Главная страница

Абдинов Рауан Шарипбаевич «Энергетическая рекультивация полигонов твердых бытовых отходов» 6D060800 – Экология Phd аннотация цель работы


Скачать 84.58 Kb.
НазваниеАбдинов Рауан Шарипбаевич «Энергетическая рекультивация полигонов твердых бытовых отходов» 6D060800 – Экология Phd аннотация цель работы
Дата11.02.2016
Размер84.58 Kb.
ТипДокументы

Абдинов Рауан Шарипбаевич

«Энергетическая рекультивация полигонов твердых бытовых отходов»

6D060800 – Экология PhD

АННОТАЦИЯ
Цель работы: ландшафтно-пространственная рекультивация полигонов твердых коммунальных отходов (ТКО) на основе энергетического подхода и физико-химического моделирования процессов деструкции органической составляющей отходов.

Объектом исследования являются твердые, жидкие и газообразные компоненты Карасайского полигона для захоронения ТКО, изменяющие свою структуру и химический состав при внешних воздействиях.

Предметом исследования является энергетический потенциал ТКО, состояние системы «воздействие - отклик», электромеханические взаимодействия в процессах поляризации жидкостей и дисперсных порошков, экообоснование утилизации биогаза.

Методика исследований. В диссертационной работе использованы комплексные методы исследований, включающие:

- метод математического моделирования процессов, протекающих в теле полигона;

- экспериментальные исследования влияния статических и переменных полей на изменение химического состава смеси воды с углеродом;

- моделирование процессов переработки твердых коммунальных отходов путем разложения воды активированным алюминием;

- применение методики, разработанной Болотовым Б.В. Сущность его методики сводится к получению конкретного вида микроорганизмов из молочно-кислой среды путем помещения её в ядовитый питательный раствор.

Новизна исследования заключается в том, что впервые:

- изучена динамика эмиссии и состав биогаза в лабораторных условиях при разложении опытных образцов отходов;

- обосновано применение электромеханических полей в системе «воздействие - отклик» для физико-химического воздействия на углерод и воду с проведением реакций в резонансном режиме при нормальном давлении и низкой температуре

- выполнен синтез органических веществ с заданными свойствами при использовании переменных колебаний звукового и ультразвукового диапазонов;

- выполнено моделирование в лабораторных условиях природных процессов разложения ТКО для смеси углерода и воды с участием поверхностно-активных веществ естественного происхождения;

- синтезирован углеводородный продукт в системе «воздействие - отклик»;

- выявлен механизм процессов поляризации жидкостей и дисперсных порошков и разработана методика оценки состояния в зависимости от величины приложенного напряжения;

- изучена кинетика процесса использования атомарного водорода в реакциях синтеза и разложения ТКО;

- разработан способ получения биологически-активных растворов для разработки ТКО, который позволяет ускорить процессы метановыделения и получить значительный экономический и экологический эффект;

По результатам выполненной работы поданы 2 заявки на изобретение: 1. Переработка твердых бытовых отходов. 2. Использование озона для ускорения процессов метанообразования при обработке ТКО.

Рекомендации внедрения в промышленность: разработанная методика и модели могут применяться в научно-исследовательских, проектных и эксплуатационных организациях для оценки эмиссии биогаза и его состава, обоснования и использования энергетического потенциала полигона ТКО. Практические результаты изложены в двух заявках на изобретения, в которых разработаны способы переработки ТКО, которые позволяют ускорить реакции разложения ТКО на 15,5 – 25%, что означает перспективность внедрения полученных результатов на промышленных полигонах.

Экономическая рентабельность: предложено экономическую рентабельность оценивать в 2 этапа:

- этап предварительной оценки целесообразности проекта;

- завершающий этап проектирования с указанием выбранного экономически целесообразного подхода.

Приближенный расчет затрат на оборудование системы сбора биогаза для Карасайского полигона показал, что капитальные вложения на создание системы сбора биогаза оправдают себя в течение 7 лет при комплексном применении современных энергокомплексов. При этом эффективность применения разрабатываемого проекта возрастает в связи с применением разработанных способов ускорения процесса ∆Е образования биогаза:

- по способу электрофизического воздействия ∆Е1 составляет 7 - 9% по отношению к исходному значению;

- по способу биологической активации ∆Е2 составляет 0,5 – 5% в зависимости от сезона;

- по способу гидрирования ∆Е3 составляет 6 – 7% в зависимости от температуры;

- по способу озонирования ∆Е4 составляет 2 – 4% в зависимости от пористости поверхностного слоя ТКО.

Суммарный прирост эффективности ∑∆Е в случае комплексного применения разработанных способов ускорения процессов метанообразования составляет:
∑∆Е = ∆Е1 +∆Е2 + ∆Е3 +∆Е4,

Таким образом для минимальных показаний ∆Е имеем – 15,5%, для максимальных значений – 25%, что существенно понижает срок окупаемости капитальных вложений.


