Научная статья на тему 'Использование биогазовых технологий в целях рекультивации карьеров'

Использование биогазовых технологий в целях рекультивации карьеров Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
125
49
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Ковшов С. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Использование биогазовых технологий в целях рекультивации карьеров»



г =

Шу

п

43,7597

50,45 ■ 34,05 55

£х2

(X*2)

п

12,5266

ЕУ

4,8124 ■ 2,9969

(1У2) п

= 0,8686.

50 452 69,4357 - ^

30,0613 -

34,052 55

2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 щ 1,4 > 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2

0,0 -0,2

Уаг1:Уаг2: г2 = 0,7544 у = 0,1229 + 0,5409*x; г = 0,86 86; p = 0.0000; о

// о

о ° о °° ^^

° о о °

о

я:............. _................. оо о

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1, 0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 Уаг1

Рис. Зависимость концентрации загрязняющих веществ от расстояния до центра перекрестка

Полученная регрессионная модель позволяет выделить одномерную зависимость концентрации загрязнителей атмосферного воздуха от расстояния до автотранспортной магистрали, поскольку измерения концентраций всех веществ осуществлялись на одинаковом расстоянии от центров перекрестков до ближайшей жилой застройки. Таким образом, проводя измерения концентраций веществ по центру перекрестка, используя полученную модель, можно производить оценку концентраций загрязняющих веществ на определенном расстоянии от автомагистрали и, наоборот, по концентрации у ближайшей жилой застройки можно судить о концентрации вредных веществ по центру магистрали.

Список использованной литературы

1. Лукашин Ю.П. Линейная регрессия с переменными параметрами / Ю.П. Лукашин. - М.: Финансы и статистика, 1992. - 256 с.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОГАЗОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ЦЕЛЯХ РЕКУЛЬТИВАЦИИ КАРЬЕРОВ

С.В. Ковшов, доцент, к.т.н., Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»,

г. Санкт-Петербург

Часто в крупных и средних городах России отработанные карьеры используются в качестве объекта размещения отходов. Полигон карьерного типа требует значительно меньшего объема производства земляных работ по

сравнению с равнинным. Кроме того, при заполнении выемки одновременно со складированием отходов производится рекультивация отработанного карьера и восстановление нарушенного ландшафта [3]. Но при заполнении карьера отходами решение проблемы идет не до конца, так как он продолжает оставаться объектом, представляющим потенциальную экологическую опасность. Последнее во многом ограничивает хозяйственное использование этих объектов. Рациональнее использовать карьеры для производства материала для рекультивации с сопутствующим производством биогаза.

При проведении горнотехнической рекультивации земель одним из основных мероприятий является снятие плодородного слоя почвы с площадей, отведенных под горные работы, и хранение ее во временных отвалах, с тем, чтобы впоследствии произвести его отсыпку на рекультивируемую поверхность. После снятия слоя почвы важно не только сохранить ее до начала рекультивации нарушенных земель, но при этом законсервировать или даже улучшить ее плодородие.

Высокий потенциал создания субстрата для биологического этапа горнотехнической рекультивации представляют биогазовые технологии и вермитехнология. При чем наибольший эффект достигается при их совокупном использовании, что мы и предлагаем в своем исследовании.

Для выработки биогаза необходимо заложить бурт мощностью не менее 10 метров. В качестве субстрата для заполнения бурта предлагаем использовать легкоразлагаемую органическую фракцию отходов. Разложение этих отходов завершается в течение 2-4 лет, что вполне удовлетворяет времени хранения грунта, а также способствует ускорению процесса образования биогаза. Как легкоразлагаемые органические отходы можно использовать древесные и волокнистые материалы, такие как кора, опилки, стружка, сено, листва, солома, пищевые отходы и проч.

Скорость образования биогаза является функцией таких показателей, как влажность субстрата, кислотности (рН) и температуры. Для переработки легкоразлагаемых отходов оптимальная влажность находится в диапазоне от 60 до 85 %. Выделяют два наиболее оптимальных температурных режима для процесса биоконверсии. Первый интервал: мезофильный (т.к. работают мезофильные бактерии) - от 25-38 °С (оптимальная температура 37 °С). Второй интервал: термофильный, (т.к. работают термофильные бактерии) - от 45-60 °С (оптимальная температура 56 °С) [1].

