Пилотный проект реконструкции водоочистных сооружений для снижения техногенных рисков в регионе

итоге происходит распределение диффузии водорода в электроде по скоростям. Возникает так называемый редукционный эффект, который полностью исключает взрывной характер экстракции и позволяет эффективно регулировать подачу энергии.

Таким образом, все отходы растениеводства и очистных сооружений мясокомбинатов могут быть переработаны в топливо. В зольном остатке не содержатся компоненты с примесью вредных веществ. Следовательно, мы получаем завершенный цикл переработки отходов сельскохозяйственного производства. А сформировав из зольного остатка брикеты с компонентами микросоединений необходимых для восстановления плодородия почв М^ ,) и их раскисления, дополнительно получаем ценный продукт - минерально-органические удобрения.

Список использованной литературы

1. Шалимов Ю.Н., Мандрыкина И.М., Литвинов Ю.В. Оптимизация электрохимического процесса обработки алюминиевой фольги в производстве конденсаторов. - Воронеж: ВГТУ, 2000. - 343 с.

ПИЛОТНЫЙ ПРОЕКТ РЕКОНСТРУКЦИИ ВОДООЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ РИСКОВ

В РЕГИОНЕ

А.М. Гаврилов, начальник института, Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж С.А. Колодяжный, и.о. ректора, к.т.н., доцент, Ю.Н. Шалимов, профессор, д.т.н.,

Н.С. Кравцов, А.В. Руссу,

Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж

М. Лутовац, академик, профессор, д-р, Университет «Унион Никола Тесла» г. Белград, Сербия,

Е.П. Евсеев, доцент, к.ф.-м.н., Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, г. Воронеж В.И. Кудряш, доцент, к.ф.-м.н., Воронежский институт МВД России, г. Воронеж

А.В. Епифанов, АО «НКТБ «Феррит» г. Воронеж

Известный способ очистки воды с помощью биологических систем (илов) был предложен вначале XX века и вполне оправдал себя как в нашей стране, так и за рубежом. Однако все возрастающее ухудшение экологической обстановки заставляет предпринять службы ЖКХ более действенные меры по сохранению и

380

повышению ресурса водоочистных сооружений. Использование денежного ресурса обедневшего населения достигло предела. В вопросах к президенту проблема величины оплаты за услуги ЖКХ имела резонансный характер. А ссылка на повышение стоимости энергоносителей была малообоснованной. Не случайно в одном из своих интервью Г. Греф обратил внимание на изыскание альтернативных источников энергии вместо традиционных нефти и газа. И дело даже не в падающей цене на углеводороды. Основной причиной снижение дохода в бюджет за счет нефтедолларов будет сокращение объемов потребления странами импортерами поскольку большинство из них активно вкладывают средства в развитие альтернативной энергетики.

Что же касается стоимости основного оборудования энергоустановок, то при полном исключении импорта, а это пока вполне можно осуществить, стоимость 1 кВтч установленной мощности может быть снижена в 2 раза в сравнении с существующими зарубежными аналогами. Немаловажным фактором проекта реконструкции является возможность осуществления замкнутого (завершенного) цикла технологического процесса.

Основным преимуществом реконструкции такого типа является ликвидация содержимого карт хранения с отработанными илами. Таким образом, постепенно будут сокращаться площади, занятые под хранение отходов. Основными предпосылками к реализации проекта является неуклонный рост объемов водопотребления в связи с увеличением численности населения. При существующей схеме водооборота водозабор производится из акватории реки Воронеж и Воронежского водохранилища, а водоотведение - в акваторию реки Дон. Поэтому необходимо организовать такую систему водоотведения, при которой водопотребители, расположенные ниже по течению р. Дон, получали бы на входе качество воды согласно требований ПДК опасных веществ.

В настоящее время на картах хранения иловых полей «Воронежводоканал» сосредоточено 800 тыс. т сухого продукта. По данным нашего эксперимента из 1 кг массы этого компонента можно получить при условии газификации топлива в генераторе обращенного типа 1кВтч электрической мощности и около 2,6 Мкал -тепловой.

