О.В. Кутовий, В.О. Кутовий

Автомобільно-дорожній інститут Державного вищого навчального закладу "Донецький національний технічний університет"

Енергозбереження визначено сьогодні одним із пріоритетних напрямків держав­ної політики України і має реалізовуватися як довгострокова та чітко спланована прог­рама дій. При цьому, комплексне вирішення проблеми енергозбереження - один із най­більш імовірних для нашої держави шляхів успішного подолання економічної та енергетичної криз, входження на рівних в сім'ю високо розвинутих країн світу. Успішне розв'язання цієї проблеми дозволить нашій країні різко зменшити залежність її еконо­міки від імпорту енергоресурсів, вивести з експлуатації цілу низку існуючих генеруючих потужностей, провести технологічне переозброєння енергоємних галузей та струк­турну перебудову господарських комплексів, сформувати оптимальні рівні самоенергозабезпечення окремих регіонів та галузей, створити вітчизняну галузь з випуску конкурентоспроможного енергозберігаючого обладнання, суттєво зменшити вплив техногенних факторів на навколишнє середовище, забезпечити соціально-побутові потре­би кожного громадянина нашої держави.

День, коли природні запаси органічного палива на нашій планеті вичерпаються, на жаль, вже не за горами. Саме життя скоро примусить раціонально використовувати газ, вугілля, нафту і впроваджувати нові, альтернативні джерела енергії. Це дозволить не тільки різко зменшити екологічну шкоду довкіллю, від якої вже зараз наша планета стогне, а й розв'язати, хоча б частково, енергетичні проблеми. Те, що сьогодні комусь бачиться фантастичним, завтра може стати звичним. Сьогодні енергозберігаюча полі­тика України повинна розглядатись як низка дій, що відповідають загальнонаціональ­ним інтересам: забезпеченню життєздатності економіки, охороні навколишнього при­родного середовища, стратегії безпеки. Звичайно, відразу повністю замінити органічне паливо і втамувати енергетичний голод за рахунок тільки альтернативних джерел енер­гії не вдасться. Але його можна значно заощадити і при цьому можна, теж значно, зме­ншити кількість шкідливих викидів у навколишнє середовище.

Для Донецького регіону найбільш перспективними є такі альтернативні види ене­ргії, як енергія сонця і вітру. Горлівське підприємство "Соляр" за кілька років своєї ро­боти накопичило вже певний досвід виготовлення і впровадження сонячних устано­вок як на промислових підприємствах (в тому числі таких відомих, як "Трансаміак"), так і у приватному секторі. Ці установки за цей час показали свою ефективність і заре­комендували себе простими і надійними в експлуатації. Використовуються вони най­частіше для виробництва низько- потенційного тепла для комунально-побутового водо- і теплопостачання. За конструкцією вони являють собою так звані сонячні трубчасті колектори, що поєднані системою трубопроводів з теплообмінником у вигляді бака-акумулятора. Селективне скляне покриття, що використовується в такому колекторі, порівняно зі звичайним склом дозволяє із значно більшою ефективністю використову­вати сонячну енергію для нагрівання води. Досвід використання сонячної енергії, накопичений за кордоном, де цьому питанню приділяється незрівнянно більше уваги, ніж у нашій країні, свідчить, що потенційні можливості енергетики, заснованої на викори­станні безпосередньо сонячного випромінювання, надзвичайно великі. Використанні усього лише 0,0125% цієї кількості енергії Сонця могло б забезпечити всі сьогоднішні потреби світової енергетики.

Звичайно, широке впровадження сонячних установок потребує великих капітало­вкладень. Але саме життя скоро примусить людство піти на ці витрати, оскільки соняч­на енергія, на відміну від традиційних видів енергії, практично невичерпна. В Швеції, Данії та інших країнах світу на сьогоднішній день накопичено великий позитивний до­свід експлуатації сонячних установок. Новітні потужні і досконалі установки продемо­нстрували, що газ і сонце, як основні джерела енергії найближчого майбутнього, здатні ефективно доповнювати один одного. Тому не випадковий висновок, що в якості парт­нера сонячної енергії повинні виступати різні види рідкого чи газоподібного палива. Не зважаючи на те, що ці країни знаходяться в значно гірших, ніж Донбас, широтно-кліма­тичних умовах, Швеція, Данія і багато інших країн вважають пріоритетним подальший розвиток сонячної енергетики. При цьому сонячні установки, зазвичай, монтуються на дахах і фасадах будинків і перетворюють сонячну енергію не тільки на тепло, а ще й на електричну енергію. Одна геліоустановка на кремнієвих фотоперетворювачах, найчас­тіше потужністю 2-3 кВт, займає приблизно 20-30 квадратних метрів. За рік вона здат­на виробити приблизно 2000 кВт/год. електроенергії, що достатньо для забезпечення побутових потреб середнього будинку і навіть зарядки бортових акумуляторів електро­мобіля. Денний надлишок енергії в літню пору направляють в електричну мережу зага­льного користування. Взимку ж, особливо в нічні години, енергія може бути безкошто­вно повернута власнику сонячної установки. Великі фірми монтують на дахах вироб­ничих корпусів сонячні установки потужністю понад 300 кВт. Одна така станція може задовільнити потреби підприємства в енергії на 50-70%. Досвід експлуатації сонячних уста­новок свідчить, що Сонце вже може забезпечити енерговимоги, щонайменше, усіх жи­тлових будинків у країні. Сонячні установки, розташовані на дахах і стінах будинків, на шумозахисних огородженнях доріг, на транспортних І промислових спорудженнях не вимагають для розміщення дорогої сільськогосподарської чи міської території.

