Search

Дисертаційна робота присвячена розвʼязанню науково-теоретичної проблеми зниження рівня техногенного навантаження на довкілля від обʼєктів нафтового видобування, зокрема у районах активного буріння та освоєння свердловин, що призводить до деструктивних впливів на всі компоненти навколишнього природного середовища, особливо під час аварійних ситуацій, які супроводжуються розливами нафти і нафтопродуктів. Розроблено науково-методологічні основи системного підходу до оцінювання впливу відходів нафтовидобування на довкілля та екологічно безпечного поводження з ними, що забезпечує зниження техногенного навантаження на навколишнє природне середовище від нафтовидобувної промисловості. Удосконалено методологічну основу системного підходу до вирішення проблеми техногенного навантаження на навколишнє природне середовище під час видобування нафти та науково-практичні підходи до створення нафтодеструктивних консорціумів мікроорганізмів із використанням біоінформаційних баз даних. Розроблено науково-методологічний підхід до дослідження та впровадження технології очищення нафтозабруднених ґрунтів методами біоремедіації, що дозволило підвищити рівень екологічної безпеки відповідних територій за рахунок скорочення часу ліквідації забруднення та підвищення ефективності процесу. Біотехнологічний метод знезараження нафтозабруднених ґрунтів стає все більш популярним і корисним у наш час завдяки своїм перевагам і позитивним характеристикам перед фізико-хімічними методами. Висока ефективність розкладання нафтових вуглеводнів різними штамами бактерій пояснюється здатністю конкретного живого організму включати ці речовини в метаболічні процеси клітини. Чисельні дослідження показують, що арени, нафтенові, парафінові вуглеводні доступні практично для всієї аборигенної мікрофлори. Теоретично обґрунтовано підходи до моделювання біоремедіації нафтозабруднених обʼєктів, що зводяться до визначення складу нафтодеструктивних консорціумів із застосуванням біоінформаційних баз даних, що забезпечує ефективну біоаугментацію. Біостимуляція необхідна для підвищення ефективності розроблених біопрепаратів, тому науково обґрунтовано застосування анаеробного дигестату відповідно до методологічної основи системного підходу. Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено ефективність застосування анаеробного дигестату як біостимулятора у складі бактеріальних препаратів на підставі наявності в ньому необхідного комплексу поживних речовин для нафтодеструктивних мікрорганізмів, що задовольняє вимогам екологічної безпеки щодо комплексного поводження з відходами. У пробах забрудненого нафтою ґрунту виявлено такі хімічні речовини: н-алкани, фтор, антрацен, фенантрен, пірен, толуол, ксилол, бензол, інші HВ. Досліджено залежність ступеню деградації нафти від часу експозиції τ та початкової концентрації нафти Ci. Результати досліджень показали, що максимальний ступінь деградації нафти на рівні 80 % встановлено за Ci в межах 4–8 г/кг і τ = 70 діб. Поліциклічні ароматичні вуглеводні, виявлені в забруднених пробах ґрунту, мають різні реакційні модулі біохімічного катаболізму. Більшість досліджених перетворень включають різні ферментні системи, а отже, і різні штами мікроорганізмів, що обґрунтовує ефективність консорціуму. Визначено, що до групи найбільш продуктивних бактерій і грибів у цьому контексті належать Pseudoxanthomonas spadix, Pseudomonas aeruginosa, Rhodococcus opacus, Acinetobacter baumannii, Bacillus cereus, Actinomyces sp., Mycobacterium flavescens. Експерименти з оброблення нафтозабруднених ґрунтів показали збільшення біодеградації у разі застосування біоаугментації. Результати експерименту свідчать, що 100 % концентрації нафти було засвоєно через 20, 25 та 35 днів для зразків ґрунту з вихідними концентраціями вуглеводнів на рівні 5, 10 та 15 г/кг відповідно. Розроблено схему деградації ароматичних сполук, наведену з комбінованими схемами реакційних модулів біодеструкції ароматичних сполук. Досліджені реакції складаються з трьох основних модулів дигідроксилювання ароматичного кільця, за яким слідують модуль мета- або орто-розщеплення та ко-дигідроксилювання та розщеплення ароматичного кільця разом із модулем попередньої обробки для перетворення метильної групи в карбоксильну групу на ароматичному кільці. Аналіз шляхів деградації ароматичних сполук показав, що основний модуль деструкції включає руйнування толуолу та бензоату, орто-розщеплення катехолу та мета-розщеплення катехолу, руйнування ксилолу, нафталіну, фталату. Моделювання консорціуму бактерій, що розкладають нафтопродукти, здатних до біоаугментації проводилось на основі модуля реакцій деградації ароматичних сполук, дослідження різних ферментних систем, які каталізують певні реакції, та визначення бактерій, здатних продукувати відповідні ферменти. Ідентифікація повного геному бактерій за допомогою IslandViewer 4 дозволила створити консорціум нафтодеструктивних бактерій, що складається з таких штамів: Pseudoxanthomonas spadix BD-a59, Rhodococcus jostii RHA1, Rhodococcus aetherivorans IcdP1, Pseudomonas putida ND6, Pseudomonas stutzeri 19SMN4, Pseudomonas fluorescens UK4, Acinetobacter lactucae OTEC-02, Bacillus cereus F837/76.7.9. Співвідношення між зазначеними штамами мікроорганізмів у консорціумі було встановлено на рівні 20 % : 20 % : 15 % : 10 % : 10 % : 5 % : 5 % : 15 %. Системний підхід передбачає дослідження нафтовидобувної діяльності як системного цілого, тому була проведена декомпозиція процесу на взаємоповʼязані складові з метою виділення ключових факторів впливу на всіх стадіях процесу. Визначено, що на етапі проведення сейсморозвідувальних робіт основним екодестабілізуючим чинником є шум, по відношенню до якого китоподібні і ластоногі виступають як найбільш чутливі реципієнти. Буріння свердловин та видобування нафти супроводжуються забрудненням середовища існування морських гідробіонтів нафтою, буровим шламом, буровими стічними водами, важкими металами, радіоактивними елементами. Запропоновано методологію впливу нафти на водні екосистеми відповідно до системного підходу, що полягає у визначенні факторів, які впливають на поведінку та долю нафтових сполук, застосуванні методів математичного моделювання для дослідження процесу розтікання нафтової плівки на поверхні води та методу оцінки впливових концентрацій хімічних речовин на біоту, зокрема методу ансамблевої оцінки. Для прогнозування рівня навантаження розроблено систему індикаторів та сигнальних показників якості, що враховує як фізико-хімічні властивості абіотичної компоненти екосистеми, так і параметри еколого-трофічних груп біоти. Розроблено технологію поводження з буровими відходами, що полягає у збиранні відходів буріння, регулюванні рН та обробленні коагулянтами і флокулянтами, розділенні відходів на тверду і рідку фази у полі дії відцентрових сил, що апаратурно здійснюється в центрифузі чи декантері. Встановлено залежність ефективності седиментації від дози коагулянту і флокулянту під час реалізації розробленої технології розділення бурового шламу під впливом відцентрових сил, зокрема науково обґрунтовано дози алюміній сульфату та поліакріламіду на рівні 30 % та 0,1–0,2 % за основною речовиною відповідно. Реалізація розробленого способу забезпечує повторне використання освітленої та очищеної води у технологічному процесі, зокрема під час приготування бурового розчину, нафтової фази для одержання палива або як додатку до паливних сумішей, утилізацію механічної фракції з одержанням будівельних конструкцій, тим самим знижує техногенне навантаження на довкілля під час буріння нафтових свердловин. Сформовано науково-методичні підходи до застосування теорії нечіткої логіки в екологічних дослідженнях, зокрема під час проведення математичного моделювання безпеки системи «видобування нафти – бурові відходи – вплив на навколишнє середовище» та екологічного ризику. Запропоновано науково-методичний підхід до моделювання фільтрації нафти через пористе середовище, що забезпечило прогнозування глибини та площі забруднення ґрунту, та зниження екологічного ризику від аварійних розливів нафти. Розроблено науково-теоретичні підходи до застосування програмного забезпечення ANSYS у розвʼязанні проблем екологічної безпеки, зокрема з метою математичного моделювання процесу поширення нафти через пористе середовище, що дозволило розробити комплекс науково обґрунтованих заходів з локалікації та ліквідації аварійних розливів. Доведено збільшення коефіцієнта проникнення вуглеводнів із збільшенням вологості ґрунту. Попередня обробка результатів експерименту показала, що при незмінному