По данным экспериментов исследователей Томского университета водородная составляющая в общем объеме генераторного газа является основной. На рисунках 1 и 2 приведены элементы конструкций рабочих камер различных генераторов. Поскольку в цилиндрической форме отсутствуют угловые турбулентности, данная форма корпуса наиболее оптимальна. При введении катализаторов в компоненты материала фурменного пояса можно дополнительно повысить процент содержания водорода в газовой смеси, что позволит значительно улучшить экологию, перейдя к системе «чистой трубы» (продукты окисления только вода и ее производные).

Рис. 1. Вид фурменного пояса с цилиндрическим сечением

Рис. 2. Вид фурменного пояса с прямоугольным сечением

После охлаждения газ проходит очистку и поступает на вход ГТУ или ДВС. Использование энергии газа может осуществляться по одной из приведенных схем для получения тепловой и электрической энергии или для получения углеводородного топлива.

Для повышения устойчивости работы системы газогенерации нами разработана специальная схема обратной связи, основной элемент которой электрохимический преобразователь включен в электрическую цепь электрогенератора.

4-Ш

Пщххмхвв устамоясл

Г цвпмр*гс|) [ [^^ЩЦИЧПМО» швмМ

1 И

П««|| ПА11Ш1М»» 1«1И1111«1|11М1Ч1 у»г «очома

Основным элементом обратной связи является электрохимическая ячейка, включенная в электрическую схему электрогенератора. Аккумулирование избыточной энергии осуществляется с помощью элементов системы обратной связи. Структурно-функциональная схема системы обратной связи приведена на рисунке 3.

Рис. 3. Структурно-функциональная схема аккумулирования избыточной энергии альтернативного источника. 1 - источник энергии; 2 - коммутатор-распределитель; 3 -электрохимический преобразователь; 4 - накопитель водорода (топлива); 5 - топливный элемент (Ш У); 6 - преобразователь энергии; 7 - система управления; 8 - потребитель

электрической энергии

При изменении режима питания газогенератора, например, при «зависании» топлива, когда уменьшается объем выхода горючего газа, движитель электрогенератора уменьшает обороты. В связи с этим снижается частота питающего напряжения, выдаваемая генератором. В этом случае необходимо отключить часть нагрузки, играющую роль балласта, с помощью коммутатора 2. Тогда обороты электрогенератора восстанавливаются до номинальных.

Роль балластной нагрузки выполняют электрохимические преобразователи, представляющие собой систему из двух электродов, погруженных в раствор электролита индифферентного типа. При избытке выработанного энергетического газа обороты движителя (турбины) возрастают. Для их нормализации коммутатор включает дополнительную нагрузку (ячейки ЭХП). При этом на электродах протекают процессы:

катод - 2Н20+2е ^ 2И0+2ОИ-, Н0 + Ме0 ^ МеН, 2Н0 ^ Н2, анод - 2Н2О - 4е ^ 4Н+ + О2.

Таким образом, на электрохимическом преобразователе реализуются процессы образования гидрида металла (резервное топливо), свободный водород и кислород. Избыток свободного водорода поступает на питание ПГУ (парогенераторной установки). Кислород поступает в систему дожига отходящих газов. Такая система позволяет вырабатывать тепловую электрическую энергию в диапазоне режима от 20 до 120 %, исключая режимы веерного отключения потребителей.

Все основные и традиционные источники энергии в основе своей базируются на запасе недр, который в конечном итоге исчерпаем. Система газогенерации, использующая отходы, воспроизводимых живой природой ресурсов, является неограниченно применимой. Кроме того, не требуются громоздкие установки и системы защиты природы от техногенного воздействия [1].

Использование таких генераторов энергии возможно в варианте стационарного размещения показано на рисунке 4.

