Дисертації
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/106
Browse
12 results
Search Results
Item Зменшення техногенного навантаження на довкілля у виробництві вибухових речовин(Сумський державний університет, 2024) Тищенко, Сергій Дмитрович; Tyshchenko, Serhii DmytrovychДисертаційна робота присвячена дослідженню можливості зменшення техногенного навантаження на довкілля у виробництві вибухових речовин шляхом розробки, екологічно безпечної технології виробництва нітрату крохмалю із замкненим обігом кислот, яка заснована на нітруванні крохмалю нітрувальними середовищами на основі нітратної кислоти. Використання такої технології виключає потрапляння кислих стоків у оточуюче середовище та забезпечує високу хімічну стійкість одержуваного нітрату крохмалю. Відповідно до мети та поставлених задач, дослідження мали характер комплексних, оскільки були використані як експериментальні так і теоретичні методи, які знайшли своє застосування у нітруванні крохмалю. Теоретичні дослідження проводили використовуючи метод математичного моделювання, який полягав у формулюванні спрощених фізичних уявлень про процес, що вивчається, та його математичний опис за допомогою рівнянь лінійної множинної регресії. Розрахунки, пов'язані з моделюванням та обробкою експериментальних даних проводили за допомогою програмного забезпечення Microsoft Excel та Mathcad. В ході експериментальних досліджень використовували методи фізичного моделювання із застосуванням статистичної та графічної обробки експериментальних даних. Початкові та кінцеві параметри досліджуваних процесів на експериментальній установці визначали термометричним та ваговим методами вимірювання. Концентрацію водних розчинів кислот вимірювали ареометричним методом. Контроль характеристик одержуваного нітрату крохмалю проводили за допомогою методів ІЧ-Фур’є спектроскопії, титрування, мікроскопії та дериватографії. На підставі експериментального дослідження закономірностей нітрування крохмалю нітратною кислотою встановлено, що воно протікає одночасно з розчиненням крохмалю та є двостадійним, що пов’язано з різною швидкістю розчинення аморфних та кристалічних областей крохмальних зерен у нітратній кислоті. Вміст нітрогену в одержуваному нітраті крохмалю після певного часу нітрування набуває близького до постійного значення через дуже повільне розчинення в нітратній кислоті найбільш досконалих фрагментів кристалічних областей (кристалітів). Серед режимних параметрів такого процесу найбільший вплив на вміст нітрогену в нітраті крохмалю має вміст води в кислоті, що нітрує крохмаль. За підвищення вмісту води від 0 до 2% вміст нітрогену в нітраті крохмалю зростає, що дозволяє прийняти нуклеофільний механізм такого нітрування у зв’язку відсутністю катіонів нітронію. Подальше збільшення вмісту води призводить до зменшення вмісту нітрогену в нітраті крохмалю, а за перевищення значення 30% нітрат крохмалю не утворюється через превалювання гідролітичних процесів. Результати експериментального визначення кінетичних закономірностей процесу нітрування крохмалю нітратною кислотою також показали, що найбільший вплив на його кінетику має вміст води в кислоті, що нітрує крохмаль, причому зі збільшенням її вмісту швидкість нітрування падає. Ці результати стали основою для розробки математичної моделі кінетики процесу нітрування крохмалю нітратною кислотою, яка дозволяє задаючи його параметри, проводити розрахунки вмісту нітрогену в нітраті крохмалю за різного часу нітрування та, відповідно, обґрунтовувати вибір раціональних режимів його одержання, що знижує об’єм кислотних відходів виробництва та, відповідно, енерговитрати на їх переробку. Проведено експериментальне дослідження процесу нітрування крохмалю сумішшю нітратної та сульфатної кислот в результаті якого встановлено, що вміст нітрогену в нітраті крохмалю набуває максимального значення за масового співвідношення кислот у нітрувальній суміші H2SO4/HNO3 ≈ 3, початкового вмісту води у суміші 8-10%, початкової її температури 35-40°С, часу нітрування 30-35 хвилин і модулю нітрування 30-40. За співвідношення кислот у суміші H2SO4/HNO3 ≤ 0,5 та H2SO4/HNO3 ≥ 7,0, а також за вмісту води 20% і більше відбувається порушенням процесу нітрування, а нітрат крохмалю не утворюється. Нітрат крохмалю одержаний з використанням суміші нітратної та сульфатної кислот на відміну від випадку нітрування однією нітратною кислотою, зберігає зернисту структуру початкового крохмалю, але на поверхні зерен утворюються характерні дефекти внаслідок зміни їх внутрішньої структури. Одержані результати дослідження процесу осадження нітрату крохмалю з розчинів нітратної кислоти вказують на спінодальний його механізм. Воно відбувається одразу під час контакту з осаджувальною водою з утворенням двох фаз: полімерної (гелеподібний осад нітрату крохмалю з невеликими домішками нітратної кислоти) та низькомолекулярної (слабкий водний розчин нітратної кислоти). Найбільший вплив на характер взаємодії розчину нітрату крохмалю з осаджувально водою мають її температура та концентрація розчину. Підвищення температури призводить до розпаду розчину на поверхні води, а у випадку значної концентрації розчину нітрат крохмалю осаджується у вигляді стрижню, який ламається за досягнення дна ємності. Склад осаджувального середовища та модуль осадження не мають істотного впливу на процес осадження та стан осадженого нітрату крохмалю, що дозволяє проводити осадження в розбавлену нітратну кислоту, концентрація якої після осадження стає достатньою для регенерації. Встановлено, що нітрат крохмалю має значно більш високу в порівнянні з початковим крохмалем кристалічність, причому набуває її здебільшого під час нітрування крохмалю та лише частково під час осадження. У дисертаційній роботі на основі експериментальних досліджень підтверджено, що нітрат крохмалю, одержаний нітруванням крохмалю однією нітратною кислотою є значно більш хімічно стійким у порівнянні з нітратом крохмалю, одержаним за використання для нітрування суміші нітратної та сульфатнотної кислот, за будь-якого варіанту стабілізації, внаслідок відсутності в ньому нестійких сульфатнокислотних естерів крохмалю, які каталізують його розкладання. Встановлено, що для стабілізації такого нітрату крохмалю достатньо промивки водою з температурою 90-95°С протягом 10 хвилин, об’єм якої становить 0,19 м3/кг нітрату крохмалю. Це дозволяє обмежити об’єм кислих стоків мінімальною кількістю води, необхідною для забезпечення його хімічної стійкості. Також було визначено показник для оцінки хімічної стійкості нітрату крохмалю: нітрат крохмалю вважаємо стійким, якщо температура початку його активного розкладання перевищує 168°С. На основі проведених у дисертаційній роботі теоретичних та експериментальних досліджень закономірностей і кінетики процесу нітрування крохмалю, осадження його з розчинів нітратної кислоти, а також стабілізації було розроблено екологічно безпечний варіант технологічної схеми безперервного виробництва нітрату крохмалю з використанням барабанного вакуум-фільтру, в якому поєднані всі операції його стабілізації. Технологія заснована на проведенні процесу нітрування крохмалю концентрованою (не менше 90%) нітратною кислотою, подальшому осадженні нітрату крохмалю з одержаного розчину у 40-55%-овому водному розчині нітратної кислоти, концентрація якої після осадження стає ≈50%, що є достатньо для ефективної її регенерації. Стабілізація осадженого нітрату крохмалю проводиться шляхом промивання його водою з температурою 90-95°С, яка після додавання у неї концентрованої нітратної кислоти використовується для приготування осаджувального