Academic literature on the topic 'Теплові викиди'

У роботі представлено результати аналітичних досліджень щодо стану та перспектив розвитку сонячної теплової енергетики у світі та в Україні. Завдяки екологічним перевагам сонячних теплових технологій їх широке застосування є одним із перспективних напрямів декарбонізації світової енергетики. Розвитку сонячної теплоенергетики у світовій енергетиці приділяється серйозна увага і підтримка. Детальний огляд загальних світових тенденцій із документуванням сонячної теплової потужності, визначенням внеску сонячних теплових систем у постачання енергії та обсягів зменшення викидів вуглекислого газу за рахунок їх застосування показує постійно зростаючий попит на такі системи. У країнах з високим рівнем впровадження сонячного теплового обладнання створено повний комплекс нормативно-правового забезпечення даного процесу, на основі нормативно-методичного забезпечення і пакету засобів економічної підтримки діють ефективні державні програми. Завдяки наявності значного енергетичного потенціалу сонячного випромінювання широке впровадження теплоенергетичного обладнання в Україні є ефективним практично на всій території. Сонячне теплове обладнання має широкий діапазон використання в різних галузях господарювання України, його встановлення не потребує спеціальних дозволів, що значно скорочує терміни впровадження. Теплові процеси, які використовують енергію сонячного випромінювання, досліджені та опрацьовані майже для всіх напрямів теплових технологій, на ринку сонячного енергетичного обладнання є широка гама необхідних пристроїв та обладнання, однак в Україні практично відсутні моніторинг та заходи стимулювання їх впровадження. Для забезпечення масштабного впровадження сонячних теплових технологій в Україні необхідно створити комплекс нормативно-правового забезпечення даного процесу і розробити заходи щодо економічної підтримки як виробників енергетичного обладнання, так і споживачів теплової енергії. Відповідним державним органам необхідно підвищити рівень моніторингу даних щодо ефективності їх встановлення та експлуатації на території України. Важливим напрямом роботи є створення розгалуженої інфраструктури теплової сонячної енергетики з підрозділами на рівні місцевих територіальних громад. Бібл. 7, рис. 1.

Системи та обладнання для зберігання теплової енергії є ключовими елементами при розгортанні відновлюваної теплової енергетики, актуальність якої на даному етапі розвитку набуває масштабного значення. Представлена стаття охоплює короткий аналіз сучасного стану основних технологій інтенсифікації процесів збереження теплоти, аналіз основних технологічних, технічних аспектів, що виникають при розробці теплових акумуляторів та за реальних умов їх експлуатації. Зокрема, обґрунтовано доцільність застосування теплового акумулювання, проаналізовано шляхи підвищення ефективності економії енергії, визначено основні аспекти процесів акумуляції теплоти. При обґрунтуванні доцільності застосування теплового акумулювання проаналізовано співвідношення поверхні та об’єму теплового акумулятора, що тісно пов'язані з розмірами складових елементів та продуктивністю системи зберігання теплоти. Це співвідношення теоретично вказує, як можливо підвищити коефіцієнт корисної дії та продуктивність систем зберігання теплової енергії. Доведено підвищення ефективності та економії енергії при врахуванні сезонних факторів та пікових навантажень. Розглянуто основні аспекти технологічної інтенсифікації процесів акумуляції теплоти, які полягають у подоланні теплової стратифікації рідинних теплових акумуляторів, обґрунтуванні модульного дизайну конструкції, посиленні передачі теплоти та маси, а також в зміні властивостей матеріалу при фазовому переході. Розглянуті аспекти при їх реалізації дозволяють оптимізувати роботу генеруючого обладнання з максимально можливим ККД системи теплопостачання, шляхом вирівнювання графіку навантаження у співвідношенні «генерація - споживання», а також розвантажити технологічне обладнання, знизити споживання паливно-енергетичних ресурсів. Як наслідок, знижується собівартість отриманої енергії та зменшуються шкідливі викиди в оточуюче середовище.