Абдинов Рауан Шарипбаевич

Қатты тұрмыстық қалдықтар полигондарының энергетикалық жолмен қалпына келтіру

6D060800 – Экология PhD
ТҮЙІНДЕМЕ
Жұмыстың мақсаты: қалдықтардың органикалық құрамдас деструкция процесінің физикалық-химиялық модельдеу мен энергетикалық жолдар негізінде қатты коммуналды қалдықтар (ҚКҚ) полигондарын ландшафтылық-кеңістіктік жолмен қалпына келтіру.

Зерттеу объектісі: сыртқы әсерлер кезінде химиялық құрамы мен құрылысын өзгертетін ҚКҚ көмуге арналған Қарасай полигонның қатты, сұйық және газтәрізді компоненттер.

Зерттеу нысаны: ҚКҚ энергетикалық потенциалы, «әсер - жауап» жүйесінің жағдайы, сұйықтар мен дисперсты ұнтақты полярлау процесінде электромеханикалық байланыстар, биогазды утилизациясының эконегіздеу..

Зерттеу әдістері. Диссертациялық жұмыста кешенді зерттеу әдістері қолданылды, оған кіреді:

- полигон денесінде жүретін процестердің математикалық модельдеу әдісі;

- су мен көміртек қоспаның химиялық құрамын өзгертетін статикалық пен өзгеріс алаңның әсерін экспериментальды зерттеу;

- суды белсенді алюминиймен ыдырату жолмен қатты комуналды қалдықтардың өндеу процесін модельдеу;

- Б.В.Болотовпен өнделген әдісті қолдану. Ол әдістің маңыздылығы улы тамақтандыру ерітіндіге сүт-қышқыл ортадан еңгізу жолымен микроағзалардың белгілі түрлерін алу.

Зерттеудің жаңашылығы келесімен негізделеді, алғашқы рет:

- қалдықтардың ұсынылған үлгілердің ыдырау кезінде зертханалық жағдайда биогаздың құрамы мен эмиссияның динамикасы зерттелген;

- қалыпты қысым мен төмен температурада резонанстық режимде реакцияның жүргізуімен көміртек пен суға физикалық-химиялық әсерлер үшін «әсер - жауап» жүйесінде электромеханикалық алаңның қолдануын негіздеу;

- дыбысты және ультрадыбысты диапазонның өзгеріс тербелесуін пайдалану кезінде белгілі қасиетімен органикалық заттардың синтезі жүргізілген;

- табиғи жолмен пайда болған беткі-белсенді заттардың қатысуымен көміртек пен су қоспалар үшін ҚКҚ табиғи ыдырау процесін зертханалық жағдайда модельдеуі жүргізілді.;

- «әсер - жауап» жүйеде көмірсутек өнімі синтезделген;

- дисперсты ұнтақ пен сұйықтықта поляризациялау процестің механизмі анықталыды және тос кернеу өлшеміне байланысты жағдайдың бағалау әдісі өнделген;

- ҚКҚ синтез бен ыдырау реакцияларында атомарлы сутектің кинетика процесі зерттелген;

- ҚКҚ өндеу үшін биологиялық-белсенді ерітіндіні алу тәсілі өнделген, ол метанды шығару процесін жылдамдатып, маңызды экономикалық пен экологиялық эффектіні алуға мұқтаж етеді.

Орындалған жұмыс нәтижесі бойынша өнертабысқа 2 сұраныс берілді: 1. Қатты тұрмыстық қалдықтарды өндеу. 2. ҚКҚ өндегенде метанның пайда болу процесін жылдамдату үшін озонды пайдалану.

Өндіріске енгізу ұсыныстары: өнделген әдіс пен үлгілер биогаздың эмиссиясы мен оның құрамын бағалау, ҚКҚ полигонның энергетикалық потенциалын негіздеу және пайдалану үшін ғылыми-зерттеу, жобалық және пайдаланушы мекемелерде қолдануға болады. Тәжірибелік нәтижелер өнертабысқа екі сұраныста баяндалған, онда ҚКҚ өндеу тәсілдері өнделген, соның нәтижесінде ҚКҚ ыдырау реакциясы 15,5 – 25% жылдамдатуға мұқтаж етеді, бұл алынған нәтижелердің өндірістік полигондарда енгізу перспективасын белгілейді.

Экономикалық тиімділігі: экономикалық тиімділігін 2 кезеңде бағалау ұсынылған:

- жобаның мақсатқа тиімділігінің алдын-ала бағалау кезеңі;

- экономикалық мақсатқа тиімді таңдалған жолын көрсетуімен жобалаудың қорытынды кезеңі.