середовища. Відпрацювання такого технологічного процесу в лабораторних умовах дозволило встановити його режими за яких забезпечується ефективна регенерація осаджувального середовища та висока хімічна стійкість одержуваного нітрату крохмалю. Використання розробленої технології є запорукою значного зменшення техногенного навантаження на довкілля у сфері виробництва вибухових речовин. Результати дисертаційних досліджень впроваджені в навчальний процес під час викладання дисциплін «Технологія виробництва спеціальних високомолекулярних сполук» та «Основи проектування підприємств з виробництва високомолекулярних сполук» на кафедрі хімічної технології високомолекулярних сполук Шосткинського інституту СумДУ (акт впровадження від 27 травня 2024 року).Item Наукові основи системного підходу до зниження техногенного навантаження від промислових викидів на довкілля(Сумський державний університет, 2023) Козій, Іван Сергійович; Козий, Иван Сергеевич; Kozii, Ivan SerhiiovychДисертаційна робота присвячена розв’язанню наукової проблеми зниження рівня техногенного навантаження на довкілля від промислових викидів, які містять дрібнодисперсні зважені речовини, що супроводжується комплексним негативним впливом на всі складові природні компоненти та спричинює порушення екологічної рівноваги довкілля. Розроблено науково-методологічні основи системного підходу до зниження впливу техногенних викидів промислових виробництв, що містять дрібнодисперсні зважені речовини (РМ2.5). Здійснено обґрунтування розроблення математичної моделі поширення забруднюючих речовин, методики вибору природоохоронного обладнання та дослідження високоефективних конструкцій пилоочисного обладнання. З метою прогнозування й попередження наслідків техногенного навантаження від пилових викидів розроблено алгоритм та програмну реалізацію математичної моделі розрахунку поширення РМ2.5 у приземному шарі атмосфери. Розроблено Web-додаток розрахунку поширення забруднюючих речовин, що може використовуватися в системах моніторингу для оцінки й контролю техногенного впливу промислових підприємств на навколишнє природне середовище та інформування громадськості на різних рівнях. Розроблено методики вибору пилогазоочисного обладнання з використанням теорії графів та методу послідовної ієрархічної кластеризації. Програмно реалізовано механізм вибору пилогазоочисного обладнання за допомогою online-сервісу електронних таблиць на основі зіставленні параметрів трьох баз даних: характеристик забруднюючих речовин, технологічних умов середовища та параметрів пилогазоочисного обладнання. На основі лабораторних досліджень запропоновано конструкції апаратів із регулярною пульсаційною насадкою (форсунковий та ежекційний типи), що забезпечують створення організованих вихрових зон у робочій зоні апарата й мають широкий діапазон стійкої роботи. Проведено дослідження та математичний опис механізмів осадження РМ2.5, що дозволяє проєктувати конструкції апаратів для уловлення дрібнодисперсного пилу. Практична значущість роботи підтверджена актами впровадження у виробничий процес високоефективних конструкцій апаратів та методик аргументованого вибору ефективного природозахисного обладнання, прогнозування й розрахунку зони забруднення приземного шару атмосфери, а також використанням результатів досліджень у навчальному процесі.Item Оцінка техногенного впливу на гідросферу з урахуванням принципів басейнового управління(Сумський державний університет, 2023) Шерстюк, Микола Миколайович; Шерстюк, Николай Николаевич; Sherstiuk, Mykola MykolaiovychДисертація присвячена розв'язанню науково-прикладної проблеми зниження техногенного навантаження на екосистеми джерел водопостачання, з урахуванням впливу транскордонних водних об'єктів в рамках існуючої системи басейнового управління водними ресурсами. Проведений аналіз виявив тенденцію до постійного погіршення якості вод поверхневих вод в межах басейну річки Дніпро за рахунок техногенного та впливу транскордонних водних об’єктів на них. Встановлено та доведено необхідність штучного регулювання циклу «вилучення – використання – утилізація – повернення в природне середовище. Сучасний екологічний стан водних об'єктів є незадовільним і свідчить про загострення проблем з охороною водних ресурсів від забруднення та виснаження, зокрема в останні роки. Відсутність системи басейнового контролю, управління та відповідальності за екологічний стан поверхневих джерел питної води призводить до того, що основні забруднюючі техногенно-небезпечні об’єкти, які впливають на екологічний стан поверхневого джерела питної води, зазвичай знаходяться на території одних областей, але виготовлення та споживання питної води з даного джерела здійснюється на території інших. На сьогодні існує досить значна кількість досліджень, присвячених питанням управління екологічною безпекою на рівні річкового басейну та інтегрованому управлінню водними ресурсами, де висвітлюються стратегічні та концептуальні напрямки впровадження цього підходу. Україна прийняла на себе зобов'язання з гармонізації водного законодавства з європейським після ратифікації Водної рамкової Директиви Європейського Союзу. Зокрема, внесено відповідні поправки до Водного кодексу України, у відповідності з якими в Україні управління водними ресурсами, а в т.ч. і екологічною безпекою річкового басейну, здійснюється за басейновим принципом, утворені басейнові управління водних ресурсів. Проте існують невирішені проблеми, пов'язані з функціонуванням басейнового управління за басейново адміністративним принципом, відсутність або недостатність методичного забезпечення для переходу до басейнового управління, а також ускладнення функціонування системи екологічного моніторингу вод через неузгоджені дії кількох суб'єктів моніторингу. Завдяки аналізу сучасних методів нормування якості природних вод: – виявлено основні недоліки, які присутні в методології оцінки та нормування якісного складу вод. – розподілено систему нормування якості поверхневих вод на дві категорії: вода, яка використовується людиною як сировина або технологічний компонент у виробництві, та вода природних поверхневих водних об'єктів, яка є натуральним компонентом природи та природним ресурсом. – запропоновано критерій оцінки якісного складу вод, який враховує геоекологічні процеси, що відбуваються як на водозаборі, так і в поверхневому водному об’єкті. – розроблено методику прогнозування якості поверхневих водних об'єктів, яка передбачає ранжування водних об'єктів в межах БУВР. – обґрунтовано методику розробки нормативів щодо шкідливого впливу на водні об'єкти, яка дозволяє забезпечити прогнозування зміни їх екологічного стану. Розроблено та теоретично обґрунтовано механізм впровадження регіональних нормативів впливів на водні об’єкти. Розроблена методологія і методи експериментально апробовані на прикладі басейну річки Дніпро. Після проведення експериментальних та натурних досліджень, було розроблено поетапний план переходу до управління якістю вод на рівні БУВР за допомогою запропонованих методів. Порівняння результатів оцінки якості води річки Дніпро (в межах України) за гідрохімічними і гідробіологічними показниками дозволило провести підтвердження адекватності запропонованого підходу. Пропонується термін «якості води» як характеристика складу води – її «властивості». Суть системи управління полягатиме в тому, щоб довести склад води до необхідного рівня для використання в соціальних та промислових цілях. Завданням прогнозування зміни екологічного стану водних об'єктів є не управління природним ресурсом, а управління техногенною діяльністю людини, яка впливає на