СНИЖЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ СОЖ И ПРОДЛЕНИЕ СРОКА ЕЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЛИНИЯХ БОЛЬШОЙ ПРОТЯЖЕННОСТИ : ЗНИЖЕННЯ ЕКОЛОГІЧНОЇ НЕБЕЗПЕКИ МОР і продовження строку її ЕКСПЛУАТАЦІЇ в технологічних лініях великої протяжності

Краткое содержание

У вступі   обґрунтовано актуальність дослідження, сформульовано  мету, задачі, об'єкт та предмет досліджень, наукову новизну і практичне значення, методи дослідження, а також особистий внесок автора.

У першому розділі викладено аналіз сучасного стану проблеми - зниження екологічної небезпеки використання МОР у замкнених системах  технологічних ліній великої протяжності в Україні, СНД і країнах далекого зарубіжжя.

Розробкою заходів із захисту об’єктів біосфери від використаних МОР займалися в багатьох наукових і проектних організаціях країн СНД. Це зокрема УкрДНТЦ Електросталь, Інститут колоїдної хімії та хімії води ім.. А.В. Уманського АН України (м. Київ), НДІ ВОДГЕО (м. Москва) та інші. Над вирішенням цих питань працювали такі відомі вчені, фахівці, як Л.О. Кульский, Л.М. Дедик, М.С. Мальований, О.І. Мацнев, В.В. Березуцький,  Л.В. Худобін, С.М. Юдина, Е. П. Гульнов,   Ю.И. Воронцов, Б.С. Ксенофонтов, В.Д. Гвоздев, В.М. Абасов, Л.О. Кудрявцева та інші. Але слід зазначити, що заходи  потребують вдосконалення, підвищення ефективності та поліпшення економічних показників.

У технологічних процесах використовують мастильно-охолоджувальні рідини різноманітного складу, проте всі вони готуються на воді, яка впливає на експлуатаційні властивості МОР.

В процесі експлуатації якість МОР погіршується через зміну фізико-хімічних властивостей і мікробіологічних показників. В ній утворюється ціла низка екологічно небезпечних сполук, у тому числі газоподібних, що активно виділяються в атмосферу (H₂S).

Аналіз науково-технічної літератури дозволив визначити фактор, що спричиняє підвищення еколого-токсикологічної небезпеки МОР та заважає тривалому застосуванню МОР у технологічних процесах. Це життєдіяльність  бактерій, які у процесі свого розвитку руйнують емульсії, трансформують їх показники в токсичні газоподібні сполуки, концентрація яких робить умови в робочій зоні не сумісними з нормами безпеки життєдіяльності.

Концентрація бактерій у свіжо виготовлений МОР досягає 10⁸  кл/дм³,  а в забрудненій – 10¹⁰ – 10¹²  кл/дм³. Цей   факт є вагомою підставою для заборони скидання незнезаражених відпрацьованих емульсій у гідросферу через санітарно-епідеміологічну та інфекційну погрозу.

Найактивніше мікробіологічна деструкція технологічних розчинів відбувається в ємностях, де вони збираються,  і в період, коли устаткування не працює. Бактерійною і грибковою мікрофлорою уражаються всі види  водних  емульсій.

Причому, найшвидше псуються емульсії, що виготовлені на основі нафтенових кислот.

Процеси, що спричиняють найбільшу екологічну небезпеку, зумовлені життєдіяльністю сульфатредукуючих бактерій, які розкладають емульсію, утворюючи H₂S. Отже, мікробіологічна характеристика  є інформативним показником екологічної безпеки МОР та їх експлуатаційної якості.

Способи (хімічні), що зараз застосовуються для придушення процесів, які утворюють в МОР токсичні сполуки, не можуть забезпечити тривалість функціонування технологічних рідин більш одного – двох місяців.

Наслідком цієї ситуації є стабільно високе вживання чистої води для розбавлення відпрацьованої МОР, постійне скидання в каналізаційні мережі стічних вод, які спричиняють активне корозійне руйнування бетонних трубопроводів водовідведення та погіршення ефективності  біологічної очистки на міських спорудах.

У другому розділі дисертації наведено методологічні принципи та основні методи дослідження МОР.

Для дослідження екологічної небезпеки МОР  використовували методику біотестування на Daphnia magna Straus (КНД 211.1.4.046-95).