У великих морських та річкових транспортних кластерах частка забруднень повітряного середовища, що належить судновим енергетичним установкам, перебільшує 7 % від загальної кількості викидів шкідливих речовин. Екологічний збиток, викликуваний роботою теплових двигунів внутрішнього згоряння, складається як з забруднення середовища газами, що відробили, так й "температурному забрудненні" - викидах у довкілля великої кількості низькотемпературної теплоти. Надлишкова теплота ініціює різні кліматичні аномалії глобального характеру. Істотний вплив на катастрофічні процеси виявляє "парниковий ефект", що приводить до зміни характеру променистого теплообміну між земною поверхнею й шарами атмосфери внаслідок збільшення вмісту в ній діоксиду вуглецю. Рамкова конвенція ООН про зміну клімату (UN FCCC) і Кіотський протокол 1997 р. визначили державні зобов'язання для країн-учасниць відносно зниження викидів СО2 . В 1997 р. на Міжнародній конференції сторін Міжнародної конвенції по запобіганню забруднення із судів (МАРПОЛ) була прийнята Резолюція 8 по "викидах вуглекислого газу із суден", у якій Міжнародної морської організації (ІМО) у співробітництві із Секретаріатом Рамкової конвенції Організації Об'єднаних Націй про зміну клімату було запропоновано запровадити комплекс заходів щодо вивчення впливу викидів парникових газів із суден з метою встановлення кількості й відносного процентного вмісту викидів вуглекислого газу з суден. На підставі аналізу результатів досліджень, виконаних у 2007 р., визначено, що частка викидів парникових газів у міжнародному судноплавстві вже склала приблизно 2,7 % світових викидів С2. Для подальшого зниження впливу суден та кораблів на якість навколишнього середовища необхідна реорганізація енерговикористання в суднових енергетичних установках. Поставлена задача вирішується тим, що волоконно-оптичний датчик вуглекислого газу, що складається з основи, світловода, мембрани, джерела випромінювання та фотоприймача та який відрізняється тим, що світловод є револьверного типу, зафіксований у основі, з одного боку сполучається з розгалужувачем, джерелом випромінювання та фотоприймачем, зв'язаних з блоком живлення та реєстрації. З другого боку світловод на торці має віддзеркалюючий шар та сполучений з мембраною, яка є газопроникною. Внутрішні отвори світловода вкриті шаром оксиду індію-олова, а зовні світловод вкритий термокомпенсаційною оболонкою та захисним чохлом.

Актуальними проблемами експлуатації суден річкового та морського транспорту, на данний період, стали: розроблення технічних заходів для підвищення надійності і енергетичності транспортних систем та створення умов для високоефективного використання суден з дотриманням вимог охорони навколишнього середовища. В першу чергу, це стосується проблеми екологічності судна, яке для просування під час перевезень вантажів та пасажирів викидує в навколішне середовище значну кількість шкідливих вихлопних газів та скидної теплоти від роботи теплових двигунів. Останні три десятиріччя Міжнародна Морська Організація (IMO) та Міжнародна організація стандартів (ISO) неухильно постийно підсилють вимоги до граничних норм викидів COx, NOx і SOx та кількості скидного тепла. У зв'язку з викладеним, розробка технологічних схем засобів по утилізації скидного тепла для підвищення енергетичної ефективності силової установки судна лежить в основі представленних результатів дослідження. За своїм змістом робота повністю

