Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Исследование сорбционных свойств древесных отходов для сбора нефтепродуктов с последующей утилизацией их в виде топливных брикетов

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Исследование сорбционных свойств древесных отходов для сбора нефтепродуктов с последующей утилизацией их в виде топливных брикетов"

На правах рукописи

ФИЛИНА Наталья Александровна

ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ ДЛЯ СБОРА НЕФТЕПРОДУКТОВ С ПОСЛЕДУЮЩЕЙ УТИЛИЗАЦИЕЙ ИХ В ВИДЕ ТОПЛИВНЫХ БРИКЕТОВ

Специальность 03.02.08 - экология (в химии и нефтехимии)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 НОЯ 2011

ПЕНЗА-2011

005002568

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО "Марийский государственный техничес-й университет" на кафедре "Машиностроение и материаловедение"

Научный руководитель - доктор технических наук, доцент

Алибеков Сергей Якубович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Плохое Сергей Владимирович; доктор химических наук, профессор Ившин Виктор Павлович

Ведущая организация - Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования^азанскии национальный исследовательский технологический университет (ФГБОУ ВПО кни-

ТУ"), г. Казань.

Защита диссертации состоится 24 ноября 2011 г. в 16 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.337.02 при Пензенской государственной технологической академии по адресу: 440039, г. Пенза, пр. Байдукова / ул. Гагарина, д. 1а/11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО "Пензенская государственная технологическая академия".

Автореферат разослан 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Яхкинд М.И.

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Одной из важных экологических проблем является очистка водной поверхности от загрязнений нефтью и нефтепродуктами, приводящих к нарушению экосистем вплоть до экологических катастроф. В качестве сорбентов для утилизации нефтепродуктов в настоящее время используют синтетические, неорганические, органоминеральные и биологические сорбенты, отличающиеся по эффективности применения и экономическим затратам. В качестве эффективного, дешевого и легко утилизируемого сорбента, позволяющего впоследствии получить тепловую энергию, может быть использован древесный опил, показавший свою эффективность при ликвидации разливов нефтепродуктов на водных объектах, при сборе и удержании нефтепродуктов на нефтеперерабатывающих предприятиях.

Боны на основе опила не уступают по эффективности обычно используемым сорбентам: органоминеральным (торф), неорганическим (песок, пемза, туфы), синтетическим (полипропиленовые волокна). В то же время вопрос последующей утилизации как опила, так и бонов, загрязненных нефтепродуктами, остается важной экологической проблемой.

В связи с этим, исследование сорбционных свойств древесных отходов для сбора нефтепродуктов с последующей утилизацией их в виде топливных брикетов является актуальной задачей.

Цель работы

Установление сорбционных свойств древесных отходов для сбора разлившихся нефтепродуктов с последующей разработкой технологии их утилизации в виде топливных брикетов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Определение особенностей кинетики сорбционных явлений на границе раздела древесные отходы - нефть - вода, с использованием в качестве сорбентов березового, соснового, липового опила и их комбинаций.

2. Анализ влияния влажности опила, количества и объема сорбентов, материала бона на процессы локализации и сбора нефти и нефтепродуктов.

3. Выбор и оптимизация конструкций и размеров боновых ограждений для извлечения нефтепродуктов с различной кинематической вязкостью из пресной и морской воды.

4. Установление закономерностей процессов растекания нефтепродуктов по водной поверхности с определением математических зависимостей площади растекания пятна от времени, количества нефтепродуктов, высоты падения.

5. Выявление закономерностей процессов сорбции нефтепродуктов древесными отходами.

6. Оценка теплотворной способности и физико-механических свойств топливных брикетов.

7. Разработка технологической схемы утилизации опила, насыщенного нефтепродуктами.

Научная новизна работы:

1. Создана математическая модель процесса растекания нефтепродуктов по водной поверхности и получены зависимости, связывающие площадь пятна со временем его растекания, количеством нефтепродуктов и высотой их падения.

2. Выявлен механизм процессов сорбции соснового и березового опила в пресной и морской воде.

3. Установлены математические зависимости сорбционной способности древесных отходов от содержания в нефтешламе воды и нефти.

4. Экспериментально определены факторы, влияющие на сорбционные свойства древесных отходов при ликвидации аварийных разливов.

Практическая значимость работы:

1. Предложена технология использования древесных отходов сосны и березы в виде боновых ограждений для извлечения нефтепродуктов с поверхности воды при разливах и авариях, с последующей утилизацией их в виде топливных брикетов. Технология внедрена на ООО "Пайн".

2. Создана и внедрена в производство технологическая схема получения топливных брикетов из древесных отходов после их использования в качестве сорбентов.

3. Разработан и запатентован способ, предназначенный для проведения испытаний на различных немодифицированных и модифицированных сыпучих сорбентах (патент № 2396542 РФ, МПК G01N9/00).

4. Количественно определена теплотворная способность и физико-механические свойства брикетов из древесных отходов, пропитанных нефтепродуктами.

Достоверность полученных результатов: обеспечивается использованием современных стандартных методов исследований и обработки результатов, хорошей корреляцией с известными данными.

Достоверность теоретических положений основана на применении методов математического анализа и проведении необходимого объема экспериментов, подтвержденных статистической обработкой результатов экспериментальных исследований, выполненных в лабораторных и производственных условиях, а также патентной чистотой разработанного способа и устройства для проведения испытаний свойств сыпучих сорбентов. В процессе исследования использованы методы анализа, математического моделирования, натурного эксперимента, теории вероятностей и математической статистики.

Получены закономерности с коэффициентом корреляции от 0,91 до 0,99. Для количественного описания экспериментальных данных использовались стандартные методы и пакеты прикладных статистических программ для ПЭВМ (Microsoft Excel, Statistica 6.0, CurveExpert-1.38).

Личный вклад автора: состоит в проведении экспериментальных исследований, обработке, интерпретации и обобщении полученных результатов, а также в формулировке выводов.

Положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель процесса растекания нефтепродуктов по водной поверхности, связывающая площадь растекания пятна со временем его растекания, количеством нефтепродуктов и высотой их падения.

2. Способ проведения испытаний на различных сыпучих сорбентах разного фракционного состава при оценке их сорбционной емкости на устройстве, защищенном патентом.

3. Механизм процессов сорбции различных пород деревьев в пресной и морской воде.

4. Способ утилизации опила, насыщенного нефтепродуктами, в виде топливных брикетов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на межрегиональной научно-практической конференции "Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства: Мосоловские чтения" (Йошкар-Ола, 2005 г.); всероссийской научной студенческой конференции по естественнонаучным и техническим дисциплинам "Научному прогрессу—творчество молодых" (Йошкар-Ола, 2007 г.); научно-технической конференции Мар-ГТУ "Наука в условиях современности" (Йошкар-Ола, 2007 г.); международной молодежной научной конференции "XV Туполевские чтения" (Казань, 2007 г.); V международной научно-практической конференции "Новости научной мысли -2009". Технические науки. Серия "Энергетика" (Чехия, Прага, 2009 г); научно-технической конференции "Наука в условиях современности" (Йошкар-Ола, 2009 г.); VI международной научно-практической конференции "Актуальные проблемы современных наук". (Польша, Пшемысль, 2010 г.); научно-технической конференции "Исследования. Технологии. Инновации" (Йошкар-Ола, 2011 г.).

Основные результаты работы внедрены в ООО "Пайн" и ООО "Агентство инженерно-экологического проектирования" (г. Йошкар-Ола), и используются в учебном процессе Марийского государственного технического университета при подготовке студентов специальности 280101 "Безопасность жизнедеятельности в техносфере", что подтверждено соответствующими актами.

Публикации. Материалы диссертации изложены в 14 публикациях, в числе которых патент на изобретение и 3 статьи в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации: диссертационная работа изложена на 170 страницах, включая 60 рисунков и 47 таблицы, библиография содержит 142 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследования, раскрыты научная новизна и практическая значимость. Представлены положения, выносимые на защиту.

В первой главе проанализированы различные подходы к оценке аварийных разливов нефтепродуктов, их сбору, и утилизации древесных отходов.

Значительный вклад в изучение проблемы локализации и сбора на различных этапах внесли: Арене В.Ж., Богомольный Е.И., Каменщиков Ф.А., Воробьев В.А., Габдуллин A.M., Груздев A.A., Гумеров А.Г. и др. Показано, что существующие подходы не позволяют решить все проблемы утилизации разлившихся нефтепродуктов и древесных отходов. В соответствии с этим были сформулированы основные направления исследований.

Во второй главе исследованы процессы растекания нефти с различным содержанием парафинов (различной кинематической вязкостью) на поверхности воды в зависимости от высоты падения нефтепродуктов и количества разлившихся нефтепродуктов. Математическое моделирование процессов растекания нефтепродуктов по водной поверхности проведено с использованием EXCEL, STATISTICA 6.0, MathCad 2000 при доверительной вероятности 0,98.

Полученные зависимости площади образующегося нефтяного пятна от количества разлившейся нефти, её кинематической вязкости и времени растекания представлены на рис. 2.1.

Количество нефти, мл

а б

Рис. 2.1. Зависимость количества разлившейся нефти с кинематической вязкостью 392 мм2/с

(а) и 200 мм2/с (б) от времени растекания и площади образующегося нефтяного пятна

Как видно из рис. 2.1, кинематическая вязкость существенно влияет на площадь образующегося нефтяного пятна.

Были получены математические модели процесса растекания пятен нефти с различной кинематической вязкостью в течение 10-300 с по водной поверхности, с использованием: экспоненциального закона распределения для нефти с преобладанием тяжелых фракций:

Юс: 5 = 6910,9312Л- 2,87769 ехр (-5,52049ЛГ °'30776) (2.1)

60 с: X = 1,36-108М 3'7979ехр(-15,10877№'17971) (2.2)

6

Количество нефти, мл

180 c: S = 2322566,AN 10'282031ехр(-Ю,28203 Ш0'20816) (2.3)

300 с: S = 1,58-108Лг 2'6125exp(-14,26924iV0'15193) (2.4) для нефти с легкими фракциями с использованием экспоненциального закона распределения и косинусоидального закона:

Юс: S = 25,38908ЛГ_2'4"74 ехр(0,55386iV) (2.5)

60 с: S = 344,71313+337,26928cos(0,103378iV +8,82593) (2.6)

180 с: 5=85,99351+26,47305cos(-0,70246^ + 5,19372)-0,12187// (2.7)

300 с: 5 = 47,54568 - 23,42712cos(-2,13 64 Ш-0,99717) (2.8) где S- площадь нефтяного пятна, см2; N— количество нефти в мл.