Для мікробіологічних і біохімічних досліджень використовували методики, що рекомендуються у водній мікробіології і мікробіології очищення стічних вод.

У третьому розділі дано оцінку негативного впливу відпрацьованих МОР на природне середовище. Методом біотестування на дафніях Daphnia magna Straus визначено необхідну кількість чистої питної води, для розбавлення забруднених МОР до безпечного для природних гідробіонтів  рівня. Дослідження  проведено на МОР типу „Тенол ПЛ-2АС" , емульсол  ЕГТ , Аквол-6, які використовують у технологіях обробки металевих виробів. Під час експерименту встановлено, що однією з основних причин загибелі і пригноблення життєвої активності дафній є утворення масляної плівки на поверхні МОР після розбавлення. В першу добу дафнії життєздатні і активні, проте з часом, при відстоюванні, на поверхні МОР утворюється  масляна плівка, і дафнії починають гинути. Утворення плівки на поверхні зумовлено  наявністю  в МОР поверхнево-активних речовин і олії. Якщо емульсія, за складом навіть не містить олії, то під час експлуатації олії в ній з'являються, потрапляючи з технологічного устаткування і систем трубопроводів. На підставі проведених  біотестувань усереднений показник допустимого ступеня розбавлення відпрацьованих МОР перед скиданням їх в оточуюче середовище, можна прийняти рівним близько 700.

Наразі в Україні працюють 2676 підприємств машинобудування і металообробки, на яких використовується  в середньому 267,6 тис. м³/рік МОР (показник усереднений та орієнтовний, оскільки жодне підприємство не надає дійсних об'ємів МОР, які використовують).  В Харківський області, на таке розбавлення необхідно використати до 30% з обсягу усієї води яку використовують підприємства області.

Використовувати таку кількість чистої води на розбавлення всіх МОР, що утворюються на підприємствах України перед скиданням у природі водойми в сучасних умовах неможливо, тому йде нелегальне скидання неочищених МОР, що  робить свій внесок у збільшення захворюваності і смертності населення.

Методом топографічного аналізу було проаналізовано  можливий вплив металообробних підприємств на збільшення захворюваності та смертності населення України по регіонах. Відмічено пропорційність між збільшенням кількості підприємств, що використовують МОР, та підвищенням показників захворюваності та смертності населення.

Для проведення порівняльного аналізу впливу скидання забруднюючих речовин по адміністративно-територіальних одиницях і окремих господарських об'єктах в Харківської області використовують узагальнений показник скидання (УПС). 16 показників із 24  входять до складу МОР, що свідчить про високий ступінь небезпечності цієї емульсії.

Еколого-токсикологічні проблеми, які спричиняє використання МОР в промисловому виробництві, показано на рис. 1

Схема еколого-токсикологічних проблем, які спричиняє МОР в промисловому виробництві

У четвертому розділі  виконано експериментальне дослідження впливу періодичного перемішування на утворення в МОР екологічно небезпечних сполук.

На основі виконаних досліджень установлено, що деструкція МОР супроводжується  посиленням  відновних властивостей  середовища -  зниженням Еh. Динаміка  хімічних показників у процесі деструкції МОР (ЖСК,  NH₄⁺ та ін.) свідчила про розвиток в емульсії хемоорганогетеротрофних мікробіологічних  процесів, що використовують органічний вуглець у конструктивному обміні, зокрема амоніфікуючих. Чисельність  амоніфікуючих бактерій в процесі деструкції МОР різко зростає, що супроводжується збільшенням концентрації кінцевого продукту амоніфікації – NH₄⁺. Особу увагу приділили мікроорганізмам еколого-трофічної групи, що перетворюють сполуки сірки в H₂S – сульфатредукуючими бактеріями.

У процесі сульфатредукції відбувається відновлення SO₄^2-  до S^2- за допомогою протонів, донором яких служать органічні сполуки (в МОР – олії).   В динаміці   інкубації МОР відбувається збільшення кількості  сульфатредукуючих бактерій ) і концентрації продукту їх енергетичного обміну – Н₂S.

Сульфатредукція створює відновні умови, що сприяють утворенню ряду токсичних сполук.. Сірководень додає рідині неприємний запах, робить її екологічно небезпечною і корозійно-активною .

Сірководень утворює з Fe³⁺ сульфіди, які спричиняють почорніння МОР. Сульфатредукція є основною причиною втрати МОР експлуатаційних властивостей