CC BY
10
Список литературы
1. Валюшкин К.Д. Акушерство, гинекология и биотехника размножения животных / К.Д. Валюшкин, Г.Ф. Медведев. -Мн.: Ураджай, 2001. - 869 с.
2. Милованов В.К. Биология воспроизведения и искусственное осеменение животных / В.К. Милованов. - М.: Сель-хозгиз, 1962. - 132 с.
3. Соколовская И.И. Проблемы оплодотворения сельскохозяйственных животных /И.И. Соколовская. - М., 1965. - 97 с.
4. Соколовская И.И. Действие возраста гамет на оплодотворяемость, плодовитость самок и выживаемость эмбрионов / И.И. Соколовская, Л.Ф. Бондаревская. -//Доклады ВАСХНИЛ. - 1965. - Вып. 1. -114 с.
5. Sisson S. The anatomy of the domestic animals / S. Sisson, J.D. Grossman / Phila. -1972. - V. 353-451.
УДК 621.039.7
ПУТИ РАЦИОНАЛЬНОГО ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ
В.Х. Гришин, к. техн. н., доцент Е.Л. Лаппо, ст. преподаватель Е.В. Радкевич, преподаватель
ФГБОУ ВПО «Великолукская ГСХА»
В статье рассмотрены способы рационального хранения и переработки твердых бытовых отходов, позволяющие осуществить выведение и локализацию тяжелых металлов и вернуть в естественный круговорот огромное количество органических удобрений, а также сформировать в районе полигонов техногенные минеральные образования, т.е. превратить эти полигоны в месторождения полезных ископаемых.
Ключевые слова: твердые бытовые отходы, радиоактивные отвалы, самовозгорание, целенаправленное складирование, компостирование, переработка.
До настоящего времени в нашей стране значительная часть твердых бытовых отходов (ТБО) и осадков сточных вод (ОСВ) концентрируется в отвалах, полигонах и иловых площадках очистных сооружений, что приводит к загрязнению прилегающих территорий и водных источников.
Мировой опыт управления отходами показывает, что утилизация ТБО и ОСВ по принципу «закопать и забыть», как и простое их сжигание, не имеет перспектив. Отходы должны рассматриваться как ценное вторичное сырьё, т.е. как техногенные органо-минеральные объекты.
В России органические удобрения, произведенные но основе годового объема ОСВ, потенциально могут содержать 16 млн. т органического вещества, 42 тыс. т азота, 60 тыс. т фосфора, 7 тыс. т калия.
При рециклировании твердых бытовых отходов ежегодно можно извлекать 9 млн. т макулатуры, 1,5 млн. т черных и цветных металлов, 2 млн. т полимерных материалов, 10 млн. т пищевых отходов, 0,5 млн. т стекла [1].
Основными факторами, регламентирующими производство и применение органических удобрений на основе ОСВ и ТБО, являются слабый уровень технологических разработок, отсутствие специальной техники, токсичность, а также значительный инфекционный потенциал.
Основными принципами, которыми необходимо руководствоваться в первую очередь при разработке методов рационального использования техногенных органо-минеральных объектов, на наш взгляд, являются:
• обеспечение сохранности полигонов ТБО и ОСВ, как источников вторичного техногенного сырья, вплоть до их освоения, т.е. защиты от пожаров, водной и ветровой эрозии;
• обеспечение условий образования и улучшения качества техногенного сырья и создание благоприятных условий для его последующей переработки;
• комплексное использование техногенного сырья и сведение к минимуму загрязнения окружающей среды;
• использование даровых сил природы (гравитации, магнитных и электрических сил, ядерных, химических и тепловых реакций, разность температур, эманации и т.п.) при хранении и переработке ОСВ и ТБО;
• необходимость получения максимально возможных в конкретных условиях результатов при минимальных затратах с учетом местных проблем и ресурсов.
В рамках указанных принципов авторами (на уровне изобретений) предложены новые способы внутриотвального обогащения складируемой массы, базирующиеся на геохимическом, физико-механическом, радиационно-химическом и бактериальном механизмах преобразования массива или их комбинациях.
Сущность данного нашего предложения заключается в использовании способа компостирования осадков сточных вод [2] с помощью аэрируемых статических куч для ускорения выделения тяжелых металлов из компоста и их локализации за пределами компостных образований путем целенаправленного размещения в компостном массиве применяемых при компостировании добавок (торф, опилки, солома, известь и т.п.), используя особенности их физико-механических и химических свойств.