У промислових енергетичних установках утворюється велика кількість відносно низькотемпературного тепла, утилізація якого може забезпечувати енергозбереження та захист навколишнього середовища. При утилізації відпрацьованого тепла вдається виробляти електроенергію, тепло для опалення або гарячого водопостачання, а також холод. Для цієї мети підходить цикл Каліни, що дозволяє при використанні низькотемпературного тепла реалізовувати зазначені процеси. Робочим тілом в досліджуваній установці є водоаміачний розчин. При аналізі показників установки враховується, що в ній не тільки потреби в теплі і холоді, а й електроенергії – непостійні. Виходом із цієї ситуації є створення установок, які можуть виробляти електроенергію, тепло і холод як одночасно, так і окремо. Причому, бажано, щоб цим вимогам задовольняла одна установка, а не кілька, які включаються або вимикаються у міру виникнення потреби в тому чи іншому вигляді енергії, тепла або холоду. Це дозволить, по-перше, зменшити термін окупності таких установок за рахунок того, що вони будуть працювати практично безперервно, змінюючи лише кількість і якість виробленої енергії, по-друге, поліпшити енергетичні показники самих установок, так як при їх експлуатації не доведеться витрачати час і енергію на висхід установки в необхідний режим роботи. Наведено характеристики установки при експлуатації її в «зимовому» і «літньому» режимах роботи. Урежимі тригенерації показники запропонованої установки порівнювалися з характеристиками теплової машини для отримання механічної енергії; водогрійного котла для вироблення тепла; холодильної машини для охолодження. Ступінь термодинамічної досконалості теплової і холодильної машин склала 23,7%, що для установок, що використовують викидне тепло, цілком прийнятно

Обґрунтовано переваги застосування УФБ ламп низького тиску для очищення повітря тваринницьких приміщень від шкідливих домішок. Установки на основі УФБ ламп здатні очистити повітря від вірусів та мікробів до 99,9%, а озон ефективно знешкоджує патогенну мікрофлору, аміак (NH3), сірководень (H2S), метан (CH4), вуглекислий газ (CO2), знижує вологість повітря. Застосування УФБ установок забезпечує скорочення повітрообміну із зовнішнім середовищем, що призводить до зменшення втрат теплоти з викидним вентиляційним повітрям, зменшення об’ємів вентиляції та підвищує ефективність рекуперації теплоти. Обґрунтована необхідність застосування припливно – витяжних установок рекуперативного типу, в яких за рахунок теплоти викидного повітря відбувається сухий підігрів припливного повітря без змішування потоків. В тваринницьких приміщеннях доцільно застосовувати теплоутилізатори на основі полімерних матеріалів, стійких до агресивного повітряного середовища тваринницьких приміщеннях. Обґрунтована функціональна схема системи технічних засобів для створення енергоощадного мікроклімату тваринницьких приміщень, яка складається з літньої вентиляції, припливно-витяжних установок з утилізацією теплоти вентиляційних викидів та УФБ установок для очищення повітря від шкідливих домішок. Приведені технічні характеристики експериментальних зразків енергоефективного обладнання для забезпечення мікроклімату: припливно – витяжної установки з рекуперацією теплоти РТВ-2,5, УФБ рециркулятора РПБ 1,8-6/30 та пристрою для скорочення емісії шкідливих речовин на основі люмінесцентних УФБ ламп низького тиску. Приведено результати виробничих випробування УФБ установок енергоефективної системи забезпечення мікроклімату в приміщенні для утримання кролів. За результатами випробувань встановлено: Припливно-витяжна система вентиляції приміщення на базі рекуперативного теплоутилізатора забезпечує повітрообмін кролеферми до 2500 м3/год та скорочення витрат енергоресурсів на підігрів припливного повітря в опалювальний період 42 ...45 %. Рециркулятор – очищувач повітряного середовища тваринницьких приміщень забезпечує обробку від патогенної мікрофлори та шкідливих домішок до 1800 м3/год повітря з ефективністю очищення від аміаку 44,8%. Пристрій для скорочення емісії шкідливих речовин в зоні накопичення біологічних відходів забезпечує скорочення емісії аміаку до 59,6%. Очікуване скорочення витрат енергоресурсів за опалювальний сезон при застосуванні енергоефективної системи - до 80%.