природну якість цього ресурсу. Бальне оцінювання існуючого стану водних об’єктів в межах р. Псел за запропонованою методикою, показав, що в найбільш несприятливому екологічному стан перебуває в створі скиду промислових стоків. Внесок по надходженню ЗР наступний кисень розчинений – 28,5 ; сульфат-іони – 150,5; хлорид-іони – 85,35; амоній-іони – 0,70; нітрат-іони 12,5; нітрит-іони – 0,24; фосфат-іони – 0,43. Визначення максимально допустимого техногенного навантаження на поверхневі водні об'єкти є способом розрахунку їх граничної асиміляційної здатності, оскільки ця величина має визначальний вплив на стійке функціонування природних екосистем. Для визначення ступеня деградації поверхневого водного об’єкта порівнюють його природний стан зі сучасним, враховуючи асиміляційну здатність. Аналіз природного стану водних об’єктів і їх асимілюючої здатності є складним процесом, оскільки часто не вистачає статистичних даних. Ділення процесу надходження речовин і самоочищення на окремі складові також ускладнює оцінку екологічного стану поверхневих водних об’єктів. Фактичний стан поверхневих водних об’єктів залежить від багатьох чинників, що впливають на їх природну якість. Процес відновлення водних об’єктів має значний економічний вплив як на водокористувачів, так і на державу. Тому важливо ефективно оцінювати стан водних об’єктів та водозабезпечення з урахуванням довгострокових і короткострокових цільових показників (ДЦП і КЦП). Запропоновано використовувати модуль трансформації забруднювальних речовин як показник екологічного стану водозбору і поверхневого водного об’єкта при аналізі водно-екологічної обстановки. Цей модуль відображає питому величину забруднення та самоочищення, що відбувається на водозборі і у поверхневому водному об'єкті, і може бути визначений для окремих ділянок та для всього басейну в цілому. Запропоновано методику порівняльної оцінки якості вод в басейнах водотоків та на ділянках водних об’єктів, що базується на запропонованому показнику екологічного стану водозбору і поверхневого водного об’єкта. Методика має за мету вирішення зовнішньої задачі - порівняти якість вод між різними басейнами водотоків, а також внутрішньої задачі - порівняти якість вод на ділянках водних об’єктів. Були запропоновані різні варіанти покращення системи моніторингу, яка діє в межах річкового басейну, з метою передбачення змін у екологічному стані річки Псел, що виникають в результаті техногенного впливу. Розроблено методичне забезпечення формування системи екологічного моніторингу поверхневих вод басейну. Науково обґрунтовано рекомендації щодо критеріїв вибору місцерозташування створів та пунктів спостережень за станом водотоків. Розроблено методичне забезпечення спостережень за екологічним станом поверхневих вод в умовах аварійних та несанкціонованих скидів забруднень. Визначено заходи, пов'язані з оповіщенням про аварійні ситуації, організацію та проведення спостережень за станом хімічних показників при аварійному скиді стічних вод. За запропонованою методикою було проведене оцінювання поточного стану річки Псел, що дозволила виявити основні етапи її евтрофікації та основні забруднювальні речовини, які мають суттєвий вплив на екологічний стан водойми. Було доведено, що водогосподарський, гідрохімічний та тепловий баланс природної водойми внаслідок техногенного впливу ТЕС зазнав змін, і був розроблений план заходів щодо стабілізації та відновлення екологічного благополуччя річки. Розроблено методичне забезпечення спостережень за екологічним станом поверхневих вод в умовах аварійних та несанкціонованих скидів забруднень. Визначено заходи, пов'язані з оповіщенням про аварійні ситуації, організацію та проведення спостережень за станом хімічних показників при аварійному скиді стічних вод. Були розроблені рекомендації щодо реконструкції споруд для очищення побутово-промислових стоків міста Суми Практичне значення роботи підтверджено актами впровадження у діяльність організацій, а також у навчальний процес Сумського державного університету.Item Екологічно безпечна технологія поводження з буровими відходами(Сумський державний університет, 2023) Луценко, Сергій Вікторович; Луценко, Сергей Викторович; Lutsenko, Serhii ViktorovychДисертація присвячена вирішенню науково-практичних завдань щодо комплексного екологічного вирішення проблеми поводження з відходами буріння, а саме буровим шламом, відпрацьованим буровим розчином, аналізу рівня техногенного навантаження в регіонах видобування нафти та газу. Серед багатьох технологічних схем, способів та методів утилізації відходів буріння повністю ефективної та екологічно безпечної технології не існує. Це пояснюється тим, що часто не враховуються геологічні та природно-кліматичні особливості територій та технологічні аспекти проведення робіт. Тому наукове обгрунтування, розроблення та впровадження найбільш оптимальної технологічної схеми утилізації бурових відходів з урахуванням індивідуальних параметрів та особливостей відходів є актуальною проблемою, на розвʼязання якої спрямовані дисертаційні дослідження. Метою роботи є розроблення та впровадження екологічно безпечної технології поводження з буровими відходами, а саме розділення бурового шламу в полі дії відцентрових сил на фази, за допомогою коагулянтів та флокулянтів з подальшим використанням отриманих фаз. Основними завданнями дисертаційних досліджень було аналізування впливу бурових відходів на навколишнє природне середовище та сучасні методи і технології поводження з ними; розроблення методики проведення експерименту та дослідження властивостей бурових відходів; оцінювання екологічної безпеки бурових відходів до та після розділення; встановлення ступеню осушення бурових відходів у центрифузі залежно від типу основи бурового розчину та його реологічних властивостей; обґрунтування інтенсифікації процесу розділення бурового шламу за допомогою додавання коагулянта та флокулянта; проведення математичного моделювання процесу розділення бурового шламу у полі дії відцентрових сил; удосконалення технологічної схеми екологічно безпечної технології утилізації бурових відходів; оцінка збитку за засмічення ґрунтової поверхні буровими відходами та еколого-економічної ефективності розробленої технології. Дисертаційна робота є завершеним дослідженням у науковому напрямку технології захисту навколишнього середовища. Основні положення, розробка та обґрунтування наукової новизни та практичного значення дисертаційної роботи отримано автором самостійно. Основні результати роботи доповідались та опубліковані в матеріалах міжнародних та всеукраїнських конференцій та наукових виданнях. Із метою підвищення рівня екологічної безпеки нафтовидобувних територій та ефективності поводження з буровими відходами одержані такі нові наукові та практичні результати. Вперше розроблено науково-методичні основи хімічної інтенсифікації процесу очищення відпрацьованого бурового розчину з відділенням твердої фази на основі реологічних властивостей бурового розчину, що дозволило підвищити рівень екологічної безпеки досліджуваного процесу. Науково обґрунтовано та експериментально підтверджено залежність ступеня осушення бурового шламу у центрифузі від типу основи бурового розчину, що обумовлено різними реологічними властивостями глинистих матеріалів та вуглеводнів. З метою підвищення рівня екологічної безпеки утилізації окремих фаз бурових відходів встановлено закономірності розподілення хімічних елементів, зокрема важких металів, між рідкою та твердою фазами відпрацьованого бурового розчину та бурового шламу після розділення у центрифузі. Набули подальшого розвитку