В основе биогазовых технологий лежат сложные природные процессы биологического разложения органических веществ в анаэробных условиях под воздействием особой группы анаэробных бактерий. Метанобразующие бактерии (метаногены) - морфологически разнообразная группа, объединяемая двумя общими для всех ее представителей признаками: облигатным анаэробиозом и способностью образовывать метан. Первые исследования чистых культур, выделенных из рубца жвачных животных, показали, что рост их возможен при начальном окислительно-восстановительном потенциале среды ниже - 300 мВ. Рост некоторых видов полностью подавляется при содержании в газовой фазе более 0,004% молекулярного кислорода. В последнее время, однако, описаны

виды с относительно низкой чувствительностью к O2.

Для дегазации предпочтительнее создать сеть горизонтальных коллекторов. Горизонтальные системы для сбора биогаза должны быть размещены в поверхностных слоях на глубине 2-4 м. Трубопровод лучше всего изготавливать из полиэтилена высокой плотности. Минимальный диаметр используемых труб составляет 100 мм. При заглубленном расположении трубы закладываются в вырытые в слое субстрата траншеи глубиной не менее 900 мм и обсыпаются гравием или песком слоем до 500 мм. Затем траншея вновь закладываются слоем субстрата. Минимальный наклон горизонтальных трубопроводов составляет 4 угловых градуса в пределах участка бурта, и 1 градус за его пределами.

В качестве сырья для производства биогаза и подготовки рекультивационного субстрата можно использовать осадки сточных вод. Метод анаэробного сбраживания наиболее приемлем для переработки отходов с точки зрения гигиены и охраны окружающей среды, так как обеспечивает наибольшее обеззараживание и устранение патогенных микроорганизмов. Тем самым, решается два важных вопроса: во-первых, использование биошлама, не пригодного в качестве органического удобрения для агрокультуры и, во-вторых, появление качественного сырья для рекультивации техногенно нарушенных земель. Общий механизм сбора и использования биогаза можно представить в виде схемы (рис.).

Система коммуникаций

Рис. Предлагаемая схема сбора и использования биогаза

При анаэробной переработке осадков сточных вод и отходов образуется субстрат, который содержит значительное количество питательных веществ. Этот субстрат по механическому, морфологическому, химическому составу идентичен природному гумусу, его принято называть биогумусом. Биогумус в 15-20 раз эффективнее любого органического удобрения. Специфическая микрофлора и ферменты, которые содержатся в биогумусе, способны возобновить «мертвую почву», то есть обеспечить все ее функции и придать ей свойства высокого плодородия [3]. Эти ценные свойства биогумус сохраняет в течение 3-4 годов. Также ресурс биогумуса играет наиболее весомую роль в поддержании

Блок сбора бногаза.

экологического равновесия в почвах, который является питательной средой для грунтотворных микроорганизмов, которые стимулируют питание растений, их ростовые процессы [1].

Все вышеизложенные факты указывают на высокий потенциал использования биогазовых технологий для подготовки субстрата, используемого при рекультивации нарушенных земель.

Список использованной литературы

1. Гусев М.В. Микробиология / М.В. Гусев, Л.А. Минеева. - М.: Изд-во Московского университета. 1985. - 376 с.

2. Чертес К.Л. Использование ТБО при рекультивации карьеров / К.Л. Чертес, Д.Е. Быков // ТБО. 2006. №8. - С. 18-20.

3. Щербо А.С. К вопросу об использовании биогаза в качестве источника энергии / А.С. Щербо // Сборник трудов молодых исследователей географического факультета МГУ им. Н. П. Огарева: Материалы XII науч. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов. Вып. 10 / Редкол.: В.Н. Масляев (отв. ред.) [и др.]. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2007. - 168 с.

ВРЕДНЫЕ И ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ ПРОВЕДЕНИЯ АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНЫХ РАБОТ

Н.О. Консуров, адъюнкт, С.А. Виноградов, доцент, к.т.н.,

Национальный университет гражданской защиты Украины, г. Харьков

Согласно [1], вредные и опасные производственные факторы по природе действия подразделяются на следующие группы:

- физические;

- химические;

- биологические;

- психофизиологические.

Рис. Вредные и опасные факторы АСР

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.