В частности, внесение добавок, создающих окислительную обстановку, в верхнюю часть аэрируемой статической кучи обеспечивает, под действием влаги, подвижность катионов тяжелых металлов и их миграцию к нижней части кучи, где внесение добавок, создающих восстановительную обстановку, обеспечивает выпадение в осадок и локализацию тяжелых металлов в этой части кучи.
Технический результат - снижение токсичности компоста при сохранении материалоемкости, получение концентрата тяжелых металлов путем локализации и выпаривания осажденных металлоносных соединений.
Снижение концентрации тяжелых металлов в аэрируемой статической компостной куче происходит в процессе компостирования за счет растворения тяжелых металлов в кислой среде верхней части кучи под действием атмосферной или иной влаги, миграции металлоносных растворов к ее подножию под действием сил гравитации и последующего осаждения тяжелых металлов в основной среде нижней части кучи.
Сущность способа приготовления компоста из осадков сточных вод [3] заключается в использовании разности температур внутри и за пределами компостной кучи, которая достигает в процессе компостирования нескольких десятков градусов, для преобразования ее в энергию электрического тока с помощью
термобатареи, размещенной в основании кучи, и использовании этой термоэлектродвижущей силы для создания разности потенциалов между верхней и нижней частями компостной кучи, при этом катионы тяжелых металлов совместно с влагой мигрируют к основанию компостной кучи не только за счет сил гравитации, но и перемещаются между электродами, размещенными в верхней и нижней частях кучи, под действием сил электрического поля, что повышает эффективность процесса выведения тяжелых металлов из компоста.
Технический результат - ускорение процесса выведения тяжелых металлов из компостной массы за счет создания разности потенциалов между верхней и нижней частями компостной кучи, повышение эффективности процесса компостирования путем предварительного разогрева компостной смеси с помощью термобатареи.
Указанный технический результат при осуществлении способа достигается тем, что перфорированный трубопровод под основанием компостной кучи выполняют зигзагообразным, из поочередно спаянных отрезков перфорированных труб из разнородных проводников или проводников и полупроводников, образующих кольцеобразную термобатарею, причем внутренние спаи термобатареи размещают в середине компостной кучи, а внешние - за ее пределами, при этом в верхней части компостной кучи разме-
щают электрод в виде металлической сетки, подключенный к положительному полюсу термобатареи, а в нижней части компостной кучи -электрод в виде металлической сетки, подключенный к отрицательному полюсу термобатареи.
Сущность первого способа защиты отвалов от самовозгорания [4] заключается в использовании разности температур внутри и за пределами отвала, возникающей при его самовозгорании, для преобразования ее в энергию электрического тока с помощью термобатареи, размещенной в основании отвала, и использовании этой термоэлектродвижущей силы для обнаружения начальной стадии развития пожара -фазы самонагревания отвала на основе данных о величине термоэлектродвижущей силы, которая прямо пропорциональна разности температур «нагреваемых» и «охлаждаемых» спаев, расположенных внутри и за пределами отвала, а также использовании этой термобатареи для оперативного отвода тепла из отвала в фазе его самонагревания путем пропускания через термобатарею постоянного электрического тока от источника тока в том направлении, которое обеспечивает охлаждение спаев термобатареи, расположенных внутри отвала, и перевода, в связи с этим, начальной стадии развития пожара - фазы самонагревания, минуя фазу возгорания, сразу в фазу его охлаждения. При этом охлаждение отвала происходит не только за счет естественного отвода от него
тепла путем обдувания поверхности отвала потоком воздуха снаружи, но и за счет его искусственного охлаждения изнутри с помощью термобатареи.
Технический результат - снижение трудоемкости при осуществлении контроля за процессом самонагревания отвала за счет использования непрерывной информации о появлении и систематическом увеличении разности температур внутри и за его пределами, полученной с помощью термобатареи, используемой в качестве высокоточного и малоинерционного термоэлектрического термометра, повышение эффективности защиты отвала от самовозгорания путем охлаждения внутренней части отвала с помощью этой же термобатареи, используемой уже как термоэлектрический холодильник.
Указанный технический результат достигается тем, что по периметру основания отвала размещают предварительно проградуирован-ную кольцеобразную термобатарею, составленную из большого числа полупроводниковых термопар, причем внутренние спаи термобатареи размещают в середине отвала, а внешние - за его пределами, при этом к термобатарее для измерения термоэлектродвижущей силы подключают милливольтметр, а после регистрации с его помощью устойчивого роста термоэлектродвижущей силы через эту термобатарею пропускают постоянный электрический ток от источника тока в направлении, обеспечивающем
охлаждение внутренних спаев термобатареи.