Представленные уравнения показывают зависимости растекания нефтепродуктов по водной поверхности от количества разлитой нефти, кинематической вязкости и времени растекания. Разработанная математическая модель растекания нефтепродуктов по водной поверхности внедрена в ООО "Агентство инженерно-экологического проектирования" (г. Йошкар-Ола) для расчета времени растекания, объемов и площадей проливов и применяется для создания картографического материала раздела IIПЛАРН "Ликвидация последствий ЧС".

В третьей главе обосновывается выбор березового, соснового опила в качестве эффективного и дешевого сорбента, являющегося доступным отходом деревообработки. Изучена сорбционная способность нефтепродуктов при использовании березового, соснового опила с водной поверхности на границе раздела фаз опил-нефть-вода.

Для проведения исследований разработаны способ и устройство для проведения испытаний сыпучих сорбентов. Сущность способа заключается в изучении влияния объема и массы сыпучих сорбентов на их сорбционную способность (патент № 2396542 РФ, МПК СО 1 N9/00). Способ для испытаний проб сыпучих сорбентов применим к динамике сорбции водно-нефтяной эмульсии.

Время сорбции устанавливалось по времени расслоения водно-нефтяной эмульсии. Скорость пропускания сорбата составляла 0,4 мм/с. В ходе экспериментов определяли объемы и веса всех компонентов процесса сорбции (опила, нефтепродуктов и воды) в зависимости от их первоначальных объема и веса.

Измерения проводились с возрастающим промежутком времени между замерами по мере приближения к окончанию слива. Оценка качества сорбентов различного фракционного состава осуществлялась по сорбционной емкости и скорости поглощения нефтепродуктов и воды.

Результаты исследований (рис. 3.1, 3.2), показали, что в пресной и морской воде механизм сорбции соснового опила практически не изменяется. Сорбционная емкость березового опила в пресной воде выше, чем в морской. Изменяется механизм сорбции березового опила: в пресной воде сорбция происходит капиллярами - при этом не происходит набухание опила, а в морской воде опил набухает, т.е. поглощает жидкость оболочками клеток за счет разрушения мембран клеток морской водой.

pioo э

« 90 i 80 JS"

O 60

50 40 .10 20 10 O

г =í 9 SI;

F

1

O JO" 1145 1526 1922 2567 .»87 5023 Время, с

4 70

5

S 60 V

ra 50 O

40

30 20 10

0

Г :=0

98 59

50/ 1145 163S 2547 3387 5023 67S3

Время, с

Рис. 3.1. Зависимость сорбционной емкости опила в пресной воде от времени: (а) сосновый опил, (б) березовый опил (г - коэффициент корреляции)

е; 90

I 80

А

Ю С 60

50

40

30

20

10

0

Г =0 qc

У

ч.

/

70

¿

60

<и

А 50

О 40

30

20

10

0

=0 99' 1

/ V

/

У

/

О 60 310 1180 2195 3235 4530 6050

Время, с

45 140 500 1835 2522 3508

Время, с

а б

Рис. 3.2. Зависимость сорбционной емкости опила в морской воде от времени: (а) сосновый опил, (б) березовый опил

—•—Объем опила, мл. —*—Объем в оды, ми. —Объемнефгепродуктав, мл.

В четвертой главе представлены исследования сорбционных свойств древесного опила в зависимости от пород деревьев, фракционного состава, влажности, термической активации, количества и о&ьема сорбентов в бонах, вида материала бонов. Исследования проводили в динамическом и статическом режимах. Нефтеемкость (IV) в статических условиях вычислялась как отношение массы поглощенного нефтепродукта т„огл, г к массе сорбента тсорб, г:

т е copo

Нефтеемкость в динамических условиях рассчитывали по формуле:

(4.1)

N

I*

J

сорб

где т„„ - исходная масса нефтепродуктов, г; тепродуктов, г;

г/г (4.2)

т„т - масса несорбированных неф-

Для рассмотрения процесса в динамическом режиме в данных опытах применяли имитацию фильтра со сменной загрузкой сорбционного материала, который используют на стадии очистки воды от нефтяного загрязнения.

В статическом режиме - имитировали использование сорбентов в превентивных средствах - сорбционно-заградительных бонах, применяемых при ликвидации аварий с разливом нефти и нефтепродуктов. Нефтеемкость опила различных пород деревьев представлена на рис. 4.1.

Дальнейшие опыты проводили с березовым и сосновым опилом, поскольку они обладают большими сорбционными способностями по сравнению с липовым опилом. Кроме того, исследования показали, что после сорбции нефтепродуктами боны из липового опила тонут.

опил/березовый опил (1:1)

Рис. 4.1. Сорбционная способность опила

Для внешней оболочки бонов исследовались сорбционные способности натуральных, искусственных и синтетических материалов. Как видно из рис. 4.2, лучшим материалом для изготовления бонов являются натуральные ткани, особенно - хлопковые.

натуральные сшгетические искуссгвешые ткани ткани ткаш

Рис.4.2. Зависимость нефтеёмкости от материала внешней оболочки бонов

Натуральные ткани являются дополнительным сорбирующим веществом, их нефтеемкость составляет до 10,8 г/г. Однако использование натуральных тканей дорого и не обеспечивает требуемой долговечности и прочности бонов.

Поэтому для изготовления бонов предложено использовать синтетические ткани. Согласно исследованиям, сорбционная способность древесных отходов при использовании синтетической ткани увеличивается на 15%. В последующих опытах для внешней оболочки бонов, с опилом в качестве сорбента, использовали капроновую сетку, устойчивую к воздействию воды, нефти, бензина, масел и ультрафиолета.

Исследования показали, что при определенных размерах бонов нет необходимости в добавлении к опилу веществ, создающих дополнительную плавучесть бонам, поскольку они после насыщения нефтепродуктами обладают высокой плавучестью и сами всплывают над поверхностью воды.

Для определения оптимального размера бонов исследовалась высота подъема нефтепродуктов в опиле различных пород деревьев. Для опытов взвешенный опил формировали в боны переменного объема и насыпной плотности. При насыщении бонов нефтепродуктами последние разделяются на фракции: более тяжелые фракции нефти находятся внизу опила, визуально они более темные, выше располагаются более легкие светлые фракции. За высоту подъема нефтепродуктов принималась верхняя граница наиболее светлой фракции. Результаты исследований (рис. 4.3), показали, что максимальная высота подъема нефтепродуктов в боне, наполненном сосновым опилом, составила 70 мм, а березовым - 66 мм. Высота насыщения нефтепродуктами зависит от кинематической вязкости нефтепродуктов и не зависит от толщины слоя нефтепродуктов. Таким образом, оптимальная высота опилочных бонов составляет 70-75 мм для нефтепродуктов с кинематической вязкостью 4100 мм2/с, и 90-110 мм - для нефти с кинематической вязкостью 392 мм2/с. После полного насыщения нефтепродуктами боны таких размеров приобретают гидрофобные свойства и не тонут.

с ¡80

ь л /0 fi о

5 £ во п г-5 2.50

S 5 40 -а В.

» г зо

а

20 10

0

160 1440 2880 Время, мин

Й 120

а 110

•§" 100 я

2 90

>Л

А 80

§ 70 я

g 60

I 50

120 14402880 40 Время, мпн

а 6

Рис. 4.3. Зависимость от времени высоты подъема нефтепродуктов (а) и нефти с кинематической вязкостью 392 мм2/с (б) при сорбции нефтепродуктов опилом

Исследование зависимости нефтеёмкости соснового и березового опила от размера частиц опила и их влажности (рис. 4.4) показало, что из изученных пород деревьев луч шей сорбционной способностью обладает сосновый опил со средним размером частиц.

Влажность," о

Рис. 4.4. Зависимость нефтеёмкости опила различного фракционного состава от его влажности

—~ Сосновый опил, фракция менее 0,63 мм Березовый опил, фракция 0,63 мм

Сосновый опил, фракция 1,4 мм Березовый опил, фракция 1,4 мм

Сосновый опил, фракция 2,8 мм -#- Березовый опил, фракция 2,8 мм

С увеличением влажности опила, его нефтеемкость снижается при любой дисперсности. Особенно сильно снижается сорбционная емкость березового опила.

Для исследования нефтеёмкости опила в статическом режиме были подготовлены опытные образцы бонов с сосновым и березовым опилом. После предварительной просушки до относительной влажности 10% опил был расфасован в боны. В кюветах были приготовлены смеси из воды и нефти, имитирующие нефтяное загрязнение. Количество нефти, добавляемое в кювету, рассчитывалось таким образом, чтобы размер нефтяного пятна составлял не более 50% площади кюветы. Площадь кюветы составляла 1050 см2. В каждую из кювет поместили боны, содержащие березовый и сосновый опил.

:ос! овь ¡й о 1ИЛ г = 995 66

/

// N г ~ ).9< 77

/ / Бе >ез< вы! оп !Л

/

о ——————————————

0 200 335 502 580 1504 1541 3600

Время, с

Рис. 4.5. Зависимость нефтеёмкости опила от времени 11

Кинетика процесса сорбции, представленная на рис. 4.5, показывает, что время, необходимое для насыщения опила нефтепродуктами, составляет от 180 до 300 с, причем скорости насыщения нефтепродуктами соснового и березового опила, отличаются незначительно, а сорбционная способность соснового опила на 25% выше березового.

Исследования нефтеёмкости опила в динамическом режиме проводили в предложенной ранее сорбционной колонке. Выявлено, что хуже всего сорбционная способность у липового опила, кроме того, фильтр с липовыми опилками всплывал, поэтому липовый опил в дальнейшем не использовали.

Процесс поглощения нефти с поверхности воды сопровождается и водопог-лощением исследуемых сорбентов - березового, соснового опила и их смесей. На рис. 4.6, показано, что процесс сорбции водно-нефтяной эмульсии идет с опережением сорбции нефти.

123456789 10

номер опыта

Рис. 4.6. Поглощение воды и нефтепродуктов древесным опилом

-*- водопоглощение сосновым опилом -*- водопоглощение березовым опилом -»- нефтепоглощение сосновым опилом нефтепоглощение березовым опилом

-*-: водопоглощение сосновым: березовым опилом, 1:1 нефтепоглощение сосновым: березовым опилом, 1:1

Были проведены исследования по увеличению сорбционной способности соснового опила, т.е. предварительно подвергнутого термической активации (сосновые опилки выдержали в течение часа в муфельной в печи при 1=120°С), которая показала, что при полном удалении влаги из опила, его сорбционная способность увеличивается на 20% (рис. 4.7).