Найбільш доцільним, на наш погляд, є використання так званого сезонного аку­мулятора тепла. При цьому сонячні колектори, розташовані на даху житлового будин­ку нагрівають воду, яка використовується в якості теплоносія. Вода направляється в акумулятор під землею у вигляді траншеї Так, заповнена водою траншея, яка має дов­жину 50 метрів, глибину 3 метри і ширину 1,2 метри, дозволяє акумулювати щорічно 35 МВт/год. тепла за рік, а встановлений кіловат енергії обходиться приблизно в 350 доларів. Зарядка та розрядка здійснюється за допомогою системи поліетиленових труб, по яких циркулює вода, нагріта в сонячних колекторах. Ґрунтові акумулятори мо­жна будувати скрізь, тому вони розповсюджені досить широко. Вони можуть складати­ся з розташованих прямо у землі вертикальних або горизонтальних систем труб. Опти­мальними розмірами бака-акумулятора вважаються такі, коли на 1 кв. м, корисної площі будинку, що обігрівається, припадає 3-8 куб. метри водяного бака-акумулятора.

Дуже перспективним бачиться застосування в сонячній установці в якості акуму­лятора тепла так званого " сонячного ставка ", в якому акумулятор суміщений із сонячним колектором. Це неглибока ( 1-2 метри ) водойма, заповнена солоною водою, кон­центрація солі в якій росте з глибиною. Змінення концентрації підбирається таким чи­ном, щоб у нижніх шарах щільність води була більшою, ніж у верхніх, навіть за умови, що температура води у нижніх шарах буде вищою, ніж у верхніх. Таким чином, конвективне перемішування води у сонячному ставку повністю відсутнє. Це дозволяє різко зменшити витрати тепла і отримати у придонній зоні температуру до 80...90 градусів.

 

Текст № 5. Особливості очистки стічних вод в умовах Донецького казенного заводу хімічних виробів

К.М. Іщенко, Г.В. Чудаєва

Донецький національний технічний університет

Живу природу, що поставляє людству все необхідне для його існування, треба дбайливо берегти. Це зараз розуміють всі. За останні кілька десятків років з найбільшою очевидністю необхідність такої турботи з'явилася у відношенні найважливішого природного компонента - джерел чистої природної води, більшість з яких у результаті забруднення стічними водами - відходами життєдіяльності людини, вже перебувають під загрозою загибелі. Усе більш важливого значення набуває проблема охорони природи й, насамперед, водних об'єктів від забруднення, забезпечення потреби населення й народного господарства чистою водою. Однак успішне рішення цієї проблеми, що має глобальне значення, багато в чому залежить від кожної людини - від рівня її культури й розуміння суспільного значення питання. Для багатьох, навіть широко освічених людей часто є невідомим, що вся використана й, отже, забруднена вода неминуче потрапляє в ту ж водойму, з якої вона взята, або в інше природне джерело води, і що у зв'язку із цим невірне рішення питань очищення стічних вод загрожує здоров'ю населення. Найбільша частина населення міст і селищ, користуючись всіма досягненнями сучасної санітарної техніки в побуті, навіть не підозрює про існування найскладніших очисних споруджень і цілої науки про очищення стічних вод. Завдяки цьому, забруднення наших водойм, усього нашого природного оточення не можна вважати неминучим, тому що сучасні технології дозволяють здійснювати ефективне очищення вод. Очищення стічних вод і обробка їхнього осаду мають першорядне значення із санітарно-гігієнічної точки зору, що дуже важливо для збереження здоров'я людей.

Мета даного дослідження - визначити ефективність біологічного очищення стічних вод на очисних спорудженнях Донецького казенного заводу хімічних виробів.

Завдання:

1) визначити ступінь забруднення стічних вод;

2) зрівняти дані за ступенем забруднення стічних вод по періодах року;

3) дослідити ефективність очищення стічних вод на різних її стадіях;

4) зрівняти показники забруднення стічних вод до й після очищення.