Вступ. Бурхливий розвиток світового транспорту завдає непоправної шкоди довкіллю всього людства земної кулі. Морський і річковий транспорт робить свій внесок у питанні карбонізації до 18% від загального обсягу шкідливих викидів в атмосферу. Мета. Основна мета науково-дослідної роботи авторів статті підпорядкована зниженню шкідливих викидів в атмосферу суден морського та річкового транспорту. Використана методика розкриття мети заснована на аналітичній і практичній дослідницькій роботі. Результати. У статті проведено аналітику кращих світових технологій щодо зниження шкідливих викидів у випускних газах в атмосферу суднових дизелів, проведено аналіз науково-дослідної роботи Дунайського інституту Національного університету «Одеська морська академія» та НВФ «Еко-Авто-Титан», Україна. Протягом останніх 6 років на суднах Українського дунайського пароплавства проведено випробування паливних каталізаторів різних модифікацій, продукції НВФ «Еко-Авто-Титан», Україна з контролем Українського аудитора «Науково-дослідного інституту «Охорони навколишнього середовища та економії палива», м. Київ. Отриманий матеріал досліджень на суднах пароплавства дав позитивні результати й показав зниження оксиду азоту NOx на 38%, оксиду вуглецю СОх до 50%, діоксиду вуглецю 7%, викиди сажі за показаннями димомеру знизилися на 55%, економія палива становила до 10%. Сам паливний каталізатор касетного типу є досить складною конструкцією. У металеву оболонку паливного каталізатора вмонтовано хімічні реагенти різних оксидів металів, що реструктурують дизельне паливо на молекулярному рівні. Каталізатор установлюється на гнучких звʼязках перед насосом високого тиску, ресурс каталізатора 500 т палива до заміни в ньому хімічних реагентів. Відпускна ціна каталізатора залежить від потужності двигуна, на який він планується до встановлення та знаходиться в діапазоні від 400 у.о. (автомобільний транспорт), 10 000 у.о. (суднові двигуни потужністю до 3 тис. кВт). Розглянуто технології використання у двигунах внутрішнього згоряння автомобільного, залізничного, річкового й морського транспорту палива рослинного походження. Наведено аналіз можливого використання газового палива на суднах річкового флоту Українського дунайського пароплавства. Більш детально розглянуто питання виробництва водню з використанням останніх інноваційних технологій, розроблених у створенні ядерних реакторів останнього покоління, які успішно інтегровані у виробничі хімічні модулі, що дають змогу отримувати гідроплазму в перегрітій водяній парі до 8000 С з отриманням водню й кисню. Собівартість одного літра водню із застосуванням цієї технології не перевищує 1,6 у.о., що дає повний пріоритет виробництва водню в промислових обсягах. Незважаючи на успіх виробництва водню за новою технологією, авторами статті розкрито серйозні недоліки при спалюванні водню в теплових машинах (двигунах внутрішнього згоряння, газових турбінах і котлах). Основний недолік спалювання водню – це наявність закису азоту N20 у випускних газах теплових машин, який є парниковим газом із високим ступенем згубного впливу на довкілля. Висновки. Отриманий дослідницький матеріал спільної роботи Дунайського інституту НУ «ОМА» із НВФ «Еко-Авто-Титан», Україна отримав своє схвалення на внутрішніх водних шляхах Європи. Паливні каталізатори почали купувати Індія, Туреччина, Казахстан. У статті зроблено конкретні пропозиції щодо локалізації закису азоту при згорянні водню. Узагальнено досвід використання авангардних технологій щодо використання ядерних інтегрованих сольових реакторів для отримання промислового водню.