Было установлено, что нефтеемкость опила растет с уменьшением влажности древесных опилок. Нефтеемкость соснового опила в нашем случае составляет 4,3-5,2 г/г, а березового - 3-4,5 г/г, т.е. её можно рассматривать как экономически выгодную.

Дальнейшей целью наших исследований было выявление статистических закономерностей процесса сорбции нефтепродуктов в зависимости от температуры нагрева древесного опила.

О 10 19 40 50

Влажность опила, %

Рис. 4.7. Зависимость нефтеемкости опила от его влажности

Данные были промоделированы в программной среде Curve Expert-1.38 и представлены в табл. 4.1, где t - температура нагрева древесной фракции, °С; д -степень обугливания, %; и - толщина нефтяной пленки, мм; е - нефтеемкость сорбента, кг/кг; v, - содержание в нефтешламе воды, % масс; v„ - содержание в нефтешламе нефти, % масс.

Табл. 4.1

Бинарные отношения между факторами

№ факторной связи Уравнение факторной бинарной связи Коэффициент корреляции

1 и, = 100exp(-0,072877Ei92523) + l,57927Ei,2944exp(-0,57777E) + 6,40019 0,9998

2 £ = 0,010586ехр(0,080414'11,'а>оз5:") + 0,012838 v3-20044ехр(-0,143 Зб^'0000687 ) 0,9997

3 и, =58,39057exp(-8,0753S3-10'5Tl-73M,)+ 0.0048301T 13"п ехр(-0,026451Т°-,и6!) 0,9985

4 Г = -273 + 33,63281£'1,72692 + 19,42249£10,'",2e;tp(-3,138136£) 0,9985

5 Е = 1,68092-10-,2T!DB2J ехр(-0,00 Ю395Т'М4") + 2,62192 0,9973

6 v, = 105,55291ехр(-0,00033228^'*"")- 2,53178 ■10-3•v2'■Ш22exp(-0,47349^'1,,'o°2"°,) 0,9958

7 f = 6,66565- Ю-14 i"12,033*4 ехр(-7,27285Г 0,27945) 0,9949

8 7" =-960122,27«p(-0,15470i'„) + 5,63899 •10'v[6'l2sffieip(0,15739v'|'00®4675) 0,9947

9 Е = 0,20076fo,2'566exp(0,084713.;)+ 2,55078 0,9929

10 v„ = 9,33686 ехр(-0,0106306 h) + 5.55110 hl2,s4"2exp(-0,0016241h3,!"346) 0,9912

11 vh = 32828000£3'05"31 exp(-13,78609EW"73) 0,9852

12 = 711,26678 exp(-1,35125v|u'542) - 2,09806 • ю-6exp(-55,290454i/°'46368) 0,9770

13 E - 6,00444 •10'"0v 1810358 -exp(-16,52278w ',000°'25)cos( +0,90925) 0,9597

Бинарные отношения между факторами дают шесть факторных связей 1,2,6,11,12 и 13. Факторный треугольник представляет соотношение зависимостей нефтеемкости сорбента от содержания в нефтешламе воды и нефти.

Установлено, что содержание воды в нефтешламе с увеличением температуры нагрева сорбентов в сравнении с воздушно-сухим древесным опилом сначала резко снижается, а затем изменяется незначительно. Начиная со 120±5°С сосновый опил буреет, при 130±5°С - начинается пиролиз и при 135±5°С - обугливается. Черный углерод характеризуется низкой сорбцией воды и стабильно высокой сорбционной емкостью нефтепродуктов.

Для исследований по определению теплотворной способности опила сжигались образцы соснового, березового опила и древесных гранул, а также опил, пропитанный нефтепродуктами. Сжигание проводилось по ГОСТ 12.1.044-89 в камере прибора ОТМ - установке для определения группы трудногорючих и горючих твердых веществ и материалов. Для испытания готовили мешочки прямоугольной формы длиной (60±1) мм, шириной (10±1) мм, высотой (150±3) мм, в которые помещали (90±1) см3 вещества. Мешочки делали из стеклоткани толщиной 0,10-0,15 мм, швы сшивали металлическими скрепками. Подготовленные образцы выдерживали в вентилируемом сушильном шкафу при температуре (60±5) °С не менее 20 ч, затем охлаждали до темпералуры окружающей среды, не вынимая их из шкафа. Результаты испытаний, обработанные в программе Curve Expert-1.38, представлены на рис. 4.8-4.12.

Рис. 4.8. Зависимость температуры горения Рис-4-9- Зависимость температуры горения березового опила от времени березового опила, пропитанного нефтепро-

дуктами в течение 48 часов, от времени

8-30.0*1131» Г>Ф.М4ШМ

Рис 4.11. Зависимость температуры горения Рис. 4.10. Зависимость температуры горения соснового опила, пропитанного нефтепродук-соснового опила от времени тамн в течение 48 часов, от времени

8 ■40.1*351699

г ■ о.иииоз

1«.* М7.« 421.0 $70.* 712.1 »3.1

,1С

Рис. 4.12. Зависимость температуры горения древесных гранул от времени

Проведенные испытания показали, что максимальная температура отходящих газообразных продуктов горения березового и соснового опила, древесных гранул составляет 500±5°С, опила, пропитанного нефтепродуктами - 600±5°С. При изменении температуры от 600 до 500±5°С в течение нескольких минут наблюдается высокое пламя, которое уменьшается при достижении 350±5°С и исчезает при 200±5°С. Далее процесс переходит в стадию тления.

При сжигании образцов с березовым и сосновым опилом масса образовавшейся золы составляет 0,44 % и 0,98 % от первоначальной массы образца; опила, пропитанного нефтепродуктами, - 1,58 % и 0,93 % соответственно. Процесс горения древесных гранул после выключения горелки продолжается дольше в 1,3 раза, чем горение опилок. Это связано с высокой удельной плотностью древесных гранул (1400 кг/м3), по сравнению с плотностью соснового (500 кг/м3) и березового (630 кг/м3) опила.

Экспериментальные данные процесса горения сопоставляли с расчетными данными по модели, разработанной в программной среде Curve Expert-1.38 с использованием экспоненциального закона распределения. Для березового опила:

г = 49,1588т0'5"28 ехр(-0,00046115г''40507). (4.3)

Для березового опила с нефтепродуктами:

/ =384,32651ехр(0,00357г)-0,00074ги81°5, (4.4)

где t - температура отходящих газообразных продуктов горения материала, °С; г - время горения, с.

Для соснового опила:

t = 5,Ю447г10""'ехр(-0,00049888т1,42531 )• (4.5)

Для соснового опила с нефтепродуктами:

/ = -2107,20115г~°'89843 ехр(0,007548т) + 714,81276. (4.6)

Для древесных гранул:

I = 254,84033ехр(~1.57499г164785) + 9.55228г'6'88'7 exp(-0,0076768ruo'88). (4.7) Моделирование результатов скорости самостоятельного горения образцов проводили согласно:

(4.8)

'«1='™, exp^r,""), t^asf'eM-asf6)' (4-9)

где <Гос - переменная во времени температура самостоятельного горения, убывающая от максимальной температуры после выключения горелки, °С; - первая составляющая закономерности динамики температуры в процессе остывания прибора ОТМ без учета температуры самостоятельного горения образца, °С; 'госг ~ вторая составляющая закономерности динамики температуры самостоятельного горения горючих веществ образца, без учета остывания камеры прибора ОТМ после выключения газовой горелки, °С; г" - переменное время остывания прибора и самостоятельного горения образца, начиная от максимально достигнутой температуры перед выключением горелки, в пределах изменения osr,ocsrec до конечной температуры в 200 °С на приборе ОТМ по результатам измерений, с; т" - экспериментальное время остывания прибора ОТМ, с;

w > °i ■■■■"б ~ параметры формулы, которые определяются после моделирования по экспериментальным данным, при этом каждый параметр имеет содержательный смысл:

w — максимальная температура отходящих газообразных продуктов горения материала образца перед отключением газовой горелки, °С; а, - активность остывания камеры прибора ОТМ; а2 - интенсивность остывания камеры прибора ОТМ; <з, - активность изменения второй составляющей закономерности динамики температуры самостоятельного горения горючих веществ образца; а — ин-

16

тенсивность снижения температуры самостоятельного горения горючих веществ образца; а5 - активность экспоненциального спада (гибели) температуры горения с течением времени после отключения газовой горелки; а6 - интенсивность экспоненциального спада температуры горения с течением времени после отключения газовой горелки.

Теплоту сгорания опила, просушенного в течение суток и пропитанного нефтепродуктами, определяли по формуле:

в=~

100

(4.10)

где <2 - теплота сгорания смеси; тс - процентное содержание компонентов в смеси; <2? - низшая теплота сгорания, МДж кг1 = 41,87 МДж/кг-для нефтепродуктов, (¿1 = 13,8 МДж/кг - для древесины).

Результаты испытаний теплоты сгорания опила, обработанного бензином марки Аи92, определялись с учетом теплоты его сгорания <2% = 43,641 МДж/кг и опила <2рн =13,8 МДж/кг, соответственно. Древесные гранулы из-за высокой плотности лучше удерживают бензин и хуже - нефтепродукты, в то время как из древесного опила бензин быстро испаряется, а нефтепродукты хорошо удерживаются. Как показано на рис. 4.13, теплота сгорания опила, пропитанного нефтепродуктами, по сравнению с чистым опилом увеличилась в 2,5 раза.

Чистый опил

Опил, пропитанный Опил, обработанный нефтепродуктами бензином марки Аи92

□ Березовый опил ШСоеновый опил ШДревесные гранулы

Рис. 4.13. Зависимость теплоты сгорания от материала образцов

Установлено, что древесные отходы, пропитанные нефтепродуктами, представляют собой композиционный состав, в котором за счет капиллярно-структурной организации смеси происходил наиболее полный и эффективный процесс пиролиза до образования золы, что приводит к возрастанию теплоты сгорания смеси. Топливо в смеси с предварительно обожженной древесиной горит

быстрее, чем необожженная древесина, в процессе его сгорания образуется меньше дыма и сажи, ему сообщается гидрофобность при хранении.