Қарасай полигонында биогазды жинақтау жүйесінің қондырғыларына шығындардың есебі көрсеткен, биогазды жинақтау жүйесін құру үшін күрделі жұмсалымдар қазіргі заманауи энергетикалық кешеннің кешенді пайдалану кезінде 7 жылдың ішінде өзін ақтарады. Сонда өнделген жобаның пайдалану тиімділігі биогаз пайда болу процесінің үдеуі ∆Е өнделген тәсілін қолдануымен байланысты жоғарлайды:

- электрфизикалық әсерлер тәсілі бойынша ∆Е1 алғашқы маңыздылыққа қарағанда 7 - 9% құрайды;

- биологиялық белсенді тәсілі бойынша ∆Е2 жыл мезгіліне байланысты 0,5 – 5% құрайды;

- гидраттау тәсілі бойынша ∆Е3 температураға байланысты 6 – 7% құрайды;

- озондау тәсілі бойынша∆Е4 ҚТҚ беткі қабатының кеуектілігіне байланысты 2 – 4% құрайды.

Тиімділіктің қосынды көбейуі метанның пайда болу процесінің үдеуін өнделген тәсілін кешенді пайдалану жағдайында құрайды:
∑∆Е = ∆Е1 +∆Е2 + ∆Е3 +∆Е4,
Сонымен ∆Е минимальды көрсеткіші – 15,5%, максимальды көрсеткіш – 25%, бұл күрделі қаржыландыру өтімділігінің кезеңін маңызды азайтады.

Brief summary of the thesis of

Abdinov Rauan Sharipbaevich

on the theme: «Energy reclamation of solid waste landfills»
Objective: Landscape and spatial reclamation of solid waste (MSW) based on energy approach and physico-chemical modeling of the processes of destruction of the organic component of waste.

The object of the research is solid, liquid and gaseous components Karasai landfill for disposal of solid waste, changing its structure and chemical composition under external influences.

The subject of this study is the energy potential of MSW, the state of the "Impact - Response", electro-mechanical interaction in the process of polarization of liquids and dispersed powders justification biogas.

Method of research. This thesis used complex methods of research, including:

- Method of mathematical modeling of processes in the body of the landfill;

- Experimental study of the effect of static and variable fields on the chemical composition of a mixture of water and carbon;

- Modeling of solid municipal waste through the decomposition of water with activated aluminum;

- The application of the methodology developed by Mr. Bolotov B.V. The essence of his method is that boiling down to getting a specific type of microorganisms from acidic milk by placing it in a nutrient solution is poisonous.

The novelty of the study is the first time:

- The dynamics and composition of biogas emissions in a laboratory prototype in the decomposition of wastes;

- The application of electro-mechanical fields in the "Impact - Response" for the physical and chemical effects on carbon and water with the conduct of the reactions in the resonance mode at normal pressure and low temperature.

- Completed the synthesis of organic compounds with desired properties using variables and ultrasonic sound vibration ranges;

- Simulated in the laboratory of natural processes of decomposition of solid waste for a mixture of carbon and water with surface-active substances of natural origin;

- Synthesized hydrocarbon product in the "Impact - Response";

- Identified a mechanism of the polarization of liquids and dispersed powders and the method of assessment, depending on the applied voltage;

- Kinetics of the process of atomic hydrogen in the reactions of synthesis and decomposition of solid waste;

- Developed a method of producing biologically active solutions for the development of solid waste, which can accelerate the processes of methane and a significant economic and environmental benefits;

As a result of the work performed filed two applications for invention:

1. Recycling of municipal solid waste.

2. The use of ozone to accelerate the processes of methane in the processing of MSW.

Recommendations of the introduction of the industry: methods and models developed can be used in research, design and operational organizations to assess the emission of biogas and its composition, study and use the energy potential of landfill. Practical results are presented in two applications for inventions that have developed ways to recycle solid waste, which can accelerate the decomposition of solid waste by 15.5 - 25%, which means the prospects of implementation of the results obtained on industrial sites.

Economic profitability: asked to assess the economic profitability in two stages:

- The stage of preliminary assessment of the feasibility of the project;

- The final design phase with an indication of the selected cost effective approach.

An approximate calculation of the cost of the biogas collection system equipment for the landfill Karasai showed that the capital investment to create a system for collecting biogas will justify itself within seven years through an integrated use of modern power facilities.

The effectiveness of a development project is increased by the application of the developed methods of accelerating the process of biogas formation ΔE:

- By way of electrophysical effect ΔE1 is 7 - 9% with respect to the initial value;

- In the way of biological activation ΔE2 0.5 - 5% depending on the season;

- By way of hydrogenation ΔE3 is 6 - 7% depending on the temperature;

- By way of ozonation ΔE4 is 2 - 4% depending on the porosity of the surface layer of the TCR.

The total efficiency gains in the case of ΣΔE complex application developed ways to accelerate the processes of methane is:


∆Е = ∆Е1 +∆Е2 + ∆Е3 +∆Е4,
Thus, for a minimum ΔE evidence we have - 15.5% for the maximum - 25%, which significantly reduces the payback period of capital investment.