Результати проведених досліджень дозволяють судити про ефективність біологічного очищення стічних вод у різні періоди року, а також видавати рекомендації для розробки заходів щодо зниження вмісту шкідливих викидів у стічних водах на промислових підприємствах міста й області.

Дослідження якості стічних вод по стадіях очищення проводились на очисних спорудженнях Донецького казенного заводу хімічних виробів (ДКЗХВ). Виробничі й господарсько-побутові стічні води надходять на заводські очисні спорудження. Заводські очисні спорудження повного біологічного очищення проектною продуктивністю 10тис.м³/сут., складаються із прийомного бункера, грабельного відділення, двох пісколовок, преаератора, двох первинних відстійників, двох аеротенків, двох вторинних відстійників, контактного резервуара, десяти ілових карт, хлораторної, компресорної, насосної станції для перекачування очищених стічних вод по напірному колектору в балку.

Після повного біологічного очищення стічні води надходять у балку Безіменну й далі в ріку Кальміус. Ріка Кальміус впадає в Азовське море. Відповідно до Закону України "Про охорону навколишнього природного середовища", підприємство повинне забезпечити нормативне очищення стічних вод, згідно з "Дозволом на спеціальне водовикористання", затвердженим Міністерством екології й природних ресурсів України, Держуправлінням екологічної безпеки в Донецькій області. Згідно з даним "Дозволом..." підприємству визначене гранично припустиме скидання (ПДС) речовин у водний об'єкт.

Технологічний аналіз роботи очисної станції починається з визначення кількості і якості стічних вод. Лабораторія веде постійний контроль за якістю стічної води по стадіях очищення по інгредієнтах. Стічна вода надходить на станцію нерівномірно. Оскільки технологічні показники роботи окремих споруджень (час перебування, період аерації й т.і.) розраховуються за середньодобовим припливом, при аналізі враховується нерівномірність надходження стічних вод.

Іноді спостерігається підвищення концентрації забруднень улітку, що пов'язане з відключенням у місті для ремонту системи гарячого водопостачання. Різко знижується концентрація забруднень у недільні й святкові дні, коли не працюють підприємства. Порівняння результатів аналізів у будні й святкові дні дає уяву про склад побутових стічних вод і про вплив на них промислових стоків. Аналіз годинних проб стічних вод показує, що концентрація забруднень змінюється по годинах доби.

Результати досліджень ефективності очищення стічних вод на ДКЗХВ в зимовий, весняний, літній і осінній періоди представлені у вигляді таблиць, у яких порівнюються дані по 36 найменуванням, на різних стадіях, а також графіків коливання рівня ефективності очищення стічних вод у періоди року за прозорістю, зваженим речовинам, БПК і тринітротолуолом.

Розрахунок ефективності за часом року здійснюється за формулою визначення ефективності очищення стічних вод.

Виходячи зі зроблених розрахунків і графіків, робимо висновок, що ефективність очищення стічних вод не залежить від пори року й малоефективна для таких показників, як хлориди, сульфати, лужність, твердість. У той час як основний забруднювач (тринітротолуол) піддається очищенню 95,5-100%.

У такий спосіб результати проведених досліджень показують:

1) Вміст шкідливих домішок у стічних водах не залежить від періоду року, а залежить від режиму роботи підприємства.

2) Високу ефективність біологічного очищення стічних вод від різних шкідливих домішок.

3) Забруднені стічні води, пройшовши всі етапи біологічного очищення, при потраплянні у водойми й ґрунт не являють небезпеки для навколишнього середовища.

4) Очищені біологічним методом стічні води цілком придатні для використання без якої-небудь додаткової обробки в технічних цілях: агропромислове застосування, рибництво, для повторного застосування тощо

 

Текст № 6. Антибактеріальні склометалеві покриття

для захисту сталевих виробів

О.В. Бабич, О.В. Саввова

Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Актуальність забезпечення надійного довгострокового антибактеріального захисту об'єктів життєдіяльності людини визначається необхідністю підвищення якості життя, зростанням епідемій різної етіології, зокрема SARS та пташиного грипу, що забирають щорічно життя тисяч людей, а також незадовільним станом відомих рішень щодо боротьби з розмноженням хвороботворних бактерій у приміщеннях та обладнанні. До них відносяться операційні та реанімаційні блоки, пологові й інфекційні відділення, медичні та фармацевтичні лабораторії, харчоблоки, холодильне устаткування, ємності для зберігання і підігріву води, санітарно-технічне обладнання тощо.