складі середовища швидкість проникнення вуглеводнів для систем нафта – вологий ґрунт та нафта – сухий ґрунт нелінійно залежить від часу. Отримано регресійні моделі для кривих залежності глибини проникнення нафти від часу для досліджуваних зразків в умовах сухого та вологого ґрунту. Візуалізація за допомогою компʼютерного моделювання показала розподіл нафтових вуглеводнів у ґрунті у вертикальному та горизонтальному напрямках. Доведено суттєву різницю в швидкостях вертикального та горизонтального проникнення вуглеводнів, що узгоджується з експериментальними даними. Науково-методологічною основою дослідження є модифікований детермінований та ймовірнісний підхід до визначення ризику надзвичайної ситуації за допомогою методів нечіткої логіки у вигляді нейронних мереж. Для апробації розробленої методики проаналізовано дані про аварійні розливи нафти в Сумській області за період 2017–2021 років. У результаті дослідження встановлено, що значущість антропогенних порушень природного середовища на всіх рівнях оцінюється за такими параметрами: просторовий масштаб; шкала часу; інтенсивність. У разі інциденту з розливом нафти статистика дослідження дала повну оцінку впливу 6, що вказує на вплив низької значущості, вплив відчувається, але величина впливу є досить низькою (з або без помʼякшення) і в межах прийнятного стандарту рецептори мають низьку чутливість. У випадках індивідуальних оцінок під час визначення екологічного ризику отримано такі результати: часовий параметр – вплив середньої тривалості, просторовий параметр – локальний вплив, інтенсивність – помірний вплив. Розроблено спосіб розділення відходів буріння нафтових свердловин з подальшою утилізацією окремих фракцій, що включає збирання відходів буріння, регулювання рН та оброблення коагулянтами і флокулянтами, розділення відходів на тверду і рідку фази з наступним використання рідкої фази та утилізацією твердої фази відходів. Запропонована технологія забезпечує підвищення екологічної безпеки і зниження впливу на довкілля від відходів, що утворюються під час буріння та експлуатації свердловин на нафту і газ, та призначається для ефективного розділення бурових нафтовмісних відходів у полі дії відцентрових сил з одержанням окремих фракцій, придатних для подальшої роздільної утилізації. Основні принципи технології захищені патентом України на корисну модель. Розроблено спосіб біоремедіації нафтозабруднених ґрунтів біологічним методом із внесенням науково обґрунтованої композиції препарату нафтоокиснювальних бактерій та речовин, зокрема як біостимулятор використовують дигестат після анаеробного зброджування органічних відходів, буферний стабілізатор – фосфогіпс, сорбент або розпушувач – монтморилоніт або солома та компостовані відходи тваринництва і птахівництва. Реалізація розробленого способу дозволяє знизити техногенне навантаження на довкілля у результаті відновлення порушених земель і ґрунтів, забруднених нафтою та нафтопродуктами, та забезпечує інтенсифікацію процесу деградації вуглеводнів біологічним способом, що сприяє одержанню екологічно безпечного субстрату та виключає його токсичність для живих організмів за рахунок деградації та/або іммобілізації небезпечних хімічних речовин. Отримано патент України на корисну модель. Розроблено технологію одержання гранульованого біостимулятора на основі анаеробного дигестату, що входить до складу нафтодеструктивного біопрепарату. При цьому під час гранулювання додається фосфогіпс як вʼяжуче для формування оболонки, що додатково вирішує проблему утилізації промислових відходів. Сушіння одержаних гранул проводять у малогабаритних багатоступінчастих сушарках з псевдозрідженим шаром, які працюють за рахунок електроенергії, виробленої з біогазу, що дозволяє комбінувати біогазові установки та установки для виробництва гранульованого біостимулятора. Такий підхід забезпечує зниження техногенного навантаження на навколишнє середовище від нафтовидобувної галузі, відповідає вимогам екологічної безпеки щодо поводження з промисловими відходами та задовільняє кілька Цілей сталого розвитку. Практична значущість роботи підтверджена результатами промислових випробувань розроблених екологічно безпечних технологій, патентами на корисну модель та актами впровадження у виробничий і навчальний процеси. The dissertation is devoted to solving the scientific and applied problem of reducing the level of man-made load on the environment from oil production facilities, in particular in areas of active drilling and development of wells, accompanied by destructive effects on all components of the environment, especially during emergencies. oil and oil products spills. The scientific and methodological bases of the system approach to the assessment of the impact of oil production wastes on the environment and ecologically safe treatment with them have been developed, which provides reduction of man-caused load on the environment from the oil industry. The methodological basis of the system approach to solving the problem of man caused load during oil production and scientific and practical approaches to the creation of oil-destructive consortia of microorganisms using bioinformation databases have been improved. A scientific and methodological approach to the study and implementation of technology for cleaning oil-contaminated soils by bioremediation, which increased the level of environmental safety of the areas by reducing the time of elimination of pollution and increase the efficiency of the process. Biotechnological method of disinfection of oil-contaminated soils is becoming increasingly popular and useful today due to its advantages and positive characteristics over physico-chemical methods. The high efficiency of decomposition of petroleum hydrocarbons by different strains of bacteria is due to the ability of a particular living organism to include these substances in the metabolic processes of the cell. Numerous studies show that arenes, naphthenic, paraffin are available for almost all aboriginal microflora. Approaches to modeling bioremediation of oil-contaminated objects are theoretically substantiated, which are reduced to determining the composition of oil destructive consortia with the use of bio-information databases, which provides effective bio-augmentation. Biostimulation is necessary to increase the effectiveness of the developed biological products, so the use of anaerobic digestate in accordance with the methodological basis of the system approach is scientifically substantiated. The effectiveness of anaerobic digestion as a biostimulator in bacterial preparations is theoretically substantiated and experimentally confirmed on the basis of the lack of the necessary complex of nutrients for oil-destructive microorganisms, which meets the requirements of environmental safety for integrated waste management. The following chemicals were found in samples of oil-contaminated soil: n alkanes, fluorine, anthracene, phenanthrene, pyrene, toluene, xylene, benzene, and other HB. The dependence of the oil degradation rate on the holding time τ and the initial oil concentration Ci has been studied. The research results showed that the maximum rate of oil degradation at the level of 80 % was set at Ci in the range of 4–8 g/kg and τ = 70 days. Polycyclic aromatic compounds found in contaminated soil samples have different reaction modules of biochemical catabolism. Most of the transformations studied include different enzyme systems and, consequently, different strains of microorganisms, which justifies the effectiveness of the consortium. It has been determined that the most productive bacteria and fungi in this context include Pseudoxanthomonas spadix, Pseudomonas aeruginosa, Rhodococcus opacus, Acinetobacter baumannii, Bacillus cereus, Actinomyces sp., Mycobacterium flavescens. Experiments on the treatment of oil-contaminated soils have shown an increase in biodegradation with the use of bioaugmentation. The results of the experiment show that 100 % of the oil concentration was absorbed after 20, 25 and 35 days for soil samples with initial hydrocarbon concentrations of 5, 10 and 15 g/kg, respectively. The scheme of degradation of aromatic compounds developed with the combined schemes of reaction modules of biodegradation of aromatic compounds is developed. The reactions studied consist of three main ring dihydroxylation modules, followed by a meta- or ortho-cleavage and aromatic ring co-dihydroxylation and cleavage module together with a pretreatment module to convert the methyl group to the