В пятой главе предложена технология изготовления брикетов из древесного опила, насыщенного нефтепродуктами, для последующей утилизации в качестве топлива с повышенной теплотой сгорания. Предложено холодное прессование брикетов, отличающееся от существующих в настоящее время тем, что необходимость в связующих и в высокой температуре прессования отпадает.

Результаты экспериментов показали, что топливные брикеты при прессовании при комнатной температуре с влажностью более 10% для березового и 12% -для соснового опила плохо удерживают форму. Поэтому был предложен состав брикета: древесные опилки (с влажностью 10-12) - 75-80 масс. % и нефтепродукты - 25-20 масс. %. Данное содержание нефтепродуктов не приводит к их выдавливанию при прессовании давлением до 240 МПа. При более высоком содержании нефтепродуктов и влаги брикеты плохо хранятся - плесневеют при комнатной температуре в течение 12-13 дней.

Опробованы две технологии получения брикетов: на гидравлическом и шне-ковом прессах.

По первой технологии прессование брикетов из смеси опила лиственных и хвойных пород древесины, как чистого, так и пропитанного нефтепродуктами, проводилось на гидравлическом прессе П-50. Насыпная масса опила, составляла 160-220 кг/м3, насыпная масса брикетов - 460 кг/м3.

Результаты экспериментов по изучению физико-механических свойств прессованного чистого и пропитанного нефтепродуктами древесного опила, представлены на рис. 5.1.

т 1,4 sU

•Ь 1.2

Ö 1 2 0,9

J5 0,7

И 0,6

0,5 0,4

Г =0 394

/

Р о

/1 / S

) //

/ /

О

/

/

? 1,4 £ 1,3

■SÜ

г 1,1

в 0,9 §0,8 5 0,7 0,6 0,5 0,4

г =

А —

Г" ч

* <

г'

16 24 48 80 119159 199223239279 Давление МПа

16 24 48

119 159 199 239 279 Давление МПа

а б

Рис. 5.1. Изменение плотности соснового (а) и березового (б) брикета в зависимости от давления прессования

-•-чистый опил опил, пропитанный нефтью

-•-опил, пропитанный нефтепродуктами

Из данных рис. 5.1 следует, что при малых давлениях прессования плотность меняется линейно, пропорционально зависит от давления, при давлении

выше 159 МПа частицы опила сближаются настолько, что в брикете возникают напряжения, которые препятствуют дальнейшему увеличению плотности. Опил, пропитанный нефтепродуктами, характеризуется большей прочностью. Прессование брикетов из опила одной породы древесины позволяет получить более прочные однородные брикеты. Оптимальная фракция опилок 1-3 мм.

Брикеты цилиндрической формы (высота 15 мм и площадь круга -125 мм2), полученные при прессовании давлением 10 т, испытывались на изгиб. Прочность на изгиб брикетов из опила чистого и пропитанного нефтепродуктами составила: для березового опила - 3 кгс и 4,5 кгс, а для соснового - 2,6 кгс и 2,8 кгс, соответственно. Плотность сосновых брикетов, пропитанных нефтепродуктами, выше, чем у березовых, в то время как березовые брикеты значительно прочнее на изгиб, чем сосновые.

Кора, присутствующая в опилках в количестве до 5 об. %, что соответствует ее наличию в опиле после распиловки круглого товарного леса, на качество прессованного брикета практически не оказывает влияния.

По второй технологии композиционная формовочная масса из опила и нефтесо-держащих отходов получается методом непрерывного экструдирования на шне-ковом прессе. Использовали шнековый пресс со следующие характеристиками: производительность - 1,5-2,5 т/ч; мощность-5,5 кВт; габаритные размеры (длина х ширина х высота) - 3x0,7x0,7 м; масса - 250 кг.

Плотность получаемых брикетов составляет 1,2-1,3 г/см3. Форма образующихся брикетов определяется пресс-формой, которая позволяет получить брикеты цилиндрической формы, диаметром 40 мм. Высота цилиндров зависит от приложенного давления, и составляет 9-15 мм. Удельная рабочая теплота сгорания брикетов составляет 35-45 МДж/кг.

Таким образом, холодное брикетирование на гидравлическом прессе позволяет получить такие же брикеты, как и на шнековом прессе.

Предложенная технологическая схема получения топливных брикетов из древесных отходов после их использования в качестве сорбентов внедрена на предприятии ООО "Пайн".

Методика утилизации отработанного сорбента внедрена в ООО "Агентство инженерно-экологического проектирования" и применяется в разделах 3.1.2. "Технологии и способы сбора разлитой нефти и нефтепродуктов и порядок их применения" и 3.2. "Восстановительные мероприятия" ПЛАРН.

Выводы:

1. Построена математическая модель процесса растекания нефтепродуктов по водной поверхности с установлением зависимостей, связывающих площадь растекания пятна от времени его растекания, количества нефтепродуктов и их высоты падения.

2. Разработано устройство для изучения в статическом и динамическом режимах процессов сорбции нефтепродуктов древесным опилом различных пород

деревьев. Предложен способ для проведения испытаний на различных сыпучих сорбентах разного фракционного состава при оценке их сорбционной емкости.

3. Установлено, что очистка поверхности воды от пленки нефти заключается в разделении фаз, происходящем за счет избирательной смачиваемости капиллярной структуры сорбента на границе раздела трех фаз (вода - нефтепродукты -древесный сорбент). Выявлено, что сосновый опил, благодаря более развитой капиллярной струюуре, обладает большей нефтеемкостью (85%) по сравнению с березовым (60%) и липовым (40%).

4. Выявлено, что оптимальная высота бонов для нефтепродуктов с кинематическая вязкостью 4100 мм2/с составляет 70-75 мм, а для нефти с кинематической вязкостью 392 мм2/с - 90-110 мм. В качестве материала для оболочки бонов предложена износостойкая капроновая сетка. Сорбционная способность древесных отходов при использовании синтетической ткани увеличивается на 15%.

5. Установлены математические закономерности сорбционной способности древесных отходов в зависимости от содержания в нефтешламе воды и нефти. Нефтеемкость соснового опила в нашем случае составляет 4,3-5,2 г/г, а березового - 3-4,5 г/г, т.е. её можно рассматривать как экономически выгодную.

6. Предложена технология гидравлического и шнекового брикетирования, как чистых древесных отходов, так и пропитанных разлившимися нефтепродуктами, обеспечивающая прочность на изгиб брикетов: из березового опила - 3 кгс и 4,5 кгс, а из соснового - 2,6 кгс и 2,8 кгс, соответственно. Плотность сосновых брикетов, пропитанных нефтепродуктами, выше, чем у березовых, в то время как березовые брикеты значительно прочнее на изгиб, чем сосновые.

7. Установлено сжиганием брикетов на установке ОТМ, что теплота сгорания соснового и березового опила, пропитанного нефтепродуктами, в 2,5 раза выше, чем чистого. Теплота сгорания древесных гранул, обработанных нефтепродуктами, выше в 1,3 раза по сравнению с чистыми.

8. Доказана эффективность опилочного сорбента в качестве дешевого материала для очистки водных поверхностей от аварийных разливов нефти. Степень очистки воды от нефтепродуктов фильтрами со сменной загрузкой сорбционного материала достигает для соснового опила 98-99%, для березового - 99%. Образующиеся в результате сорбции нефтяные плавучие конгломераты можно использовать для изготовления топливных брикетов. Таким образом, процесс очистки водных объектов от нефтяных загрязнений представляет собой безотходную технологию, позволяющую получить топливные брикеты.

Основные публикации по теме диссертации

в изданиях, рекомендованных ВАК России:

1. Филина, H.A. Исследования по определению теплотворной способности древесного опила и гранул, пропитанных нефтепродуктами [Текст] / H.A. Филина, С.Я. Алибеков // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия Энергетика. Вып. 13. - 2010. - № 14 (190). - С. 24-29.

2. Филина, H.A. Технология утилизации древесных и нефтесодержащих отходов с целью получения тепловой энергии [Текст] / H.A. Филина, С.Я. Алибеков II Безопасность жизнедеятельности. - 2010. - № 10. - С. 32-37.

3. Алибеков, С.Я. Изучение физико-механических свойств брикетов [Текст] / С.Я. Алибеков, H.A. Филина // Научно-технический вестник Поволжья. — 2011.— №4.-С. 93-96.

в других изданиях и материалах конференций:

4. Филина, H.A. Нефтеемкость сорбента из углистой массы от содержания в нефтешламе воды и нефти [Текст] / H.A. Филина, П.М Мазуркин // Успехи современного естествознания: Научно-теоретический журнал. Академия Естествознания. - Москва. - 2011. - № 6. - С. 34-38.

5. Филина, H.A. Мониторинг аварийных разливов нефти [Текст] / H.A. Филина, П. М Мазуркин // Современные наукоёмкие технологии. - Пенза. — 20II.— №3.-С. 62-67.

6. Филина, H.A. Древесные и нефтесодержащие отходы как источники тепловой энергии [Текст] / H.A. Филина, С.Я. Алибеков // Новости научной мысли -2009: Материалы V международной научно-практической конференции. Технические науки. Серия "Энергетика". - Прага: Издательство "Образование и наука", 2009. - С. 49-51.

7. Филина, H.A. Факторный анализ очистки водной поверхности от нефтепродуктов углистой массой [Текст] / H.A. Филина, С.Я. Алибеков // Актуальные проблемы современных наук: Материалы VI международной научно-практической конференции. Технические науки. Серия "Энергетика". - Пшемысль, Польша: Издательство "Образование и наука", 2010. - С. 84-87.

8. Филина, H.A. Использование древесных и растительных отходов в качестве топлива [Текст] / H.A. Филина, С.Я. Алибеков // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства: Мосоловские чтения: Материалы межрегиональной научно-практической конференции. - Йошкар-Ола: Map. гос. ун-т, 2005. - Вып. 7. - С. 374-377.

9. Филина, H.A. Пути повышения эффективности использования отходов деревообрабатывающих производств [Текст] / Филина H.A., Алибеков С.Я. // Научному прогрессу творчество молодых: сборник материалов Всероссийской научной студенческой конференции по естественнонаучным и техническим дисциплинам. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2007. - С. 110

10. Филина, H.A. Эффективное использование древесных отходов [Текст] / Филина H.A., Алибеков С.Я. // Наука в условиях современности: Сборник статей студентов, аспирантов, докторантов и ППС по итогам научно-технической конференции МарГТУ в 2007 г. / Под общ. ред. проф. В.А. Иванова. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2007. - С. 150-152.