Порівняльна оцінка закордонними вченими та фахівцями, наприклад професором Франко Марцулло - завідувачем лабораторії клінічних досліджень Моденского медичного інституту (Італія), стійкості різних матеріалів до дії патогенних мікроорганізмів: нержавіючої сталі, алюмінію, полімерів різного складу та маловуглецевих сталей з органічними та склоемалевими покриттями, - показала явні переваги традиційних склоемалевих покриттів. Склоемалеві покриття до того ж перевищують інші відомі види покриттів за поєднанням антикорозійних, міцносних, санітарно-гігієнічних та естетико-декоративних властивостей. Але навіть такі покриття не відповідають сучасним жорстким вимогам до антибактеріальних матеріалів.

На сьогоднішній день за кордоном широко рекламується різноманітна емальована сталева продукція з антибактеріальними покриттями нового покоління. До неї відносяться електроводонагрівачі, холодильники, пральні та посудомийні машини, кухонне обладнання, трубопроводи виробництва фірм "BOSH", "Eiserwerke Duker Grabh" (Німеччина), "Dupont"(США) та інш. Однак відсутні відомості про склади відповідних склоемалей та технологію одержання антибактеріальних покриттів на їх основі. Незважаючи на актуальність створення та використання подібних покриттів у нашій країні й наявності розвиненої вітчизняної емалювальної галузі в Україні не проводяться дослідження в цьому напрямку. Все це зумовлює необхідність виконання фундаментальних досліджень з метою створення вітчизняних антибактеріальних покриттів нового покоління на основі склоемалей та технології їх одержання.

Методом вирішення цього фундаментального завдання є введення в склоемалеву матрицю бактерицидних нанопорошків. Цс потребує розробки спеціальної технології антибактеріальних покриттів, що передбачає отримання склоемалевої матриці із запрограмованою мікроструктурою та властивостями; синтез бактерицидних нанопорошків, одержання склокомпозиційних покриттів на основі цих матеріалів. Бактерицидні порошки представляють собою керамічний порошок на основі фосфату кальцію та катіонів Ag⁺,Zn²⁺,Cu²⁺.

Бактерицидні властивості срібла відносяться до олігодинамічних. Це означає, що срібло активно діє у дуже низьких концентраціях. Руйнування мікроорганізмів відбувається в результаті утворення вільних іонів, які поглинаються на поверхні клітини й вступають у реакцію із групами SH ферментів і протеїнами.У результаті протеїни руйнуються. Срібло поводить себе по-іншому стосовно Escherichia coli і Staphylococcus aureus. Іони срібла спричиняють видалення мембрани між цитоплазмою та стінкою клітини, що призводить до появи видимого проміжку між двома складовими клітини. Мідь та цинк також проявляють оліго-динамічні властивості. Однак, у визначених концентраціях вони, по-перше, шкідливі для людей, по-друге, з огляду на бактерицидність дії не наскільки ефективні, як срібло.

Для забезпечення антибактеріальної дії емалевого покриття необхідно, щоб срібло в ньому було рівномірно розподілено, особливо в поверхневому шарі, де дія срібла характеризується найбільшим ефектом (рис.1).

Рис.1 Розподілення наночастин срібла за результатами електронної мікроскопії

 

Бактерицидні порошки були одержані методом хімічного осадження. Після реакції розчин було профільтровано та висушено. За результатами рентгенофазового аналізу синтезовані порошки в основному мали структуру на основі фосфату кальцію з катіонами, які дають антибактеріальний ефект. Структура фосфату кальцію використовується як переносник антибактеріальних катіонів металів. Склоемалі на основі фосфату кальцію мають найвищу біологічну сумісність і не проявляють токсичну дію.

Синтезований бактерицидний порошок було додано до фрит ЕСП-117 та ЕСП-5 у кількості 1 та 3 мас.% від ваги фрити. Емалевий шлікер з одержаної композиції наносили на попередньо заґрунтований металевий субстрат і випалювали за температури 820°С. Емальовані пластини було простерилізовано за 200°С протягом 2 годин в автоклаві. Колонії Escherichia coli були вирощені на бульйоні за 37°С. Розчинені бактерії разом із розчином були поміщені на дно чашок Petri таким чином, щоб шар бактерій знаходився у тісному контакті з емальованою пластиною.

Антибактеріальна активність емальованої поверхні визначається як ступінь скорочення росту бактерій на ній. Еталонні емальовані зразки проявили незначний рівень антибактеріальної активності. Високий рівень антибактеріальної активності спостерігається в усіх складах емалей з додаванням навіть 1 мас.% бактерицидного порошку. Найвищою антибактеріальною активністю характеризується емаль на основі фрити ЕСП-117 з додаванням фосфатів цинку та катіонів Ag⁺.

Одержані антибактеріальні склоемалеві покриття на основі традиційних покривних фрит із додаванням бактерицидного порошку можуть бути застосовані для захисту сталевих виробів, які використовуються в різних галузях життєдіяльності людини.

 

Текст № 7. Деякі аспекти поліпшення екологічної обстановки

вугільних регіонів