carboxyl group on the aromatic ring. Analysis of the degradation pathways of aromatic compounds showed that the main modulus of destruction includes the destruction of toluene and benzoate, ortho cleavage of catechol and meta-cleavage of catechol, destruction of xylene, naphthalene, phthalate. The simulation of a consortium of bacteria that decompose petroleum products capable of bioaugmentation was based on the module of aromatic compounds degradation reactions, studies of various enzyme systems that catalyze certain reactions, and identification of bacteria capable of producing relevant enzymes. Identification of the complete genome of bacteria using IslandViewer 4 allowed to create a consortium of oil-destroying bacteria consisting of the following strains: Pseudoxanthomonas spadix BD-a59, Rhodococcus jostii RHA1, Rhodococcus aetherivorans IcdP1, Pseudomonas putida ND6, Pseudomonas stutzeri 19SMN4, Pseudomonas fluorescens UK4, Acinetobacter lactucae OTEC-02, Bacillus cereus F837/76.7.9. The ratio between these strains of microorganisms in the consortium was set at 20 % : 20 % : 15 % : 10 % : 10 % : 5 % : 5 % : 15 %. The systems approach involves the study of oil production as a system as a whole, so the process was decomposed into interrelated components in order to identify key impact factors at all stages. It is determined that at the stage of seismic surveys the main ecodestabilizing factor is noise, in relation to which cetaceans and pinnipeds act as the most sensitive recipients. Well drilling and oil production are accompanied by pollution of marine aquatic habitats with oil, drilling mud, drilling wastewater, heavy metals, and radioactive elements. The methodology of oil impact on aquatic ecosystems in accordance with a systematic approach, which is to determine the factors influencing the behavior and fate of petroleum compounds, the use of mathematical modeling methods to study the spread of oil film on the water surface and the method of estimating the impact of chemicals on biota. in particular the method of ensemble evaluation. To predict the level of load, a system of indicators and signal quality indicators has been developed, which takes into account both the physicochemical properties of the abiotic component of the ecosystem and the parameters of ecological and trophic groups of biota. The technology of drilling waste management has been developed, which consists in collecting drilling waste, pH adjustment and treatment with coagulants and flocculants, separation of waste into solid and liquid phases in the field of action of centrifugal forces, which is carried out in a centrifuge or decanter. The dependence of sedimentation efficiency on the dose of coagulant and flocculant during the implementation of the developed technology of drilling mud separation under the influence of centrifugal forces was established, in particular, the doses of aluminum sulfate and polyacrylamide at 30 % were scientifically substantiated and 0.1–0.2 % for the main substance, respectively. The implementation of the developed method provides reuse of clarified and purified water in the technological process, in particular during the preparation of drilling mud, oil phase for fuel or as an additive to fuel mixtures, utilization of mechanical fraction to obtain building structures, thereby reducing man-made load on the environment drilling of oil wells. Scientific and methodological approaches to the application of fuzzy logic theory in environmental research, in particular during the mathematical modeling of safety of the system “oil production – drilling waste – environmental impact” and environmental risk. A scientific and methodological approach to modeling oil filtration through a porous medium is proposed, which provided prediction of the depth and area of soil contamination and reduction of environmental risk from accidental oil spills. Scientific and theoretical approaches to the use of ANSYS software in solving environmental safety problems have been developed, in particular for the purpose of mathematical modeling of oil distribution through a porous environment, which allowed to develop a set of scientifically sound measures for localization and elimination of emergency spills. An increase in the penetration coefficient of hydrocarbons with increasing soil moisture has been proved. Preliminary processing of the experimental results showed that with a constant composition of the medium, the penetration rate of hydrocarbons for oil – wet soil and oil – dry soil systems is nonlinearly dependent on time. Regression models for the curves of oil penetration depth versus time for the studied samples in dry and wet soil conditions were obtained. Computer-aided visualization showed the distribution of petroleum hydrocarbons in the soil in the vertical and horizontal directions. A significant difference in the rates of vertical and horizontal penetration of hydrocarbons is proved, which is consistent with experimental data. The scientific and methodological basis of the study is a modified deterministic and probabilistic approach to determining the risk of an emergency using the methods of fuzzy logic in the form of neural networks. To test the developed methodology, data on emergency oil spills in the Sumy region for the period 2017–2021 were analyzed. As a result of the research it is established that the significance of anthropogenic disturbances of the natural environment at all levels is assessed by the following parameters: spatial scale; time scale; intensity. In the case of an oil spill incident, study statistics gave a full impact assessment of 6, indicating a low significance effect, the impact is felt, but the magnitude is quite low (with or without mitigation) and within acceptable standards or receptors have low sensitivity. In the case of individual assessments in determining the environmental risk, the following results were obtained: time parameter – the impact of medium duration, spatial parameter – local impact, intensity – moderate impact. A method of separation of oil well drilling waste with subsequent utilization of individual fractions has been developed, including drilling waste collection, pH adjustment and treatment with coagulants and flocculants, separation of waste into solid and liquid phases followed by liquid phase and solid waste disposal. The proposed technology improves environmental safety and reduces environmental impact from waste generated during drilling and operation of oil and gas wells, and is designed to effectively separate oil-containing drilling waste in the field of centrifugal forces to obtain separate fractions suitable for further separate disposal. The basic principles of technology are protected by the patent of Ukraine for a utility model. A method of bioremediation of oil-contaminated soils by biological method with the introduction of a scientifically sound composition of oil-oxidizing bacteria and substances, in particular, as a biostimulator using digestate after anaerobic fermentation of organic waste, buffer stabilizer – phosphogypsum and sorbents The implementation of the developed method reduces the man-made load on the environment as a result of restoration of disturbed lands and soils contaminated with oil and oil products, and intensifies the process of degradation of hydrocarbons by biological means, which contributes to environmentally friendly substrate. immobilization of hazardous chemicals. Ukraineʼs patent for a utility model was obtained. The technology of obtaining granular biostimulator on the basis of anaerobic digestate, which is a part of oil-destructive biological product, has been developed. During granulation, phosphogypsum is added as a binder to form a shell, which further solves the problem of industrial waste disposal. Drying of the obtained granules is carried out in small multi-stage fluidized bed dryers, which operate on the basis of electricity produced from biogas, which allows combining biogas plants and plants for the production of granular biostimulants. This approach reduces the man-made burden on the environment from the oil industry, meets environmental safety requirements for industrial waste management and meets several Sustainable Development Goals. The practical significance of the work is confirmed by the results of industrial tests of developed environmentally friendly technologies, utility model patents and acts of implementation in production and training processes.

