономического ущерба при авариях с нефтепродуктами. Предложен новый способ и технология термоконвекционной очистки почв с биодоочисткой, обеспечивающий эффективность очистки почв до 96,3% и позволяющий минимизировать потери легких фракций нефтепродуктов. Определены кинетика термоконвекции в почвах при различных условиях. Изучен ряд композиционных материалов из отходов металлургических, коксохимических и деревообрабатывающих производств, имеющие пористую и волокнистую структуру. Исследованы их физико-химические свойства. По результатам опытов предложена технология получения нового композиционного сорбента на базе углеродистой составляющей и вяжущего вещества, характеризующегося поглотительной способностью до 265%. Определены оптимальные условия применения предложенного композиционного сорбента (гранулометрический состав, температура, влажность и т.д.). Разработан биополимерный комплекс на базе полилактидного полимера, имеющего в своей структуре слой резистентной и активной по отношению к нефтепродуктам аборигенной микрофлоры, альгофлоры и фермента. Эффект очистки почв от нефтепродуктов составляет 96,4%. Установлены закономерности процесса иммобилизации дифференцированных ценозов на сонове скрининга микробиологических культур в зонах железнодорожных магистралей, заключающийся в определении зависимости эффективности адсорбции от природы биокомпозита и матрицы-носителя. На базе установленных закономерностей разработан спектр биокомпозитных материалов и биополимерный комплекс для интенсификации очистки и восстановления нефтезагрязненных почв. Предложена математическая модель прогнозирования процесса биоочистки и оптимизации работы биополимерного комплекса. Исследованы условия, особенности и ограничения использования биологических методов очистки почв от нефтепродуктов. Разработан комплекс технологических схем очистки и восстановления нефтезагрязненных почв, отличающийся от существующих высокой эффективностью - до 97,8%, экономичностью и базирующийся на современных принципах ресурсосбережения с учетом особенностей эксплуатации железнодорожного транспорта. Разработана новая технология восстановления моторных масел и утилизации нефтешламов с использованием окислителя и поверхностно-активных веществ. Предложенная технология, по сравнению с аналогами, имеет высокие показатели выхода восстановленного масла - 94,1% и эффекта очистки, достигающего 96,5%. Разработана схема комплексной утилизационной станции с технологическими линиями регенерации отработанных масел, переработки нефтешламов и утилизации нефтесодержащих отходов, что обеспечивает высокую эффективность очистки очаговых загрязнений почвы - до 97,8%, технологических нефтесодержащих сточных вод - до 94,3%, утилизацию нефтешламов и регенерацию отработанных моторных масел.
EN: Based on the systematic analysis of the dangerous environmental situations, that arise during the oil product emission, the source, ways and forms of the inflowing and the expansion of the oil products in the environment are analyzed and studied. The influence of the dominant factors and patterns of the distribution of the oil product cut on the soil profile is established. A special program-analytical system «SAER» was worked out on the basis of the fully functional GIS MapInfo v. 5.0 for ecological safety management and evaluation of potential environmental risks that allows to receive data monitoring, to predict the development of emergency situations, objectively assess potential environ-mental risks, to provide effective support management decisions to minimize environmental impacts and to monitor the repair and restoration works. The methodology of the integrated approach to rational choice, the development and use of innovative technologies was worked out, that can effectively minimize the environmental and economic effects of the oil product emissions using the principles of resource saving. A new algorithm was proposed in order to calculate the environmental and economic damage in case of accidents with the oil products. The patterns of the process of the immobilization of the differentiated cenosis were determined from the screening of bacterial, yeast and algal cultures in the areas of the railway lines. On the basis of the established patterns the spectrum of the bio-composite materials and the biopolymer complex were worked out in order to intensify the purification and reduction of oily soils. A mathematical model of the forecasting the biopurification process and the optimization of the biopolymer complex was proposed. The conditions, characteristics and limitations of the use of the biological methods of soil purification from the oil products were studied. The complex of the schemes of the purification and reduction of the oily soils was worked out that has the higher efficiency than the present one. It is based on the modern principles of the resources saving, taking into account the characteristics of the operation of the railway transport. The scheme of the complex heat-recovery station was worked out. It is used with the technological lines of regeneration of waste oils, oil- slime processing and utilization of oil-containing wastes, according to the proposed methods, providing high efficiency of purification of spot local soil pollution, technological oil-containing sewage, utilization of waste oil-slime and regeneration of waste engine oils.
Description
Ю. Зеленько: ORCID 0000-0001-5551-0305
Захист – 12 лютого 2015 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Захист – 12 лютого 2015 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Keywords
емісії нафтопродуктів, ґрунти, міграція, екологічні ризики, екологічні наслідки, композиційні сорбенти, біополімерний комплекс, утилізація, транспортные аварии, нефтепродукты, экологические последствия, сорбенты, миграция, грунты, утилизация, emission of oil product, soil, migration, environmental risks, environmental effects, composite sorbents, biopolymer, complex utilization, КХІЕ
Citation
Зеленько Ю. В. Розвиток методологічних основ ресурсозберігаючих екологічно чистих технологійи пр експлуатації залізничного транспорту : автореф. дис. ... д-ра техн. наук : 05.22.20. Днепропетровск, 2015. 45 с.