В останні роки сонячні системи гарячого водопостачання викликають усе більший практичний інтерес. Їхнє використання дозволяє знизити пікові навантаження в традиційних системах гарячого водопостачання, альтернативно – замінити останні, забезпечуючи зниження шкідливих викидів у навколишнє середовище. Основним елементом такої системи є рідинний сонячний колектор. На ринку представлений великий вибір сонячних колекторів, проте висока вартість таких систем є одним із факторів, що стримує їх повсякденне використання. Використання полімерних матеріалів у конструкції сонячних колекторів (абсорбера й прозорого покриття) дозволяє суттєво знизити їхню вартість і вагу. Розрахункову ефективність сонячних колекторів досліджують при сонячному випромінюванні вище 800 Вт/м2, але реальні умови його експлуатації скоріш за все будуть нижче номінальних. Для кращого розуміння поведінки плоского полімерного сонячного колектору в реальному середовищі, та виборі його оптимальних геометричних і режимних параметрів, авторами було проведено порівняльне експериментальне дослідження двох таких колекторів, проте з різною величиною повітряного зазору (10 і 25 мм) між теплоприймачем і прозорим покриттям. Як результат, було визначено: коефіцієнт корисної дії, оптичну ефективність, та сумарний коефіцієнт теплових втрат. Був виконаний також аналіз розподілу температур у баку-теплоакумуляторі у верхній і нижній його частинах. За результатами експерименту було відзначено відсутність суттєвої різниці в ефективності сонячних колекторів при зменшенні повітряного зазору з 25 мм до 10 мм в однакових польових умовах. Розрахунок ефективності сонячної системи гарячого водопостачання проводився з урахуванням витраченої енергії на роботу насоса. На основі даних по будівельній кліматології для м. Одеса щодо величини сонячної радіації, авторами була визначена денна та річна теплова потужність сонячної системи гарячого водопостачання

The problem of air basin pollution of the World Ocean with harmful emissions from the exhaust gases of marine diesel engines is primarily associated with the creation of highly efficient technologies for the neutralization of nitrogen oxides NOx on exhaust gases from a diesel engine. Emissions of harmful substances from the combustion of marine fuels are limited by international atmospheric protection programs and the requirements of the International Maritime Organization (IMO). The requirements relate to almost all groups of harmful emissions in marine engines and the more stringent of them are primarily related to nitrogen oxides NOx and sulfur oxides SOx. To reduce harmful emissions from exhaust gases into the environment, scientists and world engine leaders use and suggest various methods for reducing the content of harmful substances in exhaust gases. The implementation of new standards in the areas of further improvement of the working process, the use of alternative fuels, fuel, and air additives, as well as selective catalytic reduction systems do not preclude further development of scientific research in the field of exhaust gas cleaning. One of the promising ways in environmentalizing marine internal combustion engines is the neutralization of harmful substances in exhaust gases through particular gas recirculation (EGR-technology). However, the use of such techniques conflicts with the engine's energy efficiency. In the work presented, the scheme-design solution of the exhaust gas recirculation system with using the heat of recirculation gases by an ejector refrigeration machine for cooling the air at the intake of ship's main engine is proposed. The effect of using the heat of recirculation gases for cooling the air at the intake of the engine is analyzed taking into account the changing climatic conditions for a particular vessel's route line. It is shown that the use of an ejector refrigeration machine reduces the air temperature at the entrance of the main engine by 5…15 ° С, which reduces the specific fuel consumption. This reduces emissions of harmful substances when the engine is running with recirculation of gases.

Розглянуто методи ідентифікації джерел відпрацьованого тепла з точки зору можливого його використання. Запропоновано технології та обладнання для утилізації низькопотенційного тепла. Прикладом технології такого використання є, зокрема, контактні теплообмінники, де рекуперація тепла поєднується з газоочисткою та котли для спалювання рідини.
The methods of waste heat sources identification are considered in terms of possible use. Technologies and equipment for utilization of low-potential heat are proposed. In particular, for waste gases direct contact heat exchangers and flash boilers for fluid are recommended. Examples of such technologies using were given.

