РОЗРОБКА ЗАХОДІВ З ОХОРОНИ НАВКОЛИШНЬОГО ПРИРОДНОГО СЕРЕДОВИЩА ВІД ВПЛИВУ АВТОТРАНСПОРТУ

Одним із напрямків наукової роботи кафедри є розробка заходів з охорони навколишнього природного середовища від впливу автотранспорту, а саме:

- створення безвідходних технологій експлуатації водних технологічних середовищ на автотранспортних підприємствах;

- створення нових методів та обладнання для регенерації відпрацьованих мастильних матеріалів;

- дослідження впливу діяльності автомобільного транспорту на екосистему планети (шкідливі викиди автотранспорту).

Об’єми відпрацьованих водних технологічних середовищ, які використовуються для миття автотранспортної техніки, агрегатів і деталей автомобілів в процесі їх ремонту, перевищує 10 млн. м³ на рік. На автотранспортних підприємствах при експлуатації одного автомобіля утворюється в середньому 700–1200 л забрудненої води на добу. Вона містить 800–3000 мг/л механічних домішок, 50–900 мг/л нафтопродуктів, 0,10–15 мг/л тетраетилсвинцю. За санітарними нормами в стічній воді допускається не більше 25–80 мг/л механічних домішок та 15–25 мг/л нафтопродуктів. Із всіх видів забруднень, які утворюються при обслуговуванні та митті транспорту, самими небезпечними при забрудненні стічних вод є механічні домішки та нафтопродукти. В середньому на одиницю рухомого складу середньостатистичного автогосподарства доводиться по 100 кг на рік викидів в поверхневі водоймища, у тому числі сухий залишок – 76 кг, хлориди – 17 кг, суспензії –1 кг, сульфати – 4 кг та інші речовини – 2 кг.

Україна має багатий досвід створення водоочисних і технологічних установок. Очищення відпрацьованої технологічної води від механічних домішок на таких установках здійснюється у дві або три стадії. Наявність у своєму складі різних пісковловлювачів і попередніх відстійників значно ускладнює їх технологічну схему. Тому розробка екологічно чистої технології безкамерного очищення водних технологічних середовищ від механічних домішок і подальшої їх утилізації в будівництві призведе не тільки до зменшення техногенного навантаження на навколишнє середовище, а також до енерго- і ресурсозбереження.

Для дослідження даного напрямку на кафедрі автомобілі та автомобільного господарства була створена фільтрувальна установка для очищення водних середовищ від механічних домішок та мастильних матеріалів (рис. 1).

Наукові дослідження виконуються відповідно до наукових напрямів і планів проведення науково-дослідних робіт Дніпровського державного технічного університету: «Дослідження нових технологічних схем безкамерного фільтрування водних технологічних середовищ» (2000-2020 рр.), який був складений відповідно до Постанови Верховної Ради України від 27.02.1997 р. “Основні напрями державної політики України в галузі охорони навколишнього середовища, використовування природних ресурсів і забезпечення екологічної безпеки”.

Велика увага приділяється вивченню питання забруднення атмосфери викидами вихлопних газів автомобільного транспорту. З розвитком міст та зростання міських агломерацій все більшої актуальності набуває охорона навколишнього середовища від негативного впливу міського, особливо автомобільного, транспорту. В даний час в світі налічується 300 млн. легкових, 80 млн. вантажних автомобілів і приблизно 1 млн. міських автобусів. З одного боку, автомобіль полегшив людини життя, з іншого - отруює їх у прямому сенсі слова. Фахівці встановили, що один легковий автомобіль щорічно поглинає з атмосфери в середньому більше 4 тонн кисню, викидаючи з відпрацьованими газами приблизно 800 кг окису вуглецю, близько 40 кг оксидів азоту і майже 200 кг різних вуглеводнів. Якщо помножити ці цифри на 400 млн. одиниць світового парку автомобілів, можна уявити собі ступінь загрози, яка зачаїлася у надмірної автомобілізації.

Автомобілі спалюють величезну кількість цінних нафтопродуктів, завдаючи одночасно відчутної шкоди навколишньому середовищу, головним чином атмосфері. Оскільки основна маса автомобілів сконцентрована у великих і найбільших містах, повітря цих міст не тільки збіднюється киснем, а й забруднюється шкідливими компонентами відпрацьованих газів. Згідно з даними статистики в Україні, всі види транспорту дають 60% загальної кількості забруднень, що потрапляють у атмосферу, промисловість - 17%, енергетика - 14%, решта - 9%. В залежності від кількості і виду викидів забруднюючих речовин доцільно розглядати окремо двигуни внутрішнього згоряння (особливо двох-і чотиритактні) і дизелі. При роботі двигун спалює паливо. Залежно від виду палива, що спалюється, коефіцієнта витрати повітря і типу двигуна горіння палива може відбуватися з утворенням продуктів повного і неповного згоряння.

При повному горінні палива продукти згоряння складаються з наступних компонентів: двоокису вуглецю СО₂, водяної пари Н₂О, надлишкового кисню О₂ і азоту N₂. Якщо в паливі є сполуки сірки, то продукти горіння містять оксиди сірки SО₂ і SО₃, які відносяться до числа шкідливих викидів. З окислів азоту в вихлопних газах зазвичай присутні окис азоту NО та двоокис азоту NО₂, які також є шкідливими для навколишнього середовища. При неповному горінні в продуктах згоряння палива можуть з'явитися горючі гази: окис вуглецю CО, водень H₂, метан CH₄, а іноді і вуглеводні C_mH_n.

Для правильної роботи двигуна необхідно контролювати коефіцієнт витрати повітря за складом продуктів горіння, а також визначати хімічну неповноту горіння по присутності горючих газів в продуктах згорання. З метою пошуку шляхів для зниження забруднення повітряного басейну на кафедрі проводиться велика кількість комплексних досліджень.

Наступне наукове направлення це розроблення фільтрувальних матеріалів для очищення води та повітря для здорової життєдіяльності людини. Властивості та рівень забрудненості води формують популяційне здоров’я населення. В зв’язку з цим виникає потреба в очищенні та кондиціонуванні води перед її використанням із застосуванням відповідних матеріалів та пристроїв. В період глобальної екологічної безпеки особливого значення набуває можливість регенерації чи утилізації фільтрувальних матеріалів для пристроїв, що забезпечують вилучення з різних середовищ, в першу чергу з водного, широкого спектру забруднювачів.

Матеріали паперові фільтрувальні (МПФ) набули широкого використання завдяки своїй високій ефективності, відносній дешевизні, простоті утилізації.

Застосування паперових фільтрувальних елементів у спеціальних пристроях, які забезпечують підтримання найвищої чистоти очищуваного середовища, обмежується ресурсом, міцністю, фільтраційними, сорбційними та іншими властивостями. У зв’язку з необхідністю забезпечення найвищої чистоти води у фармацевтичній та електронній промисловості, а також можливістю використання МПФ і для очищення повітря на атомних електростанціях; у фільтровентиляційних системах сховищ, лікувальних установ, операційних, виробничих цехах (бродильні відділення) харчової та фармацевтичної промисловості тощо, виникає потреба у математичній моделі за допомогою якої можна було б встановити композиційний склад МПФ, який надавав би зразкам потрібні властивості, необхідні в кожній конкретній ситуації.