Рис. 4. Стационарный энергетический комплекс газогенерации. 1 - пиролизный реактор; 2 -газгольдеры; 3 - энергоблок с ГТУ; 4 - градирни; 5 - обменный водоем; 6 - трансформаторная подстанция; 7 - контейнеры с топливом; 8 - бойлерная; 9 - накопитель жидкофазных

фракций

Проект реконструкции очистных сооружений предполагает следующие этапы (содержание проекта):

1. Предпроектные работы для составления технического задания;

1.1. Определение объемов и технического состояния карт хранения отработанных илов;

1.2. Определения химсостава илов на картах;

1.3. Определение теплотворной способности компонентов;

1.4. Расчет запасов тепловой и электрической энергии;

1.5. Определение продуктов газификации по фракциям;

1.6. Определение механизма взаимодействия исходных компонентов в электрическом поле;

1.7. Представление типа модели, по которой протекает процесс взаимодействия компонентов с электрическим полем;

2. Проектирование и изготовление экспериментального газогенератора с тепловой мощностью 100кВт;

3. Разработка системы обратной связи газогенератора;

4. Проектирование системы подготовки топлива повышенной энергоемкости;

5. Разработка газоразрядной установки бактериальной очистки;

6. Расчет и изготовление действующих макетов теплообменников для резервуаров биологической очистки воды;

7. Разработка накопителей топлива для систем обратной связи газогенераторов;

8. Разработка, изготовление и отработка на действующем макете фурменного пояса с катализатором водорода;

9. Отработка системы золоудаления и анализ микроэлементов зольного остатка;

10. Выработка рекомендации по составлению технического задания на проект реконструкции Воронежского «Водоканала».

Список использованной литературы

1. Епифанов В.Д., Епифанов А.В., Евсеев Е.П., Бабкин В.Ф., Гусев А.Л., Шалимов Ю.Н., Шитов В.В. Микробиология сточных вод // Альтернативная энергетика и экология. № 18 (158), 2014 г. - С. 70-76

ОПТИМИЗАЦИЯ ТРАЕКТОРИИ ПОЛЕТА БПЛА НАД ЛЕСНЫМ МАССИВОМ ПРИ ТЕПЛОВИЗИОННОЙ РАЗВЕДКЕ ПОЖАРА ИЛИ

ПОИСКЕ ЛЮДЕЙ

Н.С. Шимон, начальник отдела, к.т.н., Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж

А.В. Королев,

Главное управление МЧС России по Тамбовской области, г. Тамбов

В последние годы беспилотные летательные аппараты (БПЛА) находят все более широкое применение при профилактике и ликвидации чрезвычайных ситуаций. Одно из наиболее современных и эффективных технических решений, которое предоставляют фирмы-производители БПЛА, - оснащение летательного аппарата тепловизором. Тепловизионное сканирование местности с высоты полета БПЛА позволяет определять зону активного горения при разведке пожаров, что особенно актуально, когда прямая оптическая видимость затруднена сильным задымлением или кронами деревьев в лесных массивах [1]. По этим же причинам тепловизионное сканирование может быть эффективно при поиске пропавших людей в лесных массивах [2].

Одной из проблем организации сплошного сканирования с воздуха (как оптического, так и тепловизионного) является выбор рациональной траектории движения БПЛА в зависимости от конфигурации исследуемого объекта, в частности, лесного массива. Цель данной работы заключается в разработке математических основ построения оптимальной траектории полета БПЛА над лесным массивом произвольной конфигурации. Предварительные оценки показывают, что использование алгоритмов оптимального управления БПЛА позволяет уменьшить время сканирования на 20 ... 30 % по сравнению с «ручным» выбором траектории оператором, а также обеспечить сплошной характер сканирования, в то время как при «ручном» управлении возможен пропуск 5 ... 15 % целевой площади сканирования.

Среди различных типов БПЛА (самолеты, мультикоптеры, вертолеты, автожиры и др.) для сплошного сканирования местности целесообразно использовать БПЛА самолетного типа, обладающие наибольшей скоростью полета (порядка 10.. .100 м/с) и наибольшей длительностью полета (до нескольких