11. Филина, H.A. Использование древесных отходов [Текст] / Филина H.A. // XV Туполевские чтения: Материалы Международной молодежной научной конференции. Том 1. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2007. - С.423-425.

12. Филина, H.A. Древесные и нефтесодержащие отходы как источники тепловой энергии [Текст] / Филина H.A., Алибеков С.Я. // Наука в условиях современности: сборник статей профессорско-преподавательского состава, докторантов, аспирантов и студентов по итогам научно-технической конференции МарГТУ в 2009 г. / Под общ. ред. проф. В.А. Иванова. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2009.-С.109-111.

13. Филина, H.A. Мониторинг аварийных разливов нефти по водной поверхности [Текст] / Филина Н.А // Исследования. Технологии. Инновации: Сборник статей профессорско-преподавательского состава, докторантов, аспирантов и студентов МарГТУ по итогам научно-технической конференции в 2011 г. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2011. - С. 340-342.

14. Патент № 2396542 Российская Федерация, МПК G01N9/00. Способ и устройство для испытаний проб сыпучих сорбентов [Текст] / Филина H.A., Ма-зуркин П.М.; заявитель и патентообладатель Марийский гос. тех. университет. -№ 2008142698/28; заявл. 27.10.2008; опубл. 10.08.2010, Бюл. № 22. - 13 с.

Компьютерная верстка Д.Б.Фатеева, Е.В.Рязановой

Сдано в производство 20.10.11. Формат 60x84 '/16 Бумага типогр. №1. Печать трафаретная. Шрифт Times New Roman Суп Уел печ. л. 1,34. Уч.-изд. л. 1,35. Заказ № 2078. Тираж 100.

Пензенская государственная технологическая академия. 440605, Россия, г. Пенза, пр. Байдукова/ ул. Гагарина, 1'/11.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Филина, Наталья Александровна

Введение.

Глава I. Аналитический обзор.

1.1. Современное состояние топливно-энергетического комплекса Республики Марий Эл.

1.2. Виды отходов деревообрабатывающих предприятий

Республики Марий Эл.

1.3. Оценочные характеристики эффективности использования биомассы леса в Республике Марий Эл.

1.4. Экологическое воздействие нефтепродуктов на окружающую среду.

1.5. Экологическое воздействие древесных отходов на окружающую среду.

1.6. Современная технология утилизации отходов нефтепродуктов.

1.7. Превентивные средства для защиты окружающей среды от загрязнения нефтью и нефтепродуктами.

Глава II. Мониторинг состояния растекания нефтепродуктов по водной поверхности.

Глава III. Методика эксперимента.

3.1. Определение фракционного состава древесных отходов.

3.2. Исследование нефтеемкости древесных опилок в статическом и динамическом режимах.

3.3. Применение древесных отходов в качестве сорбентов для сбора нефтепродуктов.

3.4. Метод активации древесных опилок.:.

3.5. Исследование теплотворной способности древесных отходов.

Глава IV. Экспериментальные исследования по утилизации отходов деревообработки.

4.1. Исследование физико-химических свойств древесных опилок.

4.2. Исследование сорбционной способности древесных отходов.

4.3. Математическая обработка результатов экспериментов.

4.4. Влияние активации древесных отходов на их сорбционную способность.

4.5. Исследование по определению теплотворной способности.

4.5.1. Состав древесины.

4.5.2. Технический и элементарный анализ.

4.5.3. Влажность и теплотворная способность отходов.

4.6. Определение теплотворной способности древесных отходов, пропитанных нефтепродуктами.

Глава V. Технология изготовления топливных брикетов.

5.1. Технологическая схема утилизации древесного опила.

5.2. Физико-механические свойства топливных брикетов.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Исследование сорбционных свойств древесных отходов для сбора нефтепродуктов с последующей утилизацией их в виде топливных брикетов"

Актуальность темы. Одной из важных экологических проблем современного мира является очистка водной поверхности от загрязнений нефтью и нефтепродуктами. Такие загрязнения нарушают экосистемы вплоть до экологических катастроф, последствия которых могут быть губительны для всего живого. Нефть является продуктом длительного распада и очень быстро покрывает поверхность вод плотным слоем нефтяной пленки, которая препятствует доступу воздуха и света. Предотвратить последствия разлива нефтепродуктов можно только оперативными и эффективными мероприятиями.

В качестве сорбентов для утилизации нефтепродуктов, используют синтетические, неорганические, органоминеральные и-биологические сорбенты. Одни из них дорогие, а другие требуют дополнительных затрат при утилизации. Поэтому в качестве эффективных дешевых сорбентов может быть использован древесный опил, который показал свою эффективность при ликвидации аварий, связанных с разливом нефтепродуктов на водных объектах, для улучшения экологической ситуации на нефтеперерабатывающих предприятиях, для сбора и удержаниянефтепродуктов. Использование древесных отходов в качестве сорбентов для нефтепродуктов в-виде боновых конструкций позволяет удержать нефтяные пятна от расползания по поверхности воды. Боны на основе опила не уступают по эффективности обычно используемым сорбентам: органоминеральным (торф), неорганическим (песок, пемза, туфы), синтетическим (полипропиленовые волокна).

Вопрос утилизации как опила, так и бонов, загрязненных нефтепродуктами, является важной экологической задачей. Предлагаемая технология позволяет эффективно собирать разлившиеся нефтепродукты опилочными бонами с последующей их утилизацией и получением тепловой энергии. Энергетическое использование древесного опила, в том числе насыщенного нефтепродуктами, можно рассматривать как дешевую альтернативу традиционным видам топлива, поскольку древесный опил является отходом.

Экологическая политика в сфере энергообеспечения предусматривает: стимулирование производства и потребления топлива и энергии технологиями, улучшающими здоровье населения и состояние окружающей среды; вовлечение в топливно-энергетический баланс возобновляемых источников энергии и отходов производства в целях уменьшения негативного влияния энергетической деятельности на окружающую среду и сохранения потенциала невозобновляемых энергоресурсов для будущих поколений.

Экономически выгодно техническое перевооружение проводить с сохранением, по возможности, существующих элементов установки с обязательным повышением экологических показателей' оборудования на базе новых методов, прогрессивных конструктивных решений и экологически чистых видов топлива. В-настоящее время использование биотоплив в электроэнергетике занимает менее 2 % и не может решить,проблемы защиты-окружающей среды (ОС) от выбросов вредных веществ в масштабах всей страны. Однако применение биотоплив там, где это1 возможно, вместо'невозобновляемых первичных энергоресурсов (ПЭР) является обязательным элементом совершенствования.топливно-энергетического комплекса (ТЭК).

Республика Марий Эл (РМЭ) обладает и большими, запасами неконди-ционнь1х отходов, лесопромышленного комплекса (ЛПК). На 2010 г. оценка общего запаса древесины - 136-млн. м3, доли гарей от общей площади лесов - 0,167 %, доли вырубок - 1,51 %. В возрастной структуре лесов большую часть представляют молодняки (46,4 %) и средневозрастные насаждения (31,8 %). На долю приспевающих лесов приходится 9,2 %, спелых и перестойных - 12,6 %. Около 60 % от площади-спелых и перестойных древостоев пригодно к эксплуатации [124].

Многие традиционно лесопромышленные регионы России столкнулись с довольно непонятным феноменом — экономически доступного леса становится все меньше, и это на фоне значительного фактического недоиспользования расчетной лесосеки.

Свыше 50 % расчетной лесосеки используется в 7 регионах: Республика Чувашия - 72 %; Республика Карелия - 66,1 %; Владимирская область - 60,3 %; Курганская область - 56,2 %; Калининградская область -56,1 %; Ульяновская область - 55,8 %; Ленинградская область - 54,2 %; Республика Марий Эл - 50,1 % [124].

Отходы лесосек часто не находят применения в народном хозяйстве и вывозятся на свалки и отвалы, где, разлагаясь, наносят существенный вред ОС. Поэтому с экологической ^экономической точек зрения наиболее целесообразно использовать некондиционные древесные отходы и гидролизный лигнин в качестве энергетического топлива:

Древесина является самым древним видом топлива, но проблема эффективного сжигания древесных отходов до сих пор остается актуальной во всем мире. Это связано в основном, с тем, что они относятся к низкосортным» видам топлива с высокой'влажностью (до 85 %), низкой теплотой сгорания и неоднородным фракционным составом. Годролизный лигнин (отходы микробиологической промышленности) имеет более равномерный фракционный состав, но также характеризуется высокой- влажностью (до > 75 %) и низкой теплотойхгорания [21].

Для утилизации древесных отходов используются топки скоростного горения с зажатым слоем системы проф. В.В. Померанцева, которые установлены на многих предприятиях ЛПК. Эти топки, были разработаны для сжигания топливной щепы в смеси с опил ом (до 50 %) при относительной влажности биотоплива до 55 % [111]. Сегодня они вынуждены работать на непроектном топливе (опилках или смеси опилок с корой), что явилось главной причиной значительного снижения их технико-экономических и экологических показателей. В настоящее время отечественной промышленностью не выпускается достаточно надежных и эффективных топочных устройств для сжигания различных видов древесных отходов (или их смеси) неоднородного фракционного состава и с высокой влажностью.

Топливно-энергетический комплекс является важнейшей составляющей экономики Республики Марий Эл, обеспечивающей жизнедеятельность всех отраслей и во многом определяющей формирование основных финансово-экономических показателей развития республики.

В этой связи актуальной является разработка технологии утилизации древесных отходов, насыщенных нефтепродуктами.

Целью работы является установление сорбционных свойств древесных отходов для сбора разлившихся нефтепродуктов с последующей разработкой технологии их утилизации в виде топливных брикетов.

Объект исследования - древесные отходы, предназначенные для сбора разлившихся нефтепродуктов с водной поверхности и последующей их утилизации.

Предмет исследования — кинетические зависимости процессов сорбции нефтепродуктов древесными отходами и их теплотворная способность.

Методы исследования. Методика исследований основана на применении современных методов и« измерительных приборов. Теоретические исследования выполнялись на основе известных законов механики жидкости и методов' математического моделирования. В работе использовался комплекс методов исследования, включающий теоретические изыскания, лабораторные и натурное моделирование, системный подход к анализу материалов, полученных автором в результате исследований.