Теплові електричні станції є одним з основних джерел викидів оксидів азоту в атмосферу, зниження яких можливе лише за умови ефективного ведення топкового режиму в котельних агрегатах електростанцій, в процесі якого виникає необхідність вирішення наступних завдань: виявлення основних факторів, що визначають утворення оксидів азоту в процесі спалювання палива; вибір технології спалювання палива, найбільш ефективною з екологічної точки зору для конкретного класу енергетичного обладнання та виду палива, що спалюється; модернізація системи автоматичного регулювання енергоблоку з метою забезпечення ефективної роботи котельних агрегатів з обраної технології. Оскільки національних запасів вугілля України вистачить ще на кілька століть, то зрозуміло, що едеться активна розробка нових технологій по його використанню. Вугілля, перш за все, застосовують при виробництві електроенергії на ТЕЦ, і одним з нових етапів розвитку методів його термічної переробки стала розробка технологій спалювання твердого палива в агрегатах з циркуляційним киплячим шаром (ЦКШ) при атмосферному тиску. Мета дипломної роботи – підвищення рівня екологічної безпеки при при експлуатації теплоенергетичних агрегатів шляхом управління процесом горіння.

Магістерська дисертація на тему «Термодинамічний аналіз ефективності теплонасосних схем опалення з використанням теплоти повітряних техногенних викидів»: 92 с., 46 рис., 2 табл., 3додатки, 18 джерел. Об’єкт дослідження – теплонасосна система опалення з використанням теплоти повітряних техногенних викидів теплоти. Мета роботи – розрахунок і аналіз оптимальних умов для максимізації енергетичної ефективності роботи теплонасосної схеми низькотемпературного водяного опалення з використанням теплоти повітряних техногенних викидів, враховуючи такі фактори як умови навколишнього середовища та специфіку об’єкту теплопостачання. Наведено результати літературного огляду, в якому було досліджено шляхи вирішення глобальної проблеми енергозбереження шляхом впровадження теплонасосних технологій. Було встановлено, що в якості низькотемпературного вторинного джерела теплоти може бути використано витяжне вентиляційне повітря з підвищеним температурним потенціалом від високотемпературних технологічних установок, який раніше було змарновано. Представлено теплонасосну схему опалення, що працює за рахунок утилізації теплоти повітряних техногенних викидів. Базуючись на методі балансних рівнянь, було розроблено теоретичну модель теплонасосної системи теплопостачання та методику термодинамічного аналізу ефективності системи з урахуванням характеристик та умов навколишнього середовища. За допомогою числового розрахунку визначено умови досягнення максимального корисного ефекту у системі теплонасосної схеми опалення, отриманого в результаті утилізації теплоти техногенного повітряного джерела, та оптимальний ступінь охолодження теплоносія у випарнику теплового насоса. Наведено та проаналізовано графіки питомого корисного ефекту, отриманого внаслідок утилізації теплоти техногенних повітряних джерел теплоти за допомогою теплового насосу, оптимальної температури вентиляційних викидів на виході із випарника ТН та ступеню використання цих викидів від температури навколишнього середовища, температур гріючого теплоносія в системі опалення і температур техногенних повітряних викидів. Проаналізовано ефективність використання запропонованої системи. На основі проведених досліджень було підготовлено і подано до публікації статтю в науковому журналі і підготовлено тези доповіді на міжнародну конференцію.
Master's thesis on the topic " Thermodynamic analysis of the efficiency of heat pump heating schemes using the heat of man-made emissions ": 92 p., 46 fig., 2 tables, 3 annexes, 18 sources. The results of the literature review are presented, in which the ways of solving the global problem of energy saving by introduction of heat pump technologies were investigated. It was found that as a low-temperature secondary heat source can be used exhaust ventilation air with high temperature potential from high-temperature technological installations, which was previously wasted. The heat pump scheme of heating working at the expense of utilization of heat of air technogenic emissions is presented. Based on the method of balance equations, a theoretical model of the heat pump heat supply system and a method of thermodynamic analysis of the system efficiency taking into account the characteristics and environmental conditions were developed. Using numerical calculation, the conditions for achieving the maximum useful effect in the system of the heat pump heating scheme, obtained as a result of heat utilization of a man-made air source, and the optimal degree of cooling of the coolant in the heat pump evaporator are determined. Graphs of specific effect obtained due to heat utilization of man-made air heat sources by means of heat pump, optimal temperature of ventilation emissions at the outlet of the HP evaporator and the degree of use of these emissions from ambient temperature, temperatures of heating coolant in heating system and man-made air temperature. The efficiency of using the proposed system is analyzed.