Спосіб біоремедіації нафтозабруднених об'єктів включає обробку нафтозабруднених ґрунтів буферним стабілізатором, сорбентом або розпушувачем та внесення препарату нафтоокиснювальних бактерій. Додатково після обробки ґрунту буферним стабілізатором вносять дигестат на рівні 20 т/га, а як буферний стабілізатор використовують фосфогіпс з розрахунку до 7 кг/т ґрунту, як сорбент або розпушувач використовують монтморилоніт або солому та компостовані відходи тваринництва і птахівництва з масовою часткою дози внесення 5-8 % незалежно від вибраної речовини. Препарат нафтоокиснювальних бактерій складається з таких штамів: Pseudoxanthomonas spadix BD-a59, Rhodococcus jostii RHA1, Rhodococcus aetherivorans IcdP1, Pseudomonas putida ND6, Pseudomonas stutzeri 19SMN4, Pseudomonas fluorescens UK4, Acinetobacter lactucae OTEC-02, Bacillus cereus F837/76.7.9 у кількості, що дорівнює титру 107-108 кл/мл. При цьому процес оброблення нафтозабруднених ґрунтів проходить за робочих температур 4-42 °C.

Монографія адресована фахівцям нафтогазової галузі, які займаються проблемами екологічної безпеки, техногенного навантаження на довкілля. Метою монографії є надання широкому колу фахівців теоретичного та практичного підґрунтя для розроблення технологій захисту довкілля в зоні впливу нафтовидобувних територій. Монографія спрямована на ознайомлення з науково-методичними підходами до підвищення екологічної безпеки довкілля в районах видобування нафти та внаслідок аварійних ситуацій із витіканням нафти і нафтопродуктів. Монографія підготовлена на основі наукових досліджень, які проводились у Сумському державному університеті. Призначена для вчених, викладачів, аспірантів, магістрантів і всіх, хто цікавиться проблемами екологічної безпеки нафтовидобування.