Сущность второго способа защиты отвалов от самовозгорания [5] заключается в использовании особенности распределения частиц складируемого материала по высоте отвала в зависимости от их крупности при формировании конусообразного отвала насыпью сверху и разделения материала на мелкие и крупные фракции с последующим использованием полученной в верхней части отвала мелочи для предотвращения окисления и самовозгорания складируемого материала.
В частности, при формировании конусообразного отвала насыпью сверху крупные фракции складируемого материала в процессе сегрегации распределяются в нижней части отвала и образуют пористую воздухопроницаемую легкоокисляе-мую зону в боковых откосах основания отвала, а мелкие плотные воздухонепроницаемые фракции распределяются в верхней (конической) части отвала, которые затем используют для изоляции нижней воздухопроницаемой зоны от кислорода воздуха путем покрытия ее воздухонепроницаемой мелочью, перемещенной из верхней части отвала, при этом конусовидный отвал трансформируется в отвал с трапециевидным сечением.
Образованное предложенным способом защитное покрытие отвала, состоящее из мелких утрамбованных частиц, полученных за счет сегрегации непосредственно в про-
цессе складирования материала, склонного к самовозгоранию, насыпью сверху, препятствует поступлению воздуха внутрь отвала и обеспечивает его защиту от самовозгорания.
Сущность следующего нашего способа внутриотвалъной переработки складируемых материалов заключается в использовании способности радиоактивного газа радона, постоянно и повсеместно выделяющегося на дневную поверхность из недр земли, ионизировать среду и генерировать окислители для ускорения физико-химических реакций, снижении стоимости и повышении безопасности переработки складируемых материалов.
В частности, размещение отвалов в местах с наиболее интенсивным выделением радона, которое происходит в районах тектонических разрывов и трещин в земной коре, радиоактивный газ радон оказывает значительное влияние на складируемые материалы, а именно, способствует их механическому разрушению, изменению агрегатного состояния и окраски, является катализатором химических реакций.
Появление радиоактивного газа радона в складируемом массиве приводит, при спонтанном его распаде, к радиолизу (радиационному разрушению) воды, поступающей в отвал в виде осадков или специально подаваемой сверху влаги, и образованию в нем свободных радикалов водорода и гидроксила, в связи с чем
в теле отвала ускоряются окислительно-восстановительные реакции.
Технический результат - снижение стоимости переработки складируемых материалов в связи с использованием природных эманаций радона и повышение безопасности выполнения работ за счет использования радиоактивного газа радона, обладающего небольшим периодом полураспада.
Сущность способа рекультивации радиоактивных отвалов базируется на использовании способности радиоактивного газа радона, постоянно и повсеместно выделяющегося на дневную поверхность из недр земли, проникать в поры пористых материалов и при своем естественном распаде выбивать стремительными альфа-частицами протоны из ядер радиоактивных веществ, присутствующих в складируемых материалах, для снижения в них уровня радиоактивности путем перевода их в агрегатное состояние с более коротким периодом полураспада или перехода из радиоактивного в устойчивое состояние.
В частности, размещение отвалов с присутствующими в них радиоактивными веществами в зоне тектонических разрывов земной коры, откуда постоянно и интенсивно выделяется природный альфа-излучатель радиоактивный газ радон, из которого при естественном его распаде вылетают массивные альфа-частицы, способные пробиться к ядрам заскладированных в отвалах радиоактивных элементов и су-
щественно перестроить их ядра. Полученные в результате бомбардировки альфа-частицами искусственные радионуклиды имеют более короткий период полураспада, что способствует скорейшему вовлечению территорий, занятых под отвалами радиоактивных пород, в народнохозяйственный оборот, а также повторное использование складируемых материалов.
Технический результат - снижение стоимости обработки складируемых материалов путем использования природных эманаций радона и повышение безопасности выполнения работ за счет того, что воздействие на исходные радиоактивные вещества осуществляют без участия людей и специальной техники.
Выводы и предложения
В России ежегодно складируется более 175 млн. т ОСВ и ТБО, из которых используется только 3-4%. В то же время из этого количества отходов, а также накопленных за прошедшие годы, можно получить большое количество органических удобрений, однако значительное количество токсичных тяжелых металлов, содержащихся в этих отходах, сдерживает их широкое использование как для производства компоста, так и для непосредственного внесения в почву.
На практике отвалы ОСВ и ТБО (в виде буртов или гряд) формируются, как правило, из условий обеспечения минимальных затрат на отвальные работы, снижения пожа-
роопасности и в определенной степени - охраны окружающей среды. В большинстве случаев не используются возможности целенаправленного формирования отвалов и их утилизации в будущем с учетом изменения свойств этих отходов при хранении.