Магистерская диссертация на тему «Термодинамический анализ эффективности теплонасосных схем отопления с использованием теплоты воздушных техногенных выбросов»: 92 с., 46 рис., 2 табл., 3 приложения, 18 источников. Приведены результаты литературного поиска, в котором были исследованы пути решения глобальной проблемы энергосбережения путем внедрения теплонасосных технологий. Было установлено, что в качестве низкотемпературного вторичного источника теплоты может быть использован вытяжной вентиляционный воздух от высокотемпературных технологических установок с повышенным температурным потенциалом, который ранее был неиспользован. Представлена теплонасосная схема отопления, которая работает за счет утилизации теплоты воздушных техногенных выбросов. Основываясь на методе балансных уравнений, было разработана теоретическая модель теплонасосной системы теплоснабжения и методика термодинамического анализа эффективности системы с учетом характеристик и условий окружающей среды. С помощью численного расчета определены условия достижения максимального положительного эффекта в системе теплонасосной схемы отопления, полученного в результате утилизации теплоты техногенного воздушного источника, и оптимальную степень охлаждения теплоносителя в испарителе теплового насоса. Приведены и проанализированы графики удельного полезного эффекта, полученного в результате утилизации теплоты техногенных воздушных источников теплоты с помощью теплового насоса, оптимальной температуры вентиляционных выбросов на выходе из испарителя ТН и степени использования этих выбросов от температуры окружающей среды, температур греющего теплоносителя в системе отопления и температур техногенных воздушных выбросов. Проанализирована эффективность использования предложенной системы. На основе проведенных исследований была опубликована статья в научном журнале.

Дисертацію присвячено вирішенню актуального науково-практичного завдання – поліпшенню показників екологічної безпеки транспортування стічних вод каналізаційними мережами за рахунок зменшення викидів сірководню в міське атмосферне повітря шляхом придушення процесів утворення сірководню в стічних водах і його викидів у підсклепіневий простір каналізаційних трубопроводів та створенню автоматизованої системи моніторингу газоподібних викидів із каналізаційних мереж. Визначено, що з трьох незалежних факторів накопичення сірководню в підсклепіневому просторі каналізаційних колекторів найбільш значущим є температура, в разі зниження якої на 7 °С викид сірководню знижується приблизно на 51 %. Розроблено метод розрахункового визначення концентрації Н2S в газоподібному викиді на виході з каналізаційної шахти на підставі даних вимірювання концентрації Н2S в підсклепіневому просторі каналізаційного колектора, виконано розрахунок концентрацій Н2S в газоподібних викидах на виході з усіх контрольних каналізаційних шахт м. Харкова, розраховано розсіювання та побудовано ізолінії концентрацій сірководню в атмосфері м. Харкова й установлено три найбільш екологічно небезпечні каналізаційні колектори міста Харкова. Розроблено комп’ютерну програму «Моніторинг газоподібних викидів з каналізаційних мереж», яку передано КП «Харківводоканал».