Об’єкт дослідження – техногенний вплив підприємств хімічної, машинобудівної промисловості та теплоенергетики на довкілля. Предмет дослідження – розробка науково-методичних підходів та практичних рекомендацій щодо зменшеня впливу на навколишнє природне середовище від підприємств хімічної, машинобудівної промисловості та теплоенергетики. Мета роботи – виявлення негативних чинників від діяльності підприємств хімічної, машинобудівної промисловості та теплоенергетики на навколишнє природне середовища.

Спосіб очищення нафтопромислового обладнання від радіоактивних відкладень шляхом обробки поверхні з відкладеннями дезактивуючим розчином. Як дезактивуючий розчин використовують розчин хлоридної кислоти та розчин кремнійфтористоводневої кислоти, при цьому відкладення у вигляді кірок товщиною від 1 мм до 2 мм, що містять зокрема радій, барій та торій від 2 % до 10 %, спочатку обробляють розчином хлоридної кислоти з концентрацією 7,29 % (1 М), а потім розчином кремнійфтористоводневої кислоти з максимальною концентрацією 20,5 %, причому очищення проводять при температурі дезактивуючого розчину 25-60 °C.

Метою роботи було встановлення рівня фітотоксичного ефекту для різних видів рослин від впливу нафти та нафтопродуктів при їх надходженні до грунту у результаті виробничної діяльності людини.

На сьогодні ефективне використання енергоресурсів є найбільш важливим і економічно доцільним, але в той же час, найменш використовуваним і найменш зрозумілим способом підвищення як рівня життя кожного, так і життя в умовах збереження довкілля. Підприємства здатні заощаджувати до 10 % електроенергії лише за рахунок простих заходів, таких як відключення живлення комп’ютерів вночі та встановлення енергоефективних ламп з великою світловіддачею, що дозволяє економити електроенергію при заміні звичайних ламп розжарювання.

У зв'язку зі стрімким розвитком технологій уникнути впливу електромагнітного випромінювання (ЕМВ) практично неможливо. На сьогодні рівень електромагнітного фону Землі перевищує природній у 200000 разів. Внаслідок дії ЕМВ на організм людини можливі як гострі, так і хронічні ураження, порушення в системах і органах, функціональні зміни в діяльності нервово-психічної, серцево-судинної, ендокринної, кровоносної та інших систем. Мета роботи – підвищити рівень безпеки для людини при впливі електромагнітного випромінювання.

Джерела випромінювання мають місце в різних галузях виробництва: промисловості, сільському господарстві, медицині, атомній енергетиці. Ризик випромінювання виникає також при роботі на рентгенівських установках, з радіоактивними ізотопами, при дефектоскопії металів, контролі якості зварних з’єднань, під час роботи на комп’ютерах тощо. Випромінювання поділяється на: іонізуюче, ультрафіолетове, електромагнітне і лазерне. Іонізуючим є будь-який вид випромінювання, взаємодія якого із середовищем спричиняє виникнення електричних зарядів різних знаків.

Надмірний рівень шуму як у виробничих приміщеннях, так і в житлових будинках несприятливо впливає не лише на слуховий аналізатор, а й на загальний стан здоров’я людини. Шум – сильний подразник, здатний викликати роздратування, стомлення, втрату слуху, а за тривалої дії призводить до професійного захворювання – шумової хвороби, що проявляється у туговухості, розладах нервової і серцево-судинної систем. За останні роки рівень звукового забруднення став значно підвищуватись. Рівень більшості джерел шуму, таких як промисловість і транспорт, не є контрольованим. Найважливішим заходом для забезпечення комфорту в оселі є звукоізоляція при утепленні.

Проблема впливу підприємств нафтогазової промисловості на стан атмосферного повітря, поверхневих та підземних вод, ґрунтово-рослинного покриву не втрачає актуальності і на сьогодні. Нафтова промисловість в силу специфіки своєї діяльності є потенційно небезпечною для довкілля. Це обумовлено токсичністю вуглеводнів, що видобуваються із супутніх їм речовин, та відносяться до 3–4 класів небезпеки.Мета роботи полягає у підвищенні рівня екологічної безпеки територій за рахунок впровадження раціональної комплексної системи поводження з відходами нафтопереробки.

Енергоефективність та збереження природних ресурсів – головне завдання для сучасних технологій, що бурхливо розвиваються. На даний момент найбільш поширеними джерелами світла є лампи розжарювання. Вони завоювали свою популярність через низку переваг, таких як: низька вартість; простота у виготовленні; невеликі розміри; можливість роботи як на постійному, так і на змінному струмі; відсутність токсичних складових та, як наслідок, відсутність необхідності інфраструктури для утилізації.

Виробничий шум на робочих місцях негативно позначається на здатності робітників виконувати свої професійні обов’язки. Загалом людина нормально справляється з простими рутинними завданнями навіть при рівнях шуму у 90–100 дБ, проте вплив шуму вищого рівню викликає порушення у роботі опорно-рухового апарату та зору людини. Щодо виконання складніших завдань, які потребують концентрації та уваги персоналу, шуми з інтенсивністю більше 85 дБ можуть бути причиною виробничого браку, травматизму, виходу з ладу обладнання тощо. Проведення кваліфікованої роботи високої точності та концентрації уваги стає проблематичним навіть при рівнях шуму у 60–65 дБ. Переривисті імпульсні шуми є більш дезорганізуючими, ніж постійні шуми. Дратівливість людини від впливу шуму можна знизити за рахунок контролювання джерела походження шуму.