В период хранения ОСВ и ТБО при традиционной схеме их складирования в результате выветривания, химического и биологического выщелачивания происходят изменение физико-механических и физико-химических свойств отходов, уменьшение количества тяжелых металлов, однако эти процессы протекают очень медленно, а при целе-
направленном формировании отвалов возможно значительное ускорение в них физико-химических реакций.
Путем целенаправленного формирования складов городских бытовых отходов рекомендуемыми в статье способами можно осуществить выведение и локализацию тяжелых металлов и вернуть в естественный круговорот огромное количество органических удобрений, а также сформировать в районе полигонов ОСВ и ТБО техногенные минеральные образования, т.е. превратить эти полигоны в месторождения полезных ископаемых.
Список литературы
1. Еськов А.И. Проблемы и перспективы производства и применения удобрений на основе промышленно-бытовых отходов и осадков сточных вод /А.И. Еськов //Экологические и технологические вопросы производства и использования органических и органоминеральных удобрений на основе осадков городских сточных вод и твердых бытовых отходов: материалы межд. симпозиума (16-19 сентября 2003 г.). - Владимир, 2004. - С. 6-19.
2. Патент 2159756 РФ, МПК7 С 05Б
7/00. Способ компостирования осадков
сточных вод / В.Х. Гришин, В.Я. Степанов,
А.П. Павлов, Ю.И. Волошин, Гришин П.В,
Павлова О.В. - заявлено 19.01.1999, опубл.
27.11.2000, Бюл. №33. - 3 с.
3. Патент 2252205 РФ, МПК7 С 05Б 7/00. Способ приготовления компоста из осадков сточных вод / В.Х. Гришин, Ю.И. Волошин, Т.А. Иванова, П.В. Гришин. -заявлено 25.04.2003, опубл. 20.05.2005, Бюл. №14. - 3 с.
4. Патент 2287692 РФ, МПК7 Е 21Б 5/00, С 05Б 11/02. Способ защиты отвалов от самовозгорания / В.Х. Гришин, Ю.И. Волошин, Т.А. Иванова, П.В. Гришин. -заявлено 09.03.2005, опубл. 20.11.2006, Бюл. №32. - 3 с.
5. Патент 2450124 РФ, МПК7 Е 21С 41/026, Е 02Б 5/24. Способ защиты отвалов от самовозгорания / В.Х. Гришин, Е.Л. Лаппо, Н.С. Полторакова, П.В. Гришин. -заявлено 24.05.2010, опубл. 10.05.2012, Бюл. №13. - 4 с.
УДК 691.175.5/.8:553.973
НАПРАВЛЕНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ САПРОПЕЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Т.А. Иванова, к. техн. н., д. с.-х. н., профессор
ФГБОУВПО «Великолукская ГСХА» Е.Д. Керечанина, к. с.-х. н., доцент
ФГБОУ ВПО «Великолукский филиал ПГУПС»
Создание полимерных материалов нового поколения с улучшенными эксплуатационными свойствами дает возможность повысить технический уровень различных промышленных производств. В настоящее время назрела настоятельная необходимость рационального и эффективного использования сырьевых ресурсов и отходов для нужд народного хозяйства. Во всем мире идет интенсивная работа по поиску новых минеральных наполнителей. Цены на каучуки опережают рост цен на последние, и этот разрыв постоянно увеличивается.
Ключевые слова: композиционные материалы, сапропели, вулканизаты, наполнители.
Экономическая целесообразность использования дешевых наполнителей становится все более очевидной. В связи с этим представляло интерес исследовать возможность замены дефицитных традиционных минеральных ингредиентов сапропелем.
Общими требованиями к наполнителям являются способность к совмещению с полимерами и диспергированию в них с образованием однородной композиции, стабильность при хранении, переработке в изделия и эксплуатации.
При выборе состава композиционного материала необходимо учитывать, что свойства изделия зависят не только от характеристик
наполнителя и полимера, но в значительной мере определяются его размерами, формой, дисперсностью и пористостью. Форма частиц во многом определяет прочность композита, вязкость расплава, причем вязкость последнего увеличивается при наполнении более вытянутыми частицами.
Целью данной работы явилось изучение свойств сапропеля - нового наполнителя резин, его влияния на технологические свойства наполненных резиновых смесей, физико-механические свойства вулканизатов и на процесс вулканизации резин на основе бутадиеннитрильного каучука СКН - 40 м.