методичні засади еколого-технічних рішень щодо розділення бурових відходів у відцентровому полі та застосування центрифуг у комплексній схемі поводження з відходами, що дозволило знизити техногенне навантаження на навколишнє природне середовище від нафтовидобувної діяльності. Вдосконалено науково-методичний підхід до розрахунку екологоекономічних збитків від забруднення ґрунтової поверхні буровими відходами, що містять нафтові вуглеводні, на підставі результатів математичного моделювання геофільтрації нафти. Розроблено спосіб поводження з буровими відходами, що передбачає їх розділення у центрифузі чи декантері на рідку і тверду фази з метою роздільної утилізації одержаних фаз. Такий підхід є екологічно безпечним та економічно доцільним, оскільки рідка фаза відповідає нормативним показникам якості для повторного застосування під час приготування бурового розчину, а тверду фазу можна успішно утилізувати хімічним способом, що забезпечує зв'язування важких металів. Удосконалено технологічну схему розділення шламу, зокрема впроваджено одночасне застосування коагулянта та флокулянта з обґрунтуванням оптимальних доз під час підготовки бурового шламу до сепарації. Для максимально ефективного розділення бурових відходів на фази включено в технологічну схему сепарації шламу установку автоматичний блок керування температурою. Використання вертикального осушувача в технологічній схемі значно забезпечує зниження вологості шламу, що дозволяє підвищити ефективність розділення шламу на фази, з подальшим їх використанням як окремого ресурсу. Практична реалізація на базі ТОВ «Укрнафтозапчастина» запропонованих методичних підходів до підвищення ефективності роботи осушувача ОВШ-950 за рахунок застосування хімічної попередньої підготовки бурових відходів та визначення комплексу параметрів для аналізування ступеню екологічної безпеки твердої фази бурового шламу, одержаного на виході із центрифуги. У межах виконання дисертаційних досліджень одержано такі науково обґрунтовані результати. Розроблено методику експерименту, що передбачає дослідження властивостей бурових відходів до та після розділення, зокрема за показниками екологічної безпеки; встановлення закономірностей розділення відходів у центрифузі у разі інтенсифікації процесу хімічним коагулюванням та флокуванням. Запропоновано методи дослідження та показники оцінювання рівня екологічної безпеки бурових відходів до та після розділення. Запропоновано використовувати ступінь осушення твердої фази у центрифузі як показник ефективності інтенсифікації та параметрів робочого режиму осушувача. Розглянуто механізм коагулювання та флокування як методів інтенсифікації осадження зважених частинок та відповідно ефективності розділення шламу на тверду і рідку фази, та ступеня осушення твердої фази шламу. Показано результативність розділення бурових шламів, утворених у результаті буріння свердловин із застосуванням різних основ для бурових розчинів, на центрифузі, та осушення осаду в осушувачі ОВШ-950. Рівень вмісту небезпечних забруднювальних речовин (ферум, нікель, купрум, плюмбум, хром) у зразках бурового шламу до розділення на центрифузі та в одержаній твердій фазі відрізняється, зокрема прослідковується тенденція до концентрування важких металів у твердій фазі, проте їх концентрація знаходиться у межах нормативно допустимих значень. Коефіцієнт екологічної небезпеки твердої фази знаходиться у межах допустимого значення (К < 1), що дозволяє зробити висновок про ступінь екологічної небезпеки твердої фази на рівні прийнятного. Встановлено, що осушувач вертикальний ОВШ-950 забезпечує ступінь осушення бурового шламу залежно від типу бурового розчину, що використовувався, на рівні від 51 % до 82 % для IEP Witer II та глиняно-полімерної основи відповідно. Обґрунтовано взаємозв'язок вищого ступеня осушення для зразків на глиняно-полімерній основі з реологічними властивостями та показником водовіддачі. Встановлено оптимальні дози коагулянта та флокулянта; доведено, що додавання коагулянта алюміній сульфату на рівні 35 % мас. від частки механічних домішок та флокулянта хітозану на рівні 0,4 % мас. з підтриманням кислої реакції середовища (рН на рівні 5–5,5 од.) забезпечує ступінь осушення твердої фази до 95–98 %. Проведено математичне моделювання процесу розділення бурового шламу у полі дії відцентрових сил. Одержано залежності глибини проникнення нафти в ґрунті залежно від параметрів ґрунту, нафти та навколишнього середовища, зокрема визначальним є вологість та пористість ґрунту. Удосконалено технологічну схему екологічно безпечної технології утилізації бурових відходів за рахунок застосування високоефективної центрифуги ОВШ-950 для розділення бурових відходів та інтенсифікації процесу шляхом додавання оптимальних доз коагулянта алюміній сульфату та флокулянта хітозану. Проведено інженерний розрахунок основного обладнання центрифуги ОВШ-950 на основі енергетичних витрат, що дозволяє обґрунтувати доцільність та економічну ефективність її застосування у розробленій технологічній схемі. Оцінено еколого-економічний ефект від впровадження запропонованої технології захисту довкілля за рахунок економії на сплаті екологічного податку та збитку за засмічення ґрунтової поверхні буровими відходами, що становить 2 595,240 тис. грн. Розраховано еколого-економічну ефективність розробленої технології з урахуванням капітальних та поточних витрат на реалізацію проєкту, що складає 328,307 тис. грн.Item Науково-теоретичні основи системного підходу до підвищення рівня екологічної безпеки нафтовидобувних територій(Сумський державний університет, 2022) Аблєєва, Ірина Юріївна; Аблеева, Ирина Юрьевна; Ablieieva, Iryna YuriivnaДисертаційна робота присвячена розвʼязанню науково-теоретичної проблеми зниження рівня техногенного навантаження на довкілля від обʼєктів нафтового видобування, зокрема у районах активного буріння та освоєння свердловин, що призводить до деструктивних впливів на всі компоненти навколишнього природного середовища, особливо під час аварійних ситуацій, які супроводжуються розливами нафти і нафтопродуктів. Розроблено науково-методологічні основи системного підходу до оцінювання впливу відходів нафтовидобування на довкілля та екологічно безпечного поводження з ними, що забезпечує зниження техногенного навантаження на навколишнє природне середовище від нафтовидобувної промисловості. Удосконалено методологічну основу системного підходу до вирішення проблеми техногенного навантаження на навколишнє природне середовище під час видобування нафти та науково-практичні підходи до створення нафтодеструктивних консорціумів мікроорганізмів із використанням біоінформаційних баз даних. Розроблено науково-методологічний підхід до дослідження та впровадження технології очищення нафтозабруднених ґрунтів методами біоремедіації, що дозволило підвищити рівень екологічної безпеки відповідних територій за рахунок скорочення часу ліквідації забруднення та підвищення ефективності процесу. Біотехнологічний метод знезараження нафтозабруднених ґрунтів стає все більш популярним і корисним у наш час завдяки своїм перевагам і позитивним характеристикам перед фізико-хімічними методами. Висока ефективність розкладання нафтових вуглеводнів різними штамами бактерій пояснюється здатністю конкретного живого організму включати ці речовини в метаболічні процеси клітини. Чисельні дослідження показують, що арени, нафтенові, парафінові вуглеводні доступні практично для всієї аборигенної мікрофлори. Теоретично обґрунтовано підходи до моделювання біоремедіації нафтозабруднених обʼєктів, що зводяться до визначення складу нафтодеструктивних консорціумів із застосуванням біоінформаційних баз даних, що забезпечує ефективну біоаугментацію. Біостимуляція необхідна для підвищення ефективності розроблених біопрепаратів, тому науково обґрунтовано застосування анаеробного дигестату відповідно до методологічної основи системного підходу. Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено ефективність застосування анаеробного дигестату як біостимулятора у складі бактеріальних препаратів на підставі наявності в ньому необхідного комплексу поживних речовин для нафтодеструктивних мікрорганізмів, що задовольняє вимогам екологічної безпеки щодо комплексного поводження з відходами. У пробах забрудненого нафтою ґрунту виявлено такі хімічні речовини: н-алкани, фтор, антрацен, фенантрен, пірен, толуол, ксилол, бензол, інші HВ. Досліджено залежність ступеню деградації нафти від часу експозиції τ та початкової концентрації нафти Ci. Результати досліджень показали, що максимальний ступінь деградації нафти на рівні 80 % встановлено за Ci в межах 4–8 г/кг і τ = 70 діб. Поліциклічні ароматичні вуглеводні, виявлені в забруднених пробах ґрунту, мають різні реакційні модулі біохімічного катаболізму. Більшість досліджених перетворень включають різні ферментні системи, а отже, і різні штами мікроорганізмів, що обґрунтовує ефективність консорціуму. Визначено, що до групи найбільш продуктивних бактерій і грибів у цьому контексті належать Pseudoxanthomonas spadix, Pseudomonas aeruginosa, Rhodococcus opacus, Acinetobacter baumannii, Bacillus cereus, Actinomyces sp., Mycobacterium flavescens. Експерименти з оброблення нафтозабруднених ґрунтів показали збільшення біодеградації у разі застосування біоаугментації. Результати експерименту свідчать, що 100 % концентрації нафти було засвоєно через 20, 25 та 35 днів для зразків ґрунту з вихідними концентраціями вуглеводнів на рівні 5, 10 та 15 г/кг відповідно. Розроблено схему деградації ароматичних сполук, наведену з комбінованими схемами реакційних модулів біодеструкції ароматичних сполук. Досліджені реакції складаються з трьох основних модулів дигідроксилювання ароматичного кільця, за яким слідують модуль мета- або орто-розщеплення та ко-дигідроксилювання та розщеплення ароматичного кільця разом із модулем попередньої обробки для перетворення метильної групи в карбоксильну групу на ароматичному кільці. Аналіз шляхів деградації ароматичних сполук показав, що основний модуль деструкції включає руйнування толуолу та бензоату, орто-розщеплення катехолу та мета-розщеплення катехолу, руйнування ксилолу, нафталіну, фталату. Моделювання консорціуму бактерій, що розкладають нафтопродукти, здатних до біоаугментації проводилось на основі модуля реакцій деградації ароматичних сполук, дослідження різних ферментних систем, які каталізують певні реакції, та визначення бактерій, здатних продукувати відповідні ферменти. Ідентифікація повного геному бактерій за допомогою IslandViewer 4 дозволила створити консорціум нафтодеструктивних бактерій, що складається з таких штамів: Pseudoxanthomonas spadix BD-a59, Rhodococcus jostii RHA1, Rhodococcus aetherivorans IcdP1, Pseudomonas putida ND6, Pseudomonas stutzeri 19SMN4, Pseudomonas fluorescens UK4, Acinetobacter lactucae OTEC-02, Bacillus cereus F837/76.7.9. Співвідношення між зазначеними штамами мікроорганізмів у консорціумі було встановлено на рівні 20 % : 20 % : 15 % : 10 % : 10 % : 5 % : 5 % : 15 %. Системний підхід передбачає дослідження нафтовидобувної діяльності як системного цілого, тому була проведена декомпозиція процесу на взаємоповʼязані складові з метою виділення ключових факторів впливу на всіх стадіях процесу. Визначено, що на етапі проведення сейсморозвідувальних робіт основним екодестабілізуючим чинником є шум, по відношенню до якого китоподібні і ластоногі виступають як найбільш чутливі реципієнти. Буріння свердловин та видобування нафти супроводжуються забрудненням середовища існування морських гідробіонтів нафтою, буровим шламом, буровими стічними водами, важкими металами, радіоактивними елементами. Запропоновано методологію впливу нафти на водні екосистеми відповідно до системного підходу, що полягає у визначенні факторів, які впливають на поведінку та долю нафтових сполук, застосуванні методів математичного моделювання для дослідження процесу розтікання нафтової плівки на поверхні води та методу оцінки впливових концентрацій хімічних речовин на біоту, зокрема методу ансамблевої оцінки. Для прогнозування рівня навантаження розроблено систему індикаторів та сигнальних показників якості, що враховує як фізико-хімічні властивості абіотичної компоненти екосистеми, так і параметри еколого-трофічних груп біоти. Розроблено технологію поводження з буровими відходами, що полягає у збиранні відходів буріння, регулюванні рН та обробленні коагулянтами і флокулянтами, розділенні відходів на тверду і рідку фази у полі дії відцентрових сил, що апаратурно здійснюється в центрифузі чи декантері. Встановлено залежність ефективності седиментації від дози коагулянту і флокулянту під час реалізації розробленої технології розділення бурового шламу під впливом відцентрових сил, зокрема науково обґрунтовано дози алюміній сульфату та поліакріламіду на рівні 30 % та 0,1–0,2 % за основною речовиною відповідно. Реалізація розробленого способу забезпечує повторне використання освітленої та очищеної води у технологічному процесі, зокрема під час приготування бурового розчину, нафтової фази для одержання палива або як додатку до паливних сумішей, утилізацію механічної фракції з одержанням будівельних конструкцій, тим самим знижує техногенне навантаження на довкілля під час буріння нафтових свердловин. Сформовано науково-методичні підходи до застосування теорії нечіткої логіки в екологічних дослідженнях, зокрема під час проведення математичного моделювання безпеки системи «видобування нафти – бурові відходи – вплив на навколишнє середовище» та екологічного ризику. Запропоновано науково-методичний підхід до моделювання фільтрації нафти через пористе середовище, що забезпечило прогнозування глибини та площі забруднення ґрунту, та зниження екологічного ризику від аварійних розливів нафти. Розроблено науково-теоретичні підходи до застосування програмного забезпечення ANSYS у розвʼязанні проблем екологічної безпеки, зокрема з метою математичного моделювання процесу поширення нафти через пористе середовище, що дозволило розробити комплекс науково обґрунтованих заходів з локалікації та ліквідації аварійних розливів. Доведено збільшення коефіцієнта проникнення вуглеводнів із збільшенням вологості ґрунту. Попередня обробка результатів експерименту показала, що при незмінному складі середовища швидкість проникнення вуглеводнів для систем нафта – вологий ґрунт та нафта – сухий ґрунт нелінійно залежить від часу. Отримано регресійні моделі для кривих залежності глибини проникнення нафти від часу для досліджуваних зразків в умовах сухого та вологого ґрунту. Візуалізація за допомогою компʼютерного моделювання показала розподіл нафтових вуглеводнів у ґрунті у вертикальному та горизонтальному напрямках. Доведено суттєву різницю в швидкостях вертикального та горизонтального проникнення вуглеводнів, що узгоджується з експериментальними даними. Науково-методологічною основою дослідження є модифікований детермінований та ймовірнісний підхід до визначення ризику надзвичайної ситуації за допомогою методів нечіткої логіки у вигляді нейронних мереж. Для апробації розробленої методики проаналізовано дані про аварійні розливи нафти в Сумській області за період 2017–2021 років. У результаті дослідження встановлено, що значущість антропогенних