Диссертационная работа посвящена решению актуальной научно-практической задачи - улучшению показателей экологической безопасности транспортировки сточных вод канализационными сетями путем снижения выбросов сероводорода в городской атмосферный воздух. Выполненный научный анализ экологической проблемы, создаваемой газообразными выбросами из канализационных сетей, показал, что наибольшую экологическую опасность среди них для городской атмосферы создает содержание сероводорода. В Украине известные методы минимизации выбросов H2S из канализационных сетей практически не внедряются и компьютерные программы мониторинга газообразных выбросов из этих технических объектов также отсутствуют. Экспериментальные исследования выполнялись в натурных условиях на объектах канализационных сетей г. Харькова и в лабораторных условиях. По данным лабораторных исследований построено регрессионное уравнение, описывающее влияние на накопление сероводорода в подсводовом пространстве канализационных коллекторов трех независимых факторов: температуры сточной воды, ОВП и продолжительности инкубации, из которых наиболее значимым является температура. Расчеты с использованием математических моделей биохимических процессов в канализационных сетях, их химических и физических характеристик показали, что при снижении температуры сточной воды на 7 °С эффект подавления накопления Н2S в атмосфере подсводового пространства коллекторов достигает 51%. Для охлаждения сточных вод на участках канализационных сетей в качестве наиболее эффективного и технически доступного средства рекомендуется использовать теплонасосное оборудование. Анализ практического опыта его эксплуатации на канализационной сети г. Харькова показал, что в результате снижения температуры сточной воды в среднем на 7 °С концентрации Н2S в подсводовом пространстве коллектора уменьшились более чем на 50%. На основании данных экспериментальных исследований концентрации сероводорода в подсводовом пространстве коллекторов разработан метод расчетного определения концентрации Н2S в газообразном выбросе на выходе из канализационной шахты. Выполнен расчет концентраций Н2S в газообразных выбросах на выходе из всех 62 контрольных канализационных шахт г. Харькова. Рассчитано рассеивание и построены изолинии концентраций сероводорода в атмосфере г. Харькова и установлены три наиболее экологически опасных канализационных коллектора, выбросы из которых на границе с жилой застройкой создают концентрацию Н2S в атмосфере, превышающую ПДКм.р.. Безопасная зона на данных участках канализационной сети находится на расстоянии 150-200 м. Проведен эколого-экономический анализ внедрения теплонасосного оборудования для снижения выброса газообразных веществ из канализационных сетей с учетом платы за сверхнормативные выбросы сероводорода, а также косвенного показателя – снижение выброса парниковых газов в результате перехода технического объекта на альтернативный источник теплоснабжения. Проведен расчет экономической эффективности проекта и определен срок его окупаемости - 3,25 года. Предложена методика определения класса экологической опасности и эксплуатационной надежности отдельной шахты/колодца канализационных сетей, основанная на 4-ступенчатом ранжировании количественных характеристик шести показателей. Разработана компьютерная программа «Мониторинг газообразных выбросов из канализационных сетей», которая позволяет систематизировать накопленные данные, автоматически создавать отчеты, картировать и осуществлять учет объектов канализационного хозяйства, визуализировать участки сети, устанавливать приоритетность объектов по необходимости внедрения природоохранных мероприятий.
This thesis aims to solve a pressing issue – improving environmental safety indicators of waste water transport in the sewerage network by reducing emissions of hydrogen sulphide into the city atmosphere, suppressing both the formation of hydrogen sulphide in the waste waters and its emmisions into the underroof space of sewer pipelines; creating a computerized monitoring system of gaseous emissions from the sewerage networks. It was determined that out of three independent factors of hydrogen sulphide buildup in the underroof space of sewage collectors the most important one is temperature. A 7°C temperature decrease gives about 51% reduction in hydrogen sulphide emmisions. There was developed a method to estimate the concentration of H2S in the gaseous emissions at the shaft’s orifice using the H2S concentration measurements gathered in the underroof space of a sewage collector. The were carried out: calculations of H2S concentration in the gaseous emissions at the shaft’s orifice of all controlled shafts in Kharkiv; atmospheric dispersion. There were developed H2S concentration isolines for Kharkiv. And three most ecologically dangerous sewage collectors in Kharkiv were determined. There were developed a computer program «Monitoring of gaseous emissions from sewerage networks», which was shared with municipal enterprise «Kharkivvodokanal».