Научная новизна исследований:

1. Создана математическая модель процесса растекания нефтепродуктов по водной поверхности и получены зависимости, связывающие площадь пятна со временем его растекания, количеством нефтепродуктов и высотой их падения.

2. Выявлен механизм процессов сорбции соснового и березового опила в пресной и морской воде.

3. Установлены математические зависимости сорбционной способности древесных отходов от содержания в нефтешламе воды и нефти.

4. Экспериментально определены факторы, влияющие на сорбционные свойства древесных отходов при ликвидации аварийных разливов.

Практическая значимость исследования

1. Предложена технология использования-древесных отходов сосны и березы в виде боновых ограждений для извлечения нефтепродуктов- с поверхности воды при разливах и авариях, с последующей утилизацией их в виде топливных брикетов. Технология внедрена на 000 «Пайн».

2. Создана и внедрена в производство технологическая схема получения топливных брикетов из древесных отходов после их использования в качестве сорбентов.

3. Разработан и запатентован способ; предназначенный для проведения испытаний на различных немодифицированных и модифицированных сыпучих сорбентах (патент № 2396542 РФ, МИК О0Ш9/00).

4. Количественно определены теплотворная способность и> физико-механические свойства брикетов»из. древесных отходов, пропитанных нефтепродуктами.

Реализация результатов работы

Основные результаты работы внедрены в ООО «Пайн» и ООО «Агентство инженерно-экологического проектирования» (г. Йошкар-Ола), что подтверждено соответствующими актами.

Результаты,работы используются в учебном процессе Марийского государственного технического университета при подготовке студентов специальности 280101 по дисциплине «Безопасность в чрезвычайных ситуациях», «Безопасность жизнедеятельности», «Теория горения и взрыва», что также подтверждено актом.

Апробация. Основные результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на межрегиональной научнопрактической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства: Moco-ловские чтения» (Йошкар-Ола, 2005 г.); всероссийской научной студенческой конференции по естественно-научным и техническим дисциплинам «Научному прогрессу - творчество молодых» (Йошкар-Ола, 2007 г.); научно-технической конференции МарГТУ «Наука в условиях современности» (Йошкар-Ола, 2007 г.); международной молодежной научной конференции «XV Туполевские чтения» (Казань, 2007 г.); V международной научно-практической конференции «Новости научной мысли - 2009». Технические науки. Серия «Энергетика» (Чехия, Прага, 2009 г.); научно-технической конференции «Наука в условиях современности» (Йошкар-Ола, 2009 г.); VI международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы современных наук» (Польша, Пшемысль, 2010 г.); научно-технической конференции «Исследования. Технологии. Инновации» (Йошкар-Ола, 2011 г.).

Публикации. Материалы диссертации изложены в 14 публикациях, в числе которых патент на изобретение и 3 статьи в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК.

Заключение Диссертация по теме "Экология (по отраслям)", Филина, Наталья Александровна

ВЫВОДЫ'

Г. Изучен механизм процессов сорбции различных пород деревьев в пресной и- морской воде. Установлено, что очистка поверхности воды от пленки нефти заключается в. разделении фаз, происходящей за счет избирательной смачиваемости капиллярной структуры сорбента на границе раздела*трех, фаз-(вода - нефтепродукты«- древесный сорбент). Выявлено,» что сосновый опил благодаря более развитой капиллярной-структуре обладает большей нефтеемкостью (85 %) по сравнению с березовым (60 %)?и-липовым (40 %).

2. Установлены оптимальные размеры бонов для извлечения нефтепродуктов с различной кинематической вязкостью из пресной и морской воды с применением сорбентов в- статических режимах. Испытаны натуральные, искусственные и синтетические ткани в качестве материалов для оболочек бонов.

3. Построены математические модели сорбционной способности древесных отходов от содержания в нефтешламе воды и нефти.

4. Составлена математическая модель процесса горения.

5. Сжиганием брикетов на установке ОТМ* показано, что теплотворная способность опила, пропитанного! нефтепродуктами, в 2,5 раза выше, чем чистого.

Глава V. Технология изготовления топливных брикетов 5.1. Технологическая схема утилизации древесного опила^

Для утилизации нефтяного конгломерата, образованного при очистке водной поверхности от нефтяного загрязнения, была предложена технология изготовления*брикетов из древесного опила, насыщенного нефтепродуктами.

Технологическая схема утилизации опила, насыщенного нефтешламами, позволяет не только утилизировать древесный отход лесопромышленного комплекса, но и получать топливо с повышенной теплотой сгорания.

Технологическая схема брикетирования древесных отходов включает в себя брикетирование древесной массы [8, 19; 21].

Брикеты.- спрессованные изделия цилиндрической, прямоугольной или любой другой формы, их длина 100-300 мм (не должна превышать пятикратный их диаметр). Брикетированию^ подвергаются только-мелкодисперсионные древесные частицы (размер частиц не более 5-7 мм) с влажностью не более 12-15 % (в отдельных случаях - до 20 %) [142].

В основе технологии производства древесных топливных брикетов лежит процесс прессования^ мелко измельченных отходов древесины (опилок) под высоким давлением при нагревании', связующим элементом является лигнин, который содержится в^ клетках растений. Брикеты получаются прямым прессованием на гидравлическом или механическом прессе. Кроме того, можно использовать метод шнекового прессования, когда продукция выходит непрерывно (как в мясорубке).

Отходы лесозаготовки, лесопиления^ и деревообработки, как правило, громоздки, обладают низкой насыпной плотностью, содержание влаги в них неравномерно и, соответственно, теплотворная способность различная (таблицы 5.1, 5.2). В'процессе брикетирования происходит увеличение плотности брикета до 900-1100 кг/ куб.м. При влажности 10-12 % брикеты имеют теплотворную способность 3500-4500 ккал/кг. При прессовании объем древесных отходов сокращается в 2-7 раз. Теплотворная способность брикетов по сравнению с древесными отходами возрастет в 2-3 раза и приближается к теплотворности каменного угля.

Брикетирование древесины в большинстве случаев осуществляется без введения связующих добавок. При этом развитие прочности брикета происходит за счет свойств веществ, образующихся древесину [39].

Заключение

Одной из наиболее важных проблем современности является загрязнение нефтью и нефтепродуктами воды в результате аварийных ситуаций при обращении с нефтепродуктами,- хранении, транспортировке и переработке, что приводит к экологическому и экономическому ущербу.

Самым перспективным способом очистки воды от нефтепродуктов является сорбционный. Он позволяет достигать требуемых гигиенических нормативов, то есть практически полностью извлекать нефть и нефтепродукты с водной'поверхности.

В результате проведенных исследований было предложено'использование древесных отходов > (в частности, опила) для очистки» нефтесодержащих вод и дальнейшее их применение для получения топливных брикетов с повышенной теплотворнойспособностью.

Для. сбора нефтепродуктов можно использовать боны на» основе опила, не уступающие обычным используемым синтетическим* сорбентам^ по своей эффективности, но принтом легко утилизирующиеся при переработке биосорбента в топливо для .получения тепловой энергии:

Во всем мире-энергетическое использование древесной биомассы, в частности древесных отходов, рассматривается как желанная альтернатива традиционным видам топлива. Это связано с тем, что древесные отходы являются возобновляемыми источниками энергии. Все это привело к тому, что технологии^ получения-энергии из древесных отходов в последние годы развиваются и совершенствуются. Основными технологиями утилизации» являются: сжигание, быстрый пиролиз и газификация.

В себестоимости продуктов деревообрабатывающей промышленности доля затрат на топливо, весьма значительна, поэтому эффективное технически совершенное сжигание отходов является одним из путей сбережения народнохозяйственных средств в этой промышленности.

Энергетическая стратегия России до 2020 года» одобрена правительством РФ. В ней говорится о снижении энергоемкости ВВП в 2 раза. Известно, что в настоящее время энергоемкость ВВП России в 3 раза превышает энергоемкость внутреннего продукта США. При этом однократное повышение объясняется суровыми экономическими условиями России, а двукратное -исключительно организационными проблемами.

Поэтому нами предлагается технология, позволяющая получить дешевую тепловую энергию деревообрабатывающими предприятиями, использующими собственные отходы. Да и стоимость самого теплоносителя, полученного от сжигания древесных отходов, в сравнении с теплоносителем от централизованного теплоснабжения, меньше в 3,5 раза

В настоящее время на лесоразработках для измельчения древесных отходов (ветвей, кусков древесины, коры) в технологическое сырье используются мобильные установки L-3000. В отходах, содержащих кору, хвою и опил, повышаются сорбционные свойства. Такие отходы используют в качестве топлива и для производства других материалов. В настоящее время выпускаются котельные установки, работающие на древесных отходах, — UZE-. AZSO. ВАПОР.

Предложенная технология позволяет эффективно утилизировать древесные отходы и разлившиеся нефтепродукты, что является актуальным в плане сохранения природной среды.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата технических наук, Филина, Наталья Александровна, Йошкар-Ола

1. Алибеков, С. Я. Изучение физико-механических свойств брикетов / С. Я. Алибеков, Н. А. Филина // Научно-технический вестник Поволжья. — 2011. - № 4. - С. 93-96.

2. Алтунин, В. С. Контроль качества воды Текст. / В. С. Алтунин, Т. М. Белавцева. М.: Колос, 1993. - 367 с.

3. Альхименко, А. И. Переход нефтепродуктов под действием ветрового волнения из пленочного состояния в эмульгированное Текст. / А. И. Альхименко, А. М. Фирфанов. Л. : Высшая школа, 1998. - 246 с.

4. Безопасность пересечений трубопроводами водных преград Текст. / К. А. Забела, В. А. Красков, В. М. Москвич, А. Е. Сощенко. М. : Недра-Бизнесцентр, 2001. - 132 с.

5. Бейгельдруд, Г. М. Способы очистки нефтесодержащих сточных вод Текст. / Г. М. Бейгельдруд. М. : ООО «ЭКБЕРИЛЛ», 2004. - 32 с.

6. Беккер, А. А. Охрана и контроль загрязнения природной среды Текст. / А. А. Беккер, Т. Б. Агаев. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 286 с.

7. Берне, Ф. Водоочистка. Очистка сточных вод нефтепереработки. Подготовка водных систем охлаждения Текст. / Ф. Берне, Ж. Кордонье; под ред. Е. И. Хабаровой. М. : Химия, 1997. - 288 с.