На сьогодні пластмаса активно застосовується як сировина у різних галузях промисловості, не винятком є 3D-друк, який уже активно розвивається в США, Японії, Китаї та інших країнах світу, зокрема і в Україні. У Сумах розвиток 3D розпочався у 2015 році, але поки 3D-друк відбувається за допомогою пластмасових матеріалів. В арсеналі сумської компанії, що займається послугами 3D-друку, числяться такі матеріали: ABS, ABS+, PLA, PA, Nylon, Elastan, PP, PC, PET, CoPET, FLEX. Пластик ABS і PLA є джерелом токсичних випаровувань, які називаються леткими органічними речовинами (ЛОР). Деякі ЛОР можуть становити особливу небезпеку для дітей та підлітків.

У виробничих умовах інфразвук утворюється при роботі компресорів, турбін, дизельних двигунів, промислових вентиляторів та інших великогабаритних машин, що здійснюють обертові та зворотно-поступальні рухи, а також турбулентні процеси, що виникають під час руху великих потоків газів або рідин. Всебічне вивчення біологічної дії інфразвуку свідчить про те, що інфразвук чинить вплив на функціональний стан організму, несприятливо діючи на нервову, серцево-судинну системи, функцію дихання, стан слухового та вестибулярного аналізаторів.

Рівні виробничого травматизму і професійної захворюваності є основними показниками стану охорони праці. На сьогодні профспілки оцінюють ступінь травматизму на виробництві як критичний. Не дивлячись на щорічну оптимістичну динаміку зниження кількості нещасних випадків, пов’язаних з виробництвом, за даними Держгірпромнагляду, рівень виробничого травматизму в Україні залишається високим. Мета роботи полягає у визначенні причин виробничого травматизму з урахуванням думки об’єднань роботодавців, державних органів нагляду за охороною праці та громадськості.

Сумісна утилізація бурового шламу та фосфогіпсу з одержанням будівельного матеріалу є екологічно доцільною та економічно ефективною, оскільки сприяє не лише запобіганню забрудненню навколишнього середовища, але й вирішенню проблеми раціонального природокористування. Буровий шлам – відхід, що утворюється при бурінні нафтових свердловин, а фосфогіпс – відхід хімічної промисловості, що формується у результаті виробництва екстракційної фосфорної кислоти чи фосфорних добрив [1].

Спосіб електролітичної регенерації хромовмісних розчинів, що містять іони шестивалентного та тривалентного хрому, а також іони домішкових металів Zn2+, Fe3+, Cd2+ шляхом мембранного електролізу, який відрізняється тим, що регенеруємий хромовмісний розчин піддають обробці при мембранному електролізі в технологічній ванні, в якій розміщено електрохімічний модуль з катіонообмінною мембраною, де, виконаний із титану марки ВТ 1-0 катод, установлено всередині модуля, утворюючи катодну камеру, а анод, виконаний із свинцю марки С2, безпосередньо розміщено в робочому регенеруємому хромовмісному розчині в технологічній ванні, в катодну камеру заливають розчин католіту і через керуючий засіб катод і анод підключають до джерела електричного живлення, в ході обробки регенеруємого хромовмісного розчину іони тривалентного хрому, за рахунок установленого впритул до катіонообмінної мембрани, що утворює одну із стінок катодної камери зі сторони аноду, фільтруючого полотна, виконаного із тканини поліамідного призначення виборчим для проходження іонів тривалентного хрому до катодної камери, утримуються поблизу анода в робочому розчині ванни, забезпечуючи при цьому процес окиснення на аноді тривалентного хрому в шестивалентний хром, який потім повертають у виробництво, одночасно з процесом окиснення на аноді навколо катода, в катодній камері накопичується розчин домішкових металів Zn2+, Fe3+, Cd2+, які мігрують під дією електричного поля і здійснюють перехід в катодну камеру, де відновлюються до металів або утворюють розчин католіту малорозчинних сполук, які потім видаляють, досягаючи їх регенерації.

