Введение к работе
Актуальность работы. Современное развитие топливно-
энергетического комплекса (ТЭК), который включает в
себя ряд отраслей промышленности, ' в том числе:
нефтедобывающую, нефтеперерабатывающую, газодобывающую,
газоперерабатывающую, угольную и энергетическую
характеризуется в связи с распадом СССР снижением их производительности, что отражается на ВВП (валовом внутреннем потреблении) - с одной стороны, и, с другой -уменьшением выбросов метаболитов производства, по этой причине, в окружающую природную среду в виде твердых, жидких и газообразных отходов.
Однако, несмотря на данные объективные причины, доля влияния ТЭК на окружающую среду (ОС) по прежнему остается достаточно высокой и по сравнению с другими отраслями хозяйственной деятельности достигает 67%.
Рассматривая структуру ТЭК по основным показателям влияния его на компоненты биосферы, мы вправе сделать вывод о том, что энергетическая промышленность оказывает наибольшее' влияние. Причем, наиболее значимым элементом влияния на ОС являются твердые отходы, т.к. более 30% энергоустановок используют, в основном, твердое топливо (антрацит, каменные и бурые угли), содержащие в себе до 14% углистых веществ, вследствии неполного сгорания'топлива.
Твердые отходы энергетического комплекса, представленные шлаком и золой, оказывают негативное влияние на состояние здоровья населения и компоненты биосферы.. Данный , факт объясняется тем, что накапливаемые твердые отходы энергетики складируются в виде шлаконакопителей, породных отвалов (конусообразной, хребтовой и плоской форм), а улавливаемая зола складируется в золонакопителях в виде прудов-отстойников.
Основным направлением утилизации твердых отходов
энергетики является возможность использования их для
производства строительных материалов.
Однако, доля производства строительных материалов ,из данных отходов ограничена вследствии наличия в них непрореагировавших при сжигании углистых веществ.
Отсюда очевидно, что возникает необходимость в изыскании и разработке принципиально новых направлений по снижению углистых вещестз в твердых отходах.
Одним из возможных способов снижения углистых веществ в твёрдых отходах является использование биохимических процессов,
сущность которых заключается в свойстве определенных видов микроорганизмов в низкотемпературном режиме осуществлять процесс деструкции сложных углеводородных соединений до элементарного состава, с последующим синтезом из них веществ, которые не противоречат составу самой природы. Поэтому разработка биохимического способа снижения углистых веществ в твердых, отходах, энергетической промышленности является актуальной научной задачей.
Цель работы - разработать биохимический способ.снижения углистых веществ в твердих, .отходах , энергетической промышленности для повышения эффективности использования техногенных ресурсов.
Идея работы заключается неспособности определенных видов микроорганизмов в низкотемпературном режиме осуществлять деструкцию углеродсодержащих соединений на простые элементы с последующим синтезом из них новых веществ.
Задачи исследований включают: В выполнение анализа состояния накопления и использования
твердых отходов в энергетике;
И проведение теоретических исследований протекания
биохимических процессов деструкции углистого вещества; И осуществление лабораторных и стендовых экспериментов для
определения параметров и режимов биотехнологий деструкции
углистого вещества; выполнение эколого-экономической оценки способа.
Научные положения, выносимые на защиту и их новизна.
Биохимическая деструкция углистых веществ происходит по
четырем основным фазам: первая фаза - гидролиз углистого
вещества до жидких продуктов, вторая - метанобразование с
частичным накоплением двуокиси углерода, (,третья
мётанпотребление, сопровождающееся последовательным
переводом метана в метанол, формальдегид, муравьиную кислоту и углекислый газ с накоплением при этом живых клеток метанобразующих и метанпотребляющих бактерий, четвертая фаза -фаза автолиза, характеризующаяся разложением клеток и образованием при этом гумусовых веществ.
Динамика изменения рН среды при биодеструкции углистого вещества подчиняется затухающему колебательному процессу в кислую сторону. Значения констант затухания процесса в щелочной и кислой зонах составляют а=0,81.
Наивысшая активность биодеструкции углистых веществ наблюдается при размере частиц шлака от 100 до 10 мкм, которые
соизмеримы с размерами клеток.
Оптимальным соотношением твердой и жидкой фаз реализации биохимической деструкции углистого вещества является 1:4 (1 часть шлака, 4 части бактериальной суспензии).
Достоверность научных исследований обусловлена проведением теоретических, лабораторных и натурных исследований с учетом графоаналитического способа планирования экспериментов с оценкой надежности полученных результатов по общепринятым критериям статистических методов исследований.
Научная ценность работы состоит в разработке основных научно-практических положений по применению биохимического способа снижения углистых веществ в твердых отходах энергетики.
Практическое значение работы заключается: П в разработке рекомендаций для прогнозирования эффективности снижения углистых веществ в твердых отходах с учетом соотношений весовых частей бактериальной суспензии и отходов, а также биологических показателей константы скорости биодеструкции в процессах чанового и кучного бактериального выщелачивания; п разработана номограмма для определения коэффициента экологических условий жизнедеятельности микроорганизмов при реализации способа; П выполнена экономическая оценка финансовой - стоимости шлаконакопителя в зависимости от содержания в нем основных химических веществ и определено снижение экологического ущерба при снижении углистых веществ в отходах.
Результаты внедрения: рекомендованные процессы чанового и кучного выщелачивания прошли стендовые испытания на Отходах Шатурской ГРЭС-5.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на XXXIV научной конференции Российского университета дружбы народов в 1998 году и на научно-методических заседаниях кафедры экологического факультета Российского университета дружбы народов.
Публикации: Основные положения диссертационной работы опубликованы в 4-х печатных работах.
Объем и структура диссертации: диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 114 страницах машинописного Текста, содержит 18 рисунков, 14 таблиц и списка используемых литературных источников из 69 наименований.