8. Бобович, Б. Б. Переработка отходов производства потребления Текст. / Б. Б. Бобович, В. В. Девяткин. М. : Интермет Инжинеринг, 2002. -288 с.

9. Боровиков, А. М. Справочник по древесине Текст. / А. М. Боровиков, Б. Н. Уголев. М. : Лесн. пром-сть, 1989. - 296 с.

10. Владимиров, С. П. Измерение влажности древесины Текст. / С. П. Владимиров. М.: 1976. - 120 с.

11. Волынский, В. Н. Взаимосвязь и изменчивость физико-механических свойств древесины Текст. / В. Н. Волынский. — Архангельск : АГТУ. 2000. - 195 с.

12. Воробьев, Ю. Л Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов Текст. / Ю. Л. Воробьев, В. А. Акимов, Ю. И. Соколов. М. : Ин-октаво, 2005. - 368 с.

13. Воронцов, В. В. Биологическая основа физико-механических свойств древесины Текст. / В. В. Воронцов. Брянск : Приокск. кн. изд., 1975.-207 с.

14. Воронцов, В; Н. Открытые горные выработки в подготовительных работах при обустройстве нефтегазовых месторождений Среднего «Приобья Текст. / В. Н. Воронцов. Сургут, 1999. - 382 с.

15. Ворошилова, Т. Н. Древесина лесообразующих и сопутствующих пород Дальнего Востока : учеб. пособие / Т. Н. Ворошилова, С. А. Снежкова. -Владивосток : Изд-во Дальневосточного университета, 1964. — 156 с.

16. Гаврилов, В. П. Черное золото планеты Текст. / В. П. Гаврилов. — М. : Недра, 1990.- 160 с.

17. Гвоздиков, В. К. Технические средства ликвидации разливов нефтепродуктов на морях, реках и водоемах Текст. / В. К. Гвоздиков, В1. М. Захаров : справочное пособие. Ростов-на-Дону, 1996.

18. Гланц, С. Медико-биологическая статистика Текст. / пер. с англ. Ю. А. Данилова. М. : Практика, 1998. - 459 с.

19. Глухов, В. В. Экономические основы экологии Текст. / В. В. Глухов, Т. В. Лисочкина, Т. П. Некрасова. СПб. : Специальная литература, 1995. - 280 с.

20. ГН 2.1.5.1315-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования Текст. -М. : Изд-во стандартов, 2003. 45 с.

21. Головков, С. И. Энергетическое использование древесных отходов Текст. / С. И. Головков, И. Ф. Коперин, В. И. Найденов. М. : Лесн. пром-сть, 1987.-224 с.

22. ГОСТ 11022-95 (ISO 1171:1997) Топливо твердое минеральное. Методы определения зольности Текст. Введ. 01.01.97. - М. : Изд-во стандартов,- 1997. - 8 с.

23. ГОСТ 12.1.044-89 Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения Текст. — Введ. 01.01.91. -М. : Изд-во стандартов, 1991. 143 с.

24. ГОСТ 1532-81 Вискозиметры для определения условной вязкости. Технические условия Текст. М. : Государственный стандарт союза ССР, 1986.- 19 с.

25. ГОСТ 17.1.4.01-80. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к методам определения нефтепродуктов в природных и сточных водах Текст. Введ. 01.01.83 // Охрана природы. Гидросфера. - ГОСТ 17.0.0.01-76 идр.-М., 1993.-76 с.

26. ГОСТ 25371-97 (ИСО 2909-81) Нефтепродукты. Расчет индекса вязкости по кинематической вязкости Текст. Взамен ГОСТ 25371-82. Введ. 01.07.99. - Минск : Изд-во стандартов, 1999. - 5 с.

27. ГОСТ 27384-87. Вода. Нормы погрешности измерений показателей состава и свойств Текст. Введ. 01.01.04. - М. : ИПК Издательство стандартов, 2004. - 5 с.

28. ГОСТ 33-2000 (ИСО 3104-94) Нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости Текст. М. : ИПК Изд-во стандартов; 1998. - 19 с.

29. ГОСТ 6382-2001 (ИСО 562-98, ИСО 5071-1-97) Топливо твердое минеральное. Методы определения выхода летучих веществ Текст. Взамен ГОСТ 6382-91. -Введ. 01.01.03. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2002. - 16 с.

30. ГОСТ 9516-92 Уголь. Метод прямого весового определения влаги в аналитической пробе Текст. Взамен ГОСТ 9516-60. Введ. 01.01.1993: -М. : ИПК Издательство стандартов, 1992. - 8 с.

31. ГОСТ Р 51232-98. Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества Текст. Введ. 01.07.99. - М. : Изд-во стандартов; 2001. - 15 с.

32. ГОСТ Р 51797-2001. Вода питьевая. Метод определения содержания нефтепродуктов Текст. Введ. 01.07.01. - М. : Изд-во стандартов, 2001.- 11 с.

33. Давыдова, С. Л. Нефть и нефтепродукты в окружающей среде Текст. / С.Л. Давыдова. М. : Изд-во РУДН, 2004. - 131 с.

34. Демина, Л. А. Как отмыть "черное золото": О ликвидации нефтяных загрязнений // Энергия. 2000. - № 10. - С. 51 - 54.

35. Древесный уголь. Получение, основные свойства и области применения древесного угля Текст. / О. В. Бронзов, Г. К. Уткин, А. Н. Кислицын [и др.] М. : Лесн. пром-сть, 1979. - 137 с.

36. Иванников, Д. А. Основы метрологии и организации метрологического контроля / Д. А. Иванников, Е. Н. Фомичев : учеб. пособие. Нижний Новгород, 2001. - 322 с'.

37. Карюхина,.Т. А. Химияшоды и микробиология? Текст. / Т. А. Карю-хина, ЖШЧурбанова; М1:Стройиздат, 1983; - 212 с.

38. Карякин, А. В. Методы оптической спектроскопии и люминесценции в.анализе природных и сточных: вод Текст.! / А,. В: Карякин, И. Ф. Грибов-ская; М. -. Химия, 1987. - 304 с.

39. Касаткин; А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии Текст. / А. Г. Касаткин. М.: Химия, 1973: - 752 с.

40. Лазоновская, И* И: Экология-и охрана; биосферы при химическом?загрязнении Текст. / И; И. Лазоновская; Д. С. Орлов, Л. Н- Садовникова. М. Высшая школа; .1998.- 170'с.,

41. Лейте, В. Определение органических загрязнений:питьевых, природных н еточных вод Текст. / В: Лейте. -М. : Химия,.1975; 200 с.

42. Мазуркин, П. М. Математическое моделирование. Идентификация однофакторных статистических закономерностей : учеб. пособие для вузов / П. М: Мазуркин, А. С. Филонов; Йошкар-Олас МарГТУ, 2006: - 292'с.

43. Миронов, А. Нефть в море: Катастрофа века // Химия и жизнь. -1992. -№3.- С. 34-39.

44. Михельсон, X. И. Использование в лесном комплексе отходов переработки древесины для нужд собственного производства // Гидролиз и лесохимическая промышленность. 1986. - № 8. - С. 26 - 27.

45. Моисеев, Н. М. Методы оптимизации / Н. М. Моисеев, Ю. П. Иван-ников, Е. М. Столярова. М. : Наука, 1978. - 352 с.

46. МУК 4.1.068-96. Методические указания по измерению массовой концентрации нефтепродуктов флуориметрическим методом в пробах питьевой воды и воды поверхностных и подземных источников водопользования. М.: Минздрав России, 1997. 76 с.

47. Никитин, Л. Г. Химия древесины и целлюлозы / Л. Г. Никитин. — М. : Изд-во АН,СССР, 1952. 711 с.

48. НПБ 105-95 ГУГПС МВД России "Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности": приказ № 32 от 31.10.95г. М.: ВНИИПО, 1998. - 119 с.

49. Оборудование для проведения аварийно-экологических работ / «ЭКОСПАС» аварийно спасательные системы. - М., 2006. - 28 с. Режим доступа: www.centreo.ru

50. Орловский, 3. А. Очистка сточных вод за рубежом Текст. / 3. А. Орловский. -М. : Стройиздат, 1974. 190 с.

51. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих производств Текст. / Я. А. Карелин, И. А. Попова, Л. А. Евсеева, О. Я. Евсеева. М. : Стройиздат, 1981.-246 с.

52. Пат. 2114244 Россия, МПК Е 02 В 15/04. Устройство для сбора нефти с поверхности воды Текст. / Хасанов И. Ю.; заявитель и патентообладатель Хасанов Ильмер Юсупович. № 97100549/13; заявл. 17.01.97; опубл. 27.06.98.-Бюл. № 18.

53. Пат. 2114245 Россия, МПК Е02В 15/04. Устройство для очистки поверхности водного объекта от плавающих загрязнений / Хасанов И. Ю.; заявитель и патентообладатель Хасанов Ильмер Юсупович. № 96119287/13; заявл. 27.02.96; опубл. 27.06.98. - Бюл. № 18.

54. Пат. 2143946 РФ, МПК В 01 120/08, В 01 120/20, В 01 120/30. Способ получения углеродминерального сорбента СУМС-1/ Рачковская Л. Н.; заявитель и патентообладатель Рачковская Любовь Никифоровна. № 98122437/12; заявл. 17.12.1998; опубл. 10.01.2000.-4 с.

55. Пат. 2164169 РФ, МПК 7 В 01 I 20/24, С 02 Б 1/28. Способ очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов Электронный ресурс. / Гелес И. С. заявл. 12.08.99; опубл. 20.03.01.

56. Пашаян, А. А. Масштабы и последствия нефтяного загрязнения акваторий Текст. / А. А. Пашаян, А. В. Нестеров // Актуальные проблемылесного комплекса. Брянск : Брян. гос. инженер.-технол. акад. - 2006. -С. 145 - 147.

57. Пашаян, А. А. Проблемы'очистки-акваторий от нефтяного загрязнения и перспективы-применения сорбционных методов Текст. / А. А. Пашаян, А. В. Нестеров // Технологии нефти и газа. 2007. - № 5. - С. 25 - 29.

58. ПНД Ф 14.1:2.5-95. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в природных и сточных водах методом инфракрасной спектроскопии-. М: : СЭВ, 1995.-98 с.

59. Полубояринов, О. И. Плотность древесины / О. И. Полубояринов. -М:: Лесная пром-сть, 1976. 159 с.