Сумісна утилізація бурового шламу та фосфогіпсу з одержанням будівельного матеріалу є екологічно доцільною та економічно ефективною, оскільки сприяє не лише запобіганню забрудненню довкілля, а й вирішенню проблеми раціонального природокористування. Буровий шлам – відходи, що утворюється при бурінні нафтових свердловин, а фосфогіпс – відхід хімічної промисловості, що формуються у результаті виробництва концентраційної фосфорної кислоти. Однак техногенна сировина містить важкі метали, які можуть переходити у готовий продукт та вилуговуватися з нього. Ідея автора полягає в оптимізації екологічної характеристики процесу перероблення бурового шламу та фосфогіпсу. Функцією мети була визначена концентрація важких металів в екстракті з гіпсобетону, що залежить, передусім, від структурно-технологічних параметрів. Мета роботи – розв’язання задачі математичного програмування, тобто пошуку оптимального розв’язку значень факторів для процесу сумісного перероблення бурового шламу та фосфогіпсу. Математичне програмування розв’язання задачі оптимізації екологічної характеристики гіпсобетону (мінімізація концентрації важких металів в екстракті) виконувалося методом простого випадкового пошуку у середовищі програмування Borland C++ мовою програмування Сі. Установлено, що для мінімізації концентрації важких металів в екстракті з гіпсобетону необхідно дотримуватися знайдених значень таких факторів: масового співвідношення фосфогіпсового в’яжучого до бурового шламу – 2,93 од., масової частки негашеного вапна від маси фосфогіпсового в’яжучого – 0,09 од., віку гіпсобетону – від 19 діб, часу експозиції – 28 діб. Совместная утилизация бурового шлама и фосфогипса с получением строительного материала является экологически целесообразной и экономически эффективной, поскольку способствует не только предотвращению загрязнения окружающей среды, но и решению проблемы рационального природопользования. Буровой шлам – отход, образующийся при бурении нефтяных скважин, а фосфогипс – отход химической промышленности, формируется в результате производства концентрационной фосфорной кислоты. Однако техногенное сырье содержит тяжелые металлы, которые могут переходить в готовый продукт и выщелачиваться из него. Идея автора заключается в оптимизации экологической характеристики процесса переработки бурового шлама и фосфогипса. Функцией цели была определена концентрация тяжелых металлов в экстракте из гипсобетона, что зависит, прежде всего, от структурно-технологических параметров. Цель работы – решение задачи математического программирования, то есть поиска оптимального решения значений факторов для процесса совместной переработки бурового шлама и фосфогипса. Математическое программирование решения задачи оптимизации экологической характеристики гипсобетона (минимизация концентрации тяжелых металлов в экстракте) выполнялось методом простого случайного поиска в среде программирования Borland C ++ на языке программирования Си. Установлено, что для минимизации концентрации тяжелых металлов в экстракте из гипсобетона необходимо соблюдать найденные значения таких факторов: массового соотношения фосфогипсового вяжущего к буровому шламу – 2,93 ед., массовой доли негашеной извести от массы фосфогипсового вяжущего – 0,09 ед., возраста гипсобетона – от 19 суток, времени экспозиции – 28 суток. Joint recycling of drilling sludge and phosphogypsum with obtaining a building material is environmentally appropriate and cost-effective, as it helps not only to prevent environmental pollution, but also to solve the problem of rational nature management. Drilling sludge is a waste formed during drilling oil wells, and phosphogypsum is a waste of the chemical industry, formed as a result of the production of concentrational phosphoric acid. However, technogenic raw materials contain heavy metals that can be transformed into a finished product and leached out of it. The problem of minimizing the negative impact of pollutants is very important to reduce the risk to human health. The author's idea is to optimize ecological characteristics of drilling waste and phosphogypsum recycling process. The concentration of heavy metals in the extract of gypsum concrete was determined as the function of the target which depends primarily on structural and technological parameters. The purpose of the article is solution to mathematical programming task, i.e., finding optimal solutions for the factors values of drilling sludge and phosphogypsum recycling process. Mathematical programming solution to optimization problem of the gypsum concrete environmental characteristics (to minimize concentration of heavy metals in the extract) was performed by the method of simple random search in the Borland C ++ programming environment using C programming language. It is necessary to observe the values of such factors to minimize concentration of heavy metals in the extract of gypsum concrete. The mass ratio of gypsum binder and drilling sludge is 2.93 units, the mass ratio of quick lime and gypsum binder is 0.09 units, the age of gypsum concrete is above 19 days, exposure time is 28 days.

Техногенне навантаження на довкілля від забруднення атмосферного повітря викидами промислових підприємств, водного середовища стічними водами та ґрунтів у результаті розміщення промислових відходів. Метою роботи є формування збалансованої системи природокористування, екологізації технологій; поліпшення екологічного стану повітряного і водного басейнів, земельних ресурсів; вирішення питань утилізації побутових і промислових відходів. Результатом роботи є обґрунтування методології вибору пилогазоочисного обладнання для очищення відхідних газів промислових підприємств та технологій переробки досліджуваних промислових відходів, що сприяє підвищенню рівня екологічної безпеки міст і промислових зон.

На сьогоднішній день значну екологічну загрозу несуть потужні промислові підприємства нафтогазової та хімічної галузей із своїми багатотоннажними відходами. З екологічної точки зору особливої уваги заслуговують такі відходи як буровий шлам та фосфогіпс.