порушень природного середовища на всіх рівнях оцінюється за такими параметрами: просторовий масштаб; шкала часу; інтенсивність. У разі інциденту з розливом нафти статистика дослідження дала повну оцінку впливу 6, що вказує на вплив низької значущості, вплив відчувається, але величина впливу є досить низькою (з або без помʼякшення) і в межах прийнятного стандарту рецептори мають низьку чутливість. У випадках індивідуальних оцінок під час визначення екологічного ризику отримано такі результати: часовий параметр – вплив середньої тривалості, просторовий параметр – локальний вплив, інтенсивність – помірний вплив. Розроблено спосіб розділення відходів буріння нафтових свердловин з подальшою утилізацією окремих фракцій, що включає збирання відходів буріння, регулювання рН та оброблення коагулянтами і флокулянтами, розділення відходів на тверду і рідку фази з наступним використання рідкої фази та утилізацією твердої фази відходів. Запропонована технологія забезпечує підвищення екологічної безпеки і зниження впливу на довкілля від відходів, що утворюються під час буріння та експлуатації свердловин на нафту і газ, та призначається для ефективного розділення бурових нафтовмісних відходів у полі дії відцентрових сил з одержанням окремих фракцій, придатних для подальшої роздільної утилізації. Основні принципи технології захищені патентом України на корисну модель. Розроблено спосіб біоремедіації нафтозабруднених ґрунтів біологічним методом із внесенням науково обґрунтованої композиції препарату нафтоокиснювальних бактерій та речовин, зокрема як біостимулятор використовують дигестат після анаеробного зброджування органічних відходів, буферний стабілізатор – фосфогіпс, сорбент або розпушувач – монтморилоніт або солома та компостовані відходи тваринництва і птахівництва. Реалізація розробленого способу дозволяє знизити техногенне навантаження на довкілля у результаті відновлення порушених земель і ґрунтів, забруднених нафтою та нафтопродуктами, та забезпечує інтенсифікацію процесу деградації вуглеводнів біологічним способом, що сприяє одержанню екологічно безпечного субстрату та виключає його токсичність для живих організмів за рахунок деградації та/або іммобілізації небезпечних хімічних речовин. Отримано патент України на корисну модель. Розроблено технологію одержання гранульованого біостимулятора на основі анаеробного дигестату, що входить до складу нафтодеструктивного біопрепарату. При цьому під час гранулювання додається фосфогіпс як вʼяжуче для формування оболонки, що додатково вирішує проблему утилізації промислових відходів. Сушіння одержаних гранул проводять у малогабаритних багатоступінчастих сушарках з псевдозрідженим шаром, які працюють за рахунок електроенергії, виробленої з біогазу, що дозволяє комбінувати біогазові установки та установки для виробництва гранульованого біостимулятора. Такий підхід забезпечує зниження техногенного навантаження на навколишнє середовище від нафтовидобувної галузі, відповідає вимогам екологічної безпеки щодо поводження з промисловими відходами та задовільняє кілька Цілей сталого розвитку. Практична значущість роботи підтверджена результатами промислових випробувань розроблених екологічно безпечних технологій, патентами на корисну модель та актами впровадження у виробничий і навчальний процеси.Item Прогнозне оцінювання техногенного навантаження на Каспійське море у результаті зміни інфраструктури морської акваторії(Сумський державний університет, 2021) Габбасова, С.М.Дисертація присвячена вирішенню науково-практичного завдання щодо комплексного екологічного аналізу рівня техногенного навантаження в Каспійському регіоні, впливу зміни інфраструктури регіону на його сталий розвиток, застосування технологій захисту навколишнього середовища для підвищення рівня екологічної безпеки морської акваторії, можливість розвитку співробітництва прикаспійських держав для забезпечення екологічної безпеки. Основними завданнями дисертаційних досліджень було розроблення системи захисту Каспійського моря від техногенного впливу на його акваторію; розроблення рекомендацій щодо зниження імовірності екологічних ризиків Каспійського моря; проєктування регіональної системи раннього сповіщення загрози екологічної безпеки Каспійського моря. Каспійське море є внутрішньою замкненою водоймою, розташованою на значному материковому просторі на межі Європи та Азії, оточена п’ятьма прибережними державами – Республіка Азербайджан, Ісламська республіка Іран, Туркменістан, Республіка Казахстан і Росія. Головною відмінністю Каспію є його мінливість гідрометеорологічних та гідродинамічних режимів, на які впливають як природні, так і антропогенні фактори. Зростає ймовірність екологічних проблем у Каспійському регіоні, пов’язаних зі зміною інфраструктури промисловості. У зв’язку з цим особливої актуальності набуває вивчення процесів як природних, так і тих, що обумовлені господарською діяльністю зі зміною інфраструктури промисловості, що впливають на екологічну стабільність Каспію та сталий розвиток Каспійського регіону. Мета дисертаційного дослідження полягає у підвищенні рівня екологічної безпеки Каспійського моря та реалізації принципів організації раціонального природокористування та сталого розвитку регіону. Автором було поставлено та вирішено такі завдання дисертаційного дослідження: провести аналіз екологічного стану Каспійського моря; визначити основні фактори, що впливають на сталий розвиток регіону; провести екологічний моніторинг Каспійського моря; дослідити екологічний стан та його формування під впливом техногенного впливу; розробити технологію захисту довкілля для утилізації забруднень; оцінити вплив вуглеводневого забруднення Каспію; розробити рекомендації щодо захисту навколишнього середовища від нафтового забруднення; розробити рекомендації щодо зниження виникнення екологічних ризиків; розробити рекомендації щодо створення регіональної системи екологічної безпеки. Автором проаналізовано процеси, що формують екосистему Північного Каспію у природних умовах і, тим більше, у стані стресу при надзвичайних ситуаціях нафтового розливу. Вони настільки складні, різноманітні і взаємозалежні, що прогнозувати їх розвиток в кількісних співвідношеннях фактично неможливо. Стохастичний характер цих процесів досить очевидний. Їх статистичний опис, тобто визначення невипадкових характеристик цих випадкових процесів, потребують виконання величезної кількості моніторингових та експедиційних спостережень на єдиній методичній основі. Сьогодні це неможливо, тому необхідно спиратися на приблизні оціночні характеристики типу часу відновлення, уразливості і чутливості до нафтового забруднення. Звичайно, на разі, ці величини визначені на інтуїтивному рівні, проте їх чітке формулювання в контексті стохастичної моделі дозволить досить обґрунтовано оцінити ризики ураження біоти при аварійних нафтових розливах. Результати сучасних наукових досліджень підтверджують, що море знаходиться під впливом потужних антропогенних впливів, що призводять до певних негативних екологічних наслідків. Так, окремі райони Каспію вже перетворилися в мертві зони, де майже не зустрічаються риби і безхребетні тварини. Загалом, води Каспійського моря характеризуються як "забруднені". Встановлено, що екологічні проблеми Каспію і його узбережжя є наслідком усієї історії екстенсивного економічного розвитку в країнах регіону. На цьому позначаються як довгострокові природні зміни (вікові коливання рівня моря, зміна клімату), так і соціально-економічні проблеми (економічні кризи, регіональні конфлікти, розвиток видобутку нафти тощо). Облік і дослідження техногенних