60. Попова; Л. Г. Исследование некоторых вопросов механизма образования древесного угля : автореф. дисс. .к.т.н. / Л. Г. Попова. — Л. : Лесотехническая академия им. Кирова, 1970. 1'5 с.

61. Проблемы совершенствования системы борьбы с разливами нефти на Дальнем Востоке: материалы регионального научно-практического семинара., Владивосток : ДВГМА, 1999. - С. 3 - 10.

62. РД 52.24.476-95. Методические указания. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в водах ИК-фотометрическим методом. М. : СЭВ, 1995. - 92 с.

63. Реброва, О. Ю. Статистический анализ данных. Применение пакета прикладных программ БТАТКИСА. М. : МедиаСфера, 2003. - 312 с.

64. Руководство по ликвидации разливов нефти на морях, реках и озерах. С.-Петербург, 2002. - 344 с.

65. СанПиН 2.1.4.559-96. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. М. : Госкомсанэпиднадзор, 1996. - 56 с.

66. Сборник задач по теории вероятностей, математической статистике и теории случайных функций Текст. / Под ред. А. А. Свешникова. М. : Наука, 1970.-656 с.

67. Сборник задач по теории вероятностей, математической статистике и теории случайных функций Текст. / Под ред. А. А. Свешникова. Изд.4-е. — М.: Лань. 2008.-448 с.

68. Сметанин, В. И. Восстановление и очистка водных объектов: учебное пособие для вузов Текст. / В. И. Сметании. М. : Высшая школа, 1993.-246 с.

69. Смирнов, А. Д. Методы физико-химической очистки воды Текст. / А. Д. Смирнов. М. : ВИТЦ центр, 1985. - 112 с.

70. Современные методы,и средства борьбы с разливами нефти Текст. : науч.-практ. пособие: в 2-х книгах / А. И. Вылкован, Л. С. Венцюлис, В. М. Зайцев, В. Д. Филатов. СПб. : Центр-Техинформ, 2000. - 205 с.

71. Стахов, Е. А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов Текст. / Е. А. Стахов. М. : Недра, 1983.-248 с.

72. Стрижевская, Э. А. Методы очистки сточных вод при хранении нефти и нефтепродуктов Текст. / Э. А. Стрижевская. М. : ВНИИОЭНГ, 1980.-36 с.

73. Темирханов, Б. А. Оценка некоторых свойств сорбентов при ликвидации нефтяных загрязнений Текст. / Б. А. Темирханов, 3. А. Темердашев,

74. О. А. Шпигун // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. — 2005.-№4.-С. 16.-19.

75. Техногенное загрязнение природных вод углеводородами и его экологические последствия / Гольдберг В.М., Зверев В.П., Арбузов А.И., Казен-нов С.М; и др.. М. : Недра, 2001. - 150 с.

76. Ткалин, А. В. Моделирование как;метод исследования загрязнения морской среды (на примере нефтяного) / А. В; Ткалин. Владивосток: 1987. - 186 с.

77. Унифицированные методы исследования качества вод. Ч. 1. Методы химическогошнализа; М1: СЭВ- 1987. - 550 с.

78. Фенгел, Д1 Древесина: Химия. Ультраструктура. Реакции / Д. Фенгел, Е. Вегенер.-М*: Лесн. пром-сть, 1988. 512 с.

79. Филина Н. А. Нефтеемкость сорбента из углистой массы от содержания в нефтешламе воды и нефти / Н. А. Филина, П. М Мазуркин // Успехи современного естествознания; научно-теоретический журнал. Академия Естествознания. -М;, 2011. -№6. С. 34 - 38;

80. Филина Н. А. Мониторинг аварийных разливов нефти:/ Н. А. Филина, II. М Мазуркин // Современные наукоёмкие технологии. Пенза, 2011. -№ 3. - С. 62-67.

81. Филина, Н; А. Технология утилизации древесных и нефтесодержа-щих отходов с целью получения тепловой энергии / Н. А. Филина, С. Я. Али-беков // Безопасность жизнедеятельности.- — 2010. №10. - С. 32 - 37.

82. Хайдин, П. И. Современные методы очистки нефтесодержащих сточных вод Текст. / П. И'. Хайдин, Г. А. Роев, Е. И. Яковлев. — М'. : Химия, 1990.-273 с.102! Химия окружающей среды Текст. / Под ред. А. П. Цыганкова. М. : Химия, 1982:-337 с.

83. Черный год для супертанкеров: О5 мерах борьбы с загрязнением Мирового океана* нефтью: Ст. из журнала "Файнэншл Тайме" (Лондон) (на-печ. с сокр.) // Водный транспорт. 1990. - 8 февраля:

84. Чудинов, Б. С. Вода в древесине / Б. С. Чудинов. Новосибирск : Наука; Сиб. отд-е, 1984. - 270 с.

85. Чудинов; Б. С. Свойствам древесины, её защита и древесные материалы / ред. Б. С. Чудинов: Красноярск, 1968. - 195 с.

86. Шарипов, А-. У. Методы борьбы с нефтяными загрязнениями пресных и морских водоемов / А. У. Шарипов, Г. П. Бочкарев, Б. А. Андресон. -М. : ВНИИОЭНГ, 1991. 50 с. - (Экспресс-информ. Защита от коррозии и охрана окружающей среды).

87. Экологическая безопасность применения нефтепродуктов Текст. / С. В. Пирогов [и др.]. Брянск, 2003. - 592 с.

88. Экономика использования водных ресурсов Текст. / Ю.П. Лебединский [и др.]. Киев : Наукова думка, 1980. - 276 с.

89. Экстракция Текст. / Г. И. Кузнецов, А. А. Пушков, В. С. Скачнов, А. В. Косогоров. Уфа : Хим. пром-сть, 1994. - 328 с.

90. Эмульсии нефти с водой и методы их разрушения Текст. / Д.Н. Левченко, Н.В. Бегштейн, А.Д. Худякова, Н.М. Николаева. М. : Химия, 1967.-128 с.

91. Эстеркин, Р. И. Промышленные котельные установки. — 2-е изд. 1985.-400 с.

92. Яковлев, В. С. Хранение нефтепродуктов. Проблемы защиты окружающей среды Текст. / В. С. Яковлев. М. : Химия, 1987. - 151 с.

93. Belenkinsoop, S. Emerging research in oil spill bioremediation / S. Be-lenkinsoop, G. Sergy// Spill technol. News. 1993. - №1. - P. 6-10.

94. Characterization of crude oil for environmental purposes / Daling S., Brandivik S., Mackay D., Johansen Q.// Proc. Arct. and Mar. Oil Spill Programm Techn. Semin. Edmounton, 1990.- P. 119-138.

95. Fingas M. Oil spills and their cleanup* / Fingas M. // Chem. and Ind. -1995.-P. 1000-1008.

96. Response to Marine Oil Spills. International'Tanker Owners Pollution Federation Ltd. London, 1987. - P. 90-92.

97. Seidel L. "Abhandl. Bayer. Akad. Wiss. Math.-naturwiss. Kl.", 1874, Bd 11,№3.-P. 81-108.

98. Zhang, Y. Chain is show how DHF con Pedine MZSS / Y. Zhang. // Water Engineering and Management. 1991. - №8. - P. 1198-1204.

99. Wood fuels basic information pack. Textbook co-ordinated by BENET Bioenergy Network of Jyvflskylfl Science Park Ltd (Finland). Second edition 2002.

100. The Brilliance of Bioenergy In Business and In Practice. By Ralph E H Sims. Published by James & James (Science Publishers) Ltd, London (UK). February 2002.

101. Kaltschmitt M. en Reinhardt G.A. (Hrsg.), Energie aus Biomass Grundlagen, Techniken und Verfahren, Springer Verlag, Heidelberg, 2001.

102. Настоящий акт составлен в том, что ООО «Пайн» совместно с кафедрой «Машиностроения и материаловедения» разработали технологию получения топливных брикетов.

103. Был предложен состав брикета масс.%: древесные опилки (с влажностью 10-12 %) 75 - 80 и нефтепродукты - 25 - 20. Данное содержание нефтепродуктов не привило к их выдавливанию при прессовании давлением до 240МПа.

104. Прессование брикетов из опила одной породы древесины позволило получить прочные однородные брикеты. Предложена оптимальная фракция опилок для прессования, которая составляет от 1 до 3 мм.

105. Теплота сгорания брикетов изготовленных из древесных отходов составляет от 19,3 до 20,9 МДж/кг, удельная рабочая теплота сгорания полученных брикетов составила 35 -45 МДж/кг.

106. Хранить и перевозить брикеты выгоднее, чем хранить и перевозить опшп Настоящий акт составлен комиссией в следующем составе:

107. Научный руководитель зав. кафедрой МиМ, МарГТУ1. Представители ООО «Пайн»1. Соискатель

108. Общество с ограниченно!! ответственностью «Агентство инженерно-экологического проектирования»

109. Возможно использование в расчётах следующих параметров:• Время растекания нефтепродуктов• Площадь пятна загрязнения• Объём разлившегося нефтепродукта• Требуемый объём сорбента• Требуемая масса сорбента• Время сорбции• Направление растекания

110. Результаты по расчёту времени растекания, объёмов и площадей проливов, полученные в диссертационной работе, применяются для создания картографического материала раздела II ПЛАРН «Ликвидация последствий ЧС (Н)».

111. Методика утилизации отработанного сорбента, изложенная в диссертационной работе, применяется в разделах 3.1.2. «Технологии и способы сбора разлитой нефти и нефтепродуктов и порядок их применения» и 3.2. «Восстановительные мероприятия» ПЛАРН.

112. Ведущий специалист по экологическому проектированию ООО «АИП»1. Т.Г. Жамкова¿^ » ила./? «г,)2011 г.1. УТВЕРЖДАЮ»1. АКТоб использования научных исследований по утилизации нефтепродуктов и древесных отходов Филиной H.A. в учебном процессе

113. Результаты диссертационной работы по ликвидации последствий аварийного розлива нефтепродуктов по водной поверхности используются при чтении теоретических курсов по «Безопасности жизнедеятельности» и спецкурсу «Безопасность в чрезвычайных ситуациях».

114. Разработанные математические модели процессов горения древесных и неф-тесодержащих отходов используются студентами для выполнения практических работ по спецкурсу «Теория горения и взрыва».

115. Зам. декана факультета ПиВР к.т.н., доцент