Дисертація присвячена підвищенню рівня екологічної безпеки за рахунок розроблення технології утилізації бурового шламу сумісно з фосфогіпсом шляхом перероблення їх в екологічно безпечний будівельний матеріал типу гіпсобетон. Здійснено оцінку екологічної безпеки вторинної сировини і готового продукту за еколого-гігієнічними, токсикологічними та радіаційними показниками, що свідчить про суттєве зниження техногенного навантаження на довкілля внаслідок утилізації досліджуваних промислових відходів. Уперше експериментально визначено умови для одержання гіпсобетону із задовільними екологічними та технічними характеристиками, а також оптимальний склад і масове співвідношення між такими компонентами гіпсобетонної суміші: буровий шлам, фосфогіпс, негашене вапно та вода. Вирішено задачу математичного програмування для оптимізації екологічної (ступінь дифузії важких металів з гіпсобетону) та технічної (міцність на стиск гіпсобетону) складової процесу сумісної утилізації бурового шламу і фосфогіпсу. Розроблено принципіальну технологічну схему процесу маловідходної екологічно безпечної технології перероблення бурового шламу та фосфогіпсу в гіпсобетон. Оцінено еколого-економічну ефективність проекту з впровадження цієї технології. Диссертация посвящена повышению уровня экологической безопасности за счет разработки технологии утилизации бурового шлама совместно с фосфогипсом путем переработки их в экологически безопасный строительный материал типа гипсобетон. Определена экологическая проблематика воздействия отходов бурения и мест их размещения – шламовых амбаров на здоровье человека и окружающую среду. Исследованы отечественные и зарубежные способы и технологии переработки бурового шлама. Обоснован выбор наиболее экологически безопасного и эффективного метода утилизации при использовании отходов в качестве вторичного сырья с получением строительных материалов. Осуществлена эколого-гигиеническая, токсикологическая и радиационноэкологическая оценка вторичного сырья и готового продукта, результаты которой свидетельствует о существенном снижении техногенной нагрузки на окружающую среду в результате утилизации отходов за счет химической иммобилизации тяжелых металлов в кристаллической решетке гипсобетона. Впервые экспериментально определены условия для получения гипсобетона с удовлетворительными экологическими и техническими характеристиками, а также оптимальный состав и массовое соотношение между такими компонентами гипсобетонной смеси: буровой шлам, фосфогипс, негашеная известь и вода. Решена задача оптимизации экологической и технологической характеристик гипсобетона (прочности при сжатии и диффузии тяжелых металлов из гипсобетона в экстракт соответственно). Полученная математическая модель позволяет определить оптимальные значения заданных факторов. При этом установлено следующее: массовое соотношение фосфогипсового вяжущего к буровому шламу – 2,93–3,5 ед., массовая доля негашеной извести от массы фосфогипсового вяжущего – 0,09–0,1 ед., возраст гипсобетона – от 19 суток, время экспозиции – 28 суток. Разработана принципиальная технологическая схема процесса малоотходной экологически безопасной технологии переработки бурового шлама и фосфогипса в гипсобетон. Полученный гипсобетон представляет собой экологически безопасный строительный материал за счет химической иммобилизации тяжелых металлов бурового шлама, чему способствует прохождения физико-химических процессов и образования кристаллической структуры гипсобетона. По полученным значениям прочности на сжатие 4,5–6,5 МПа и средней плотности гипсобетона 1165–1210 кг/м3 устанавливают такие показатели качества бетона: класс бетона по прочности при сжатии В3,5–В5, марка бетона по прочности М50–М75, марка бетона по средней плотности D1200, соответствующие техническим требованиям, предъявляемым к конструкционно-теплоизоляционных бетонов. Рассчитан эколого-экономический эффект общий от внедрения разработанной ресурсосберегающей технологии, составляет 892 тыс. грн. Оценена эколого-экономическая эффективность проекта по совместной переработке бурового шлама и фосфогипса. Чистая текущая стоимость составляет NPV = 310,517 тыс. грн, внутренняя норма доходности – IRR = 45%, период окупаемости – РР = 2 года, а индекс рентабельности – PI = 2,3. Эти показатели свидетельствуют о высокой экономической эффективности проекта. The thesis is dedicated to improving the environmental safety through the development of utilization technology of drilling sludge in conjunction with phosphogypsum by processing them in an environmentally safe gypsum concrete. Ecological and hygienic, toxicological, radiation and ecological assessment of secondary raw materials and the finished product was been implemented which indicates a significant decrease of technogenic impact on the environment as a result of waste recycling. The conditions for obtaining of gypsum concrete with satisfactory environmental and technical characteristics, as well as the weight ratio of such components of gypsum concrete mixture: drilling sludge, phosphogypsum, quicklime and water were been experimentally determined. The problem of mathematical programming to optimize the ecological and technical part of the waste recycling process was been solved. A process flow diagram of the environmentally safe technology for process of drilling sludge and phosphogypsum recycling into gypsum concrete was been designed. Ecological and economic efficiency of this project was been estimated.

Однією з актуальних проблем природоохоронних технологій в бурінні нафтових свердловин є максимальна утилізація відпрацьованих бурових розчинів і шламу.

Спосіб утилізації бурового шламу з отриманням гіпсобетону, що включає змішування бурового шламу з фосфогіпсом та негашеним вапном, який відрізняється тим, що попередньо із фосфогіпсу відвального шляхом термічної обробки у сушильному барабані при температурі 170±5 °C та подрібнення у кульовому млині отримують мінеральне гіпсове в'яжуче, яке окремо збирають у додатковий бункер, а з негашеного вапна шляхом змішування його з водою, яке здійснюють в окремому реакторі-змішувачі, отримують вапняне молоко внаслідок проходження реакції гасіння негашеного вапна, причому масу негашеного вапна для отримання вапняного молока визначають з розрахунку 10 мас. % від маси гіпсового в'яжучого, отримане вапняне молоко із реактора-змішувача направляють у витратний бункер, потім у бетонозмішувач послідовно подають спочатку буровий шлам з водовмістом щонайменш 30-50 % та вапняне молоко з витратних бункерів, а також воду, перемішують дану суміш до утворення однорідної маси і в останню чергу у бетонозмішувач до суміші додають гіпсове в'яжуче з додаткового бункеру, при цьому при змішуванні у бетонозмішувачі підтримують масове співвідношення компонентів суміші на рівні, мас. %: буровий шлам - 32-48, гіпсове в'яжуче - 47-62, негашене вапно - 4-6, технологічна вода інше і сам процес змішування проводять протягом 30-60 сек. до отримання гіпсобетонного тіста, яке потім направляють до карусельної машини для одержання литих гіпсобетонних виробів.

Початок другої половини XX століття ознаменувався інтенсивним процесом автомобілізації суспільства. Розвиток автомобільного транспорту визначив дві чітко виражені і суперечливі тенденції. З одного боку, досягнутий рівень автомобілізації, відображаючи техніко-економічний потенціал розвитку суспільства, сприяв задоволенню соціальних потреб населення, а з іншого – зумовив збільшення масштабу негативного впливу на суспільство і навколишнє середовище, приводячи до порушення екологічної рівноваги на рівні біосферних процесів.

На даний час в Україні гостро постає питання екологічного навантаження та стійкості екосистем на території нафтогазоносних регіонів. Адже невирішеною залишається проблема утилізації відходів, які утворюються при видобутку нафти. До них відносять бурові стічні води, відпрацьований буровий розчин та буровий шлам. За даними [1] обсяг вибуреного шламу може досягти 0,4 м3 з одного погонного метру проходки експлуатаційної свердловини. Буровий шлам у своєму складі містить важкі метали, незначну кількість нафтопродуктів, СПАР, КМЦ, синтетичні органічні речовини тощо [2]. Шламові амбари здійснюють негативний вплив на всі оболонки Землі – займаються значні площі земель, забруднюються ґрунти та ґрунтові води різними хімічними речовинами, страждає рослинний і тваринний світ [3]. Метою роботи є виявлення особливостей складу та структури бурового шламу, їх вплив на спосіб утилізації відходу.