факторів забруднення акваторії Каспійського моря, їх взаємозв’язок із природним середовищем – це складне та багатофакторне завдання. Воно вимагає інформаційної підтримки різних факторних даних і застосування сучасних методів їх аналізу. Автором встановлено, що значної шкоди водним об’єктам завдає сільське господарство за рахунок, переважно, стоку з полів використаних хімікатів (добрив і пестицидів). Через ігнорування встановленої відсоткової норми та легку розчинність мінеральні добрива, що є солями неорганічних кислот (нітратами, фосфатами калію і амонію), мігрують в поверхневі й підземні води. Наслідком їх впливу є підвищення вмісту біогенних елементів у воді, бурхливий розвиток синьо-зелених водоростей, що викликає «цвітіння води» і протікання процесу евтрофікації. Найнебезпечнішими з позицій екологічної безпеки є фосфор- і хлормісткі пестициди, у складі яких є високотоксичні органічні речовини, особливо дихлордифенілтрихлоретан і гексахлорциклогексан. Варто відмітити, що механічні та фізико-хімічні методи боротьби з нафтовими забрудненнями здатні видалити нафту з водної поверхні, однак у боротьбі з емульгованою нафтою і тонкої нафтовою плівкою вони малоефективні. Біоремедіаційний спосіб очищення водної екосистеми допомагає усунути недоліки цих методів і може застосовуватися спільно з ними для більшої ефективності очищення. Автором запропоновано суміщений метод очищення нафтових забруднень, що працює в два етапи і дозволяє досягти високого ступеня очищення. Перший етап очищення – механічний, який забезпечує збір нафти до заданої товщини нафтової плівки, який розраховується на основі фізико-хімічних властивостей нафти і гідродинамічних особливостей морської акваторії, другий – біоремедіаційний. Все вищезазначене підтверджує актуальність теми дисертаційного дослідження, яка має важливе наукове та практичне значення, оскільки спрямована на вирішення актуального науково-практичного питання підвищення екологічної безпеки Каспійського регіону. Автором вперше для зниження техногенного навантаження на Каспійське море проведений комплексний аналіз екологічних проблем, що дозволив виявити річковий стік як переважаюче джерело забруднення морського середовища нафтопродуктами, пестицидами та важкими металами. Автором вперше на підставі проведеного екологічного моніторингу Каспійського моря із урахуванням його екологічного стану методами дистанційного зондування визначені техногенно напружені зони та одержано дані динаміки нафтового забруднення морського середовища. Автором вперше для оцінювання техногенного навантаження на Каспійське море з використанням інтегрально-диференційного методу розроблено систему індикаторів та сигнальних показників якості, що враховує як фізико-хімічні властивості абіотичної компоненти екосистеми, так і параметри еколого- трофічних груп біоти. Автором вперше з метою підвищення екологічної безпеки Каспійського моря під час утилізації нафтових забруднень встановлено закономірності зміни показників рН та газоутворення процесу деструкції нафтових вуглеводнів після внесення гібридного біопрепарату, одержаного на основі біохімічних відходів. Автором вперше розроблені заходи щодо запобігання загроз екологічної безпеки та попередження екологічних ризиків в Каспійському регіоні та запропоновані варіанти удосконалення нормативної бази, яка регламентує екологічну безпеку регіону. Автором розвинуто гідродинамічні моделі розтікання та розливу нафти, що дозволили визначити об’єм і площу нафтової плівки для прогнозування масштабів аварійних розливів нафти в море і зону максимального ураження екосистеми. На підставі проведеного екологічного моніторингу Каспійського моря запропоновано комплекс заходів щодо забезпечення екологічної безпеки та сталого розвитку Каспійського регіону. Обгрунтовано біохімічний спосіб ліквідації нафтових розливів як найбільш ефективний, у результаті чого розроблено та одержано біопрепарат у формі гранул, що містить іммобілізовані активні штами мікроорганізмів, які володіють нафтодеструктивною здатністю. Запропонована технологія утилізації нафтових забруднень із використанням гібридного біохімічного препарату показала високу ефективність деструкції нафти та нафтопродуктів. Реалізовані рекомендації щодо розробки нормативних та методичних матеріалів забезпечення екологічної безпеки та правових відносин прикаспійських держав. Розроблені заходи щодо зниження потенційного екологічного ризику від техногенного впливу антропогенного походження, що дає можливість підвищити рівень екологічної безпеки Каспійського регіону. Результати дослідження впроваджено в навчальний процес кафедри екології та природозахисних технологій Сумського державного університету під час викладання дисциплін "Техноекологія" та "Міжнародне співробітництво в галузі екології". Дисертаційна робота є завершеним дослідженням у науковому напрямку екологічної безпеки. Основні положення, розробка та обгрунтування наукової новизни та практичного значення дисертаційної роботи отримано автором самостійно. Основні результати роботи доповідались та опубліковані в матеріалах міжнародних та всеукраїнських конференцій та наукових виданнях.Item Зниження техногенного навантаження на атмосферне повітря шляхом фільтрації шахтових викидів(Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, 2021) Дармофал, Е.А.Дисертацію присвячено підвищенню рівня екологічної безпеки шляхом створення комбінованих систем фільтрації. Досліджено та впроваджено кілька розрахункових схем динамічних очисників повітря від пилу. Установлено, що на ступінь очищення впливає діаметр кільцевого каналу, частота його обертання, осьова довжина очисника й розміри порошин. З результатів розрахунків випливає, що запропоноване обладнання має ступінь очищення, характерний для фільтрів бар’єрного типу, причому не видається складним подальше поліпшення їх очисних характеристик. У дисертаційній роботі приведено результати науково-прикладних досліджень із розробки системи вентиляції шахтових комплексів інноваційним способом очистки пилоповітряної суміші, що викидається в атмосферне повітря, з дотриманням вимог екологічної безпеки. Результати роботи пройшли достатню апробацію та мають впровадження, що підтверджено відповідними актами. Проаналізовано методи розрахунку концентрації домішок від точкових джерел викидів за різних умов експлуатації. Проте кожен з цих методів має обмежену галузь застосування. Виявлено, що актуальним завданням є створення універсального методу розрахунку, єдиного для різних типів джерел. Доведено, що фільтрацію забрудненого шахтового пилу при викидах його в атмосферне повітря необхідно проводити у два етапи. На першому слід проводити очищення від частинок пилу великих розмірів, на другому – від дрібних, тим більше, що саме ці частки становлять найбільшу небезпеку для дихальних шляхів. Запропоновано та обґрунтовано спосіб очищення екологічно небезпечних вентиляційних викидів шахтових комплексів шляхом створення комбінованих систем фільтрації. Розроблено інформаційну модель, вирішено важливу і досить складну наукову задачу щодо створення надійних систем спостереження за викидами та забезпечення їх безаварійної роботи. На підставі теоретичного й експериментального дослідження підтверджено, що основна маса шахтового пилу у викидах має розмір часток у діапазоні 1–10 мкм, що зумовлює перевищення гранично допустимої концентрації пилу в 1,2–2,0 рази на границі санітарно-захисної зони шахт. Виходячи з аналізу одержаних даних, стає очевидним, що запропонований спосіб системи фільтрації вентиляційних викидів шахтового повітря є екологічно безпечним та доцільним. Індекс фільтрації вентиляційних викидів шахтового повітря забезпечує ефективне уловлювання дрібнодисперсних часток пилу (1–10 мкм) на 95–99 %.Item Моделювання техногенного впливу на навколишнє природне середовище об’єктами теплоенергетики(Сумський державний університет, 2021) Батальцев, Євген Володимирович; Батальцев, Евгений Владимирович; Bataltsev, Yevhen VolodymyrovychДисертація присвячена вирішенню актуального науково-практичного питання моделювання впливу теплоенергетичних об’єктів на навколишнє природне середовище та розроблення природоохоронних заходів, що підвищують рівень екологічної безпеки в районах їх розміщення. У результаті проведених досліджень були розроблені математична модель процесу горіння в котлах із циркулюючим киплячим шаром та модель перенесення забруднювальних речовин за профілем грунту в зоні розміщення ТЕЦ. Враховуючи зміни напору та водонасиченості, що залежать від кількості опадів, клімату в цілому, спрогнозували стан підземних вод у зоні аерації досліджуваного об’єкта теплоенергетики, а також під час фільтрації води із золошлаконакопичувача. Алгоритми чисельного розв’язання задач профільної фільтрації, масоперенесення забруднювальних речовин були розроблені на базі методу скінченних елементів. Проведено дослідження утилізації відхідних газів під час деструкції палива на об’єктах теплоенергетики. Сформований механізм зв’язування азотних та сірчистих сполук у зоні деструкції палива. Запропонований режим роботи пристроїв об’єктів теплоенергетики з повною утилізацією техногенних газів. З метою оцінювання впливу на стан навколишнього природного середовища ТЕЦ, які працюють на вугіллі, та для виявлення шляхів міграції забруднювальних речовин проведені дослідження грунтів, рослинності, а також снігового покриву на вміст важких металів у районі розміщення ТЕЦ. Результати досліджень підтвердили, що підприємство негативно впливає на прилеглі території. Водночас найвищий рівень небезпеки для водних об’єктів має золошлаконакопичувач. Запропоноване влаштування захисного екрану в золошлаконакопичувачі, що зменшить техногенне навантаження місць складування золошлакових відходів на об’єкти гідросфери. Проведені дослідження підтвердили, що місцеві глинисті сорбенти можна ефективно використовувати як сорбенти. Перспективним напрямом також є перероблення золошлаків. Обстеження золошлакових відходів ТЕЦ підтвердило можливість їх використання у сфері будівництва.Item Науково-теоретичні основи прогнозування техногенного впливу на гідросферу при басейновому управлінні водними ресурсами України(Сумський державний університет, 2020) Пономаренко, Р.В.Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-прикладної проблеми прогнозування зниження рівня техногенного навантаження на екосистему поверхневих джерел водопостачання з урахуванням впливу на них транскордонних водних об’єктів в умовах існуючої системи басейнового управління водними ресурсами. На основі проведеного ретроспективного аналізу виявлено тенденцію до постійного погіршення якості вод поверхневих водних об’єктів у межах басейну Дніпра за рахунок техногенного навантаження та транскордонного забруднення. Аналіз сучасних підходів до прогнозування зміни екологічного стану поверхневих водних об’єктів дозволив: виявити основні недоліки існуючої методології оцінки і нормування якісного складу вод; розділити систему нормування якісного складу поверхневих вод на дві категорії: вода як сировина, що використовується людиною для пріоритетних цілей водокористування, та вода природних поверхневих водних об'єктів як компонент природи; запропонувати критерій оцінки якісного складу вод, що враховує геоекологічні процеси, що відбуваються як на водозборі, так і в поверхневому водному об’єкті; розробити методику прогнозування зміни якості вод поверхневих водних об’єктів у межах БУВР; обґрунтувати методику розробки нормативів шкідливих впливів на поверхневі водні об’єкти, що дозволяє забезпечити прогнозування зміни їх екологічного стану. Розроблена методологія і методи експериментально апробовані на прикладі басейну Дніпра. На основі проведених експериментальних та натурних досліджень розроблено поетапний план переходу до управління якістю вод на рівні БУВР на основі пропонованих методів. На прикладі річки Дніпро (в межах України) проведено підтвердження адекватності запропонованого підходу. Запропоновано варіанти вдосконалення системи моніторингу в межах річкового басейну, з метою прогнозування зміни екологічного стану р. Дніпро внаслідок техногенного навантаження. Практичне значення роботи підтверджено актами впровадження у діяльність практичних організацій і навчальний процес.Item Науково-теоретичні засади екологічно безпечних технологій очищення промислових стічних вод(Сумський державний університет, 2020) Штепа, В.М.Дисертацію присвячено розв'язанню науково-прикладної проблеми в галузі екологічної безпеки, яка полягає в розробленні методів удосконалення науково-теоретичних засад управління екологічною безпекою технологій промислового водоочищення зі зменшенням ризиків виникнення надзвичайних ситуацій та врахуванням вимог енергоефективності, що сприятиме дотриманню нормативів шкідливих впливів на довкілля. Науково-обгрунтовано методи удосконалення науково-теоретичних засад управління екологічною безпекою технологій промислового водоочищення, що забезпечує зменшення ризиків виникнення надзвичайних ситуацій, із урахуванням вимог енергоефективності та сприятиме додержанню нормативів шкідливих впливів на довкілля. Розроблено метод управління екологічною безпекою технологій водоочищення, оснований на встановленні та застосуванні ефекту перехресного накладання дії різних способів на одні й ті ж самі забруднювачі, який відрізняється можливістю врахування ризиків виникнення надзвичайних ситуацій та агрегування обладнання систем видалення забруднювачів зі стоків. Обгрунтовано та розроблено метод управління екологічною безпекою водоочищення на основі домінуючого динамічного забруднювача, що грунтується на встановленні за параметрами еколого-енергетичної ефективності забруднювача, який найскладніше усувається, та відрізняється конфігуруванням структури технологій водоочищення на основі комплексного видалення інших забруднювачів разом із домінуючим та обгрунтуванням зменшення кількості контрольованих у режимі реального часу показників якості стоків. Розроблено метод опрацювання та екологічно безпечного використання параметрів технологій промислового водоочищення на основі налаштувань у режимі реального часу нечітких когнітивних та нейромережевих моделей, який відрізняється можливістю поліпшення еколого-економічних показників виробництв із урахуванням ризиків виникнення надзвичайних ситуацій. Удосконалено моделі вимірювання та опрацювання еколого-енергетичних параметрів видалення забруднювачів шляхом комплексного врахування взаємовпливів способів та прийомів їхнього усунення, що лягло в основу створення віртуальної міри енергоефективності водоочищення, яка забезпечує відтворення, опрацювання та збереження значень екологічно безпечних параметрів систем очищення стоків на етапах проектування і під час експлуатації у режимі реального часу на виробничих об'єктах. Отримали подальший розвиток методи побудови систем збирання, опрацювання і використання техніко-економічної інформації для управління екологічною безпекою очищення промислових стічних вод із використанням еколого-енергетичних параметрів, які відрізняється можливістю реалізації ресурсозберігаючого функціонування виробництв під час виконання вимог стандартів серії ISO 14000 "Системи екологічного менеджменту".