10713

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Международная научно-практическая конференция

«Экологическая безопасность и устойчивое развитие урбанизированных территорий»

Сборник докладов

Нижний Новгород

2018

0

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Международная научно-практическая конференция

«Экологическая безопасность и устойчивое развитие урбанизированных территорий»

Сборник докладов

Нижний Новгород ННГАСУ

2018

1

ББК 67.91

Публикуется в авторской редакции

Международная научно-практическая конференция «Экологическая безопасность и устойчивое развитие урбанизированных территорий» [Электронный ресурс]: сборник докладов. / Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т; редкол.: А. А. Лапшин, В. Н. Бобылев [и др.] – Н. Новгород: ННГАСУ, 2018 – 487 с. 1 электрон. опт.

диск (CD-R) ISBN 978-5-528-00310-8

В сборник вошли доклады молодых ученых, преподавателей, магистрантов, студентов российских и иностранных вузов, а также учащихся школ и колледжей на международной научно-практической конференции «Экологическая безопасность и устойчивое развитие урбанизированных территорий», проводившейся на базе ННГАСУ

13 –15- го февраля 2018 г.

ББК 67.91

Редакционная коллегия:

А. А. Лапшин, В. Н. Бобылев, Ж. А. Шевченко, М. А. Замураева, Е. А. Дрягалова, А. Л. Васильев, А. Г. Кочев, М. В. Бодров, Е. В. Кайдалова, А. Л. Гельфонд, М. В. Дуцев, Т. В. Киреева, Т. Э. Старова, В. А. Забелин, М. А. Патова, О. А. Лисина, Д. А. Кожанов, А. А. Смыков, С. М. Гусейнова, Д. А. Довгопол, О. В. Кащенко, М. А. Кочева, М. М. Соколов, Е. Н. Петрова.

2

СЕКЦИЯ 1 «АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ»

Научные руководители:

Васильев А.Л., д-р техн. наук, заведующий кафедрой водоснабжения, во- доотведения, инженерной экологии и химии ННГАСУ Патова М. А., канд. техн. наук, доцент кафедры водоснабжения, водоот- ведения, инженерной экологии и химии ННГАСУ

3

РОДИНА К.С., магистрант кафедры водоснабжения, водоотведения, инженерной экологии и химии; КАТРАЕВА И. В., канд. техн. наук, доцент кафедры водоснабжения, водоотведения, инженерной экологии и химии; МОРАЛОВА Е. А., ст. преподаватель кафедры водоснабжения, водоотведения, инженерной экологии и химии

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет», г. Нижний Новгород, Россия,

ksusharodina588@gmail.com.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МЯСОКОСТНОЙ МУКИ

Основная цель продовольственной безопасности страны - это обеспечение населения безопасной сельскохозяйственной продукцией. Достигается она посредством стабильности внутреннего производства, а также наличием необходимых запасов.

В настоящее время одним из приоритетных направлений в развитии агропромышленного комплекса является получение кормового белка путем переработки органических малоценных отходов животноводства, звероводства и птицеводства, что позволит снизить долю импорта в отрасли. За последние 10 лет кратно выросли объёмы производства мясной продукции, прежде всего, свинины и мяса птицы и, благодаря развитию технологий глубокой переработки сырья, выросли и объёмы получаемой мясокостной муки.

За 2017 г. в России было произведено её около 370 тыс. т, что составляет 82 % от общего объёма потребления. Тем не менее, производимых объемов мясокостной муки недостаточно для удовлетворения спроса на данный вид продукции. Проблема в том, что выпуск муки, пригодной по качеству для производства кормов для домашних животных, требует особой технологии, оборудования и затрат, поэтому многие птицеводческие предприятия сегодня не имеют возможности развивать данный вид производства.

Не менее важной проблемой является утилизация биоотходов. Биоотходы животноводства во многих случаях используются неэффективно. Состояние боен в стране на сегодняшний день оставляет желать лучшего.

Отсутствие должной организации сбора, транспортировки и переработки биологических отходов приводит к тому, что они вывозятся на го-

4

родские полигоны и ухудшают без того напряженную экологическую обстановку в регионах.

Решением вышеперечисленных проблем может стать организация специализированных заводов (они же - ветеринарно-санитарные утилизационные заводы).

Современные заводы по производству мясокостной муки представляют идею взвешенного взаимодействия с природой при утилизации биологических отходов и производстве новой продукции, а также способ объединения нескольких производств в высокоэффективную технологическую линию в безотходном цикле, в соответствии с самыми строгими требованиями природоохранного законодательства.

Схематично технологический процесс представлен на рисунке 1. К отходам животного происхождения, принимаемым для утилизации, относятся: кадавр (падеж), конфискат (отходы с переработки мяса и мясопродуктов, отходы с мясокомбинатов), жидкие отходы (техническая кровь), столовые отходы и мясные изделия (отходы из столовых и ресторанов, продовольствие с прошедшим сроком, испорченное продовольствие).

Основным компонентом сточных вод, поступающих с предприятий по производству мясокостной муки, является стерильный конденсат экстрапаров (КЭ), который образуется в технологическом процессе (рисунок

1).

Рисунок 1 – Схема производства мясокостной муки

5

Количество образующегося КЭ зависит от количества перерабатываемого сырья. Практически вся вода, входящая в состав сырья, а это как правило 58-63% его общей массы, за исключением воды, входящей в состав мясокостной муки (5-9%), конденсируется в процессе выпарки и сушки шквары в виде КЭ [1,4]. Поступление КЭ в систему канализации происходит непрерывно.

Сточные воды производства мясокостной муки являются высоко концентрированными по органическим веществам, азоту, фосфору, имеют высокое содержание жиров (таблица 1), для очистки сточных вод данных производств предлагаются, как правило физико-химические и биологические методы [2,5].

Таблица 1 - Состав сточной воды после механической предочистки и удаления жиров флотацией

С целью разработки эффективной технологии очистки сточных вод предприятия по производству мясокостной муки, основным компонентом которых является КЭ, были проведены лабораторные исследования с использованием установок биологической очистки и ультрафильтрации.

Очистка конденсата экстрапаров в аэробных условиях.

Для лабораторных исследований по очистке КЭ в аэробных условиях был использован мембранный биореактор с погружным трубчатым керамическим модулем.

Исследования проводились в аппарате, который работал как аэротенк -смеситель, с использованием адаптированного активного ила. В процессе работы изменяли среднее время пребывания сточной воды в аппарате с 7,2 до 48 часов. Полученные результаты показывают, что КЭ с высокой эффективностью окисляется в аэробных условиях. Эффект очистки по ХПК составил 92,6÷98,7% в зависимости от времени пребывания сточной воды в аппарате.

6

Соотношение БПК5:N:P для КЭ составляет 100:40:1 и существенно превышает соотношение 100:5:1, рекомендуемое для биологической очистки, что указывает на значительную избыточность концентрации биогенного вещества – азота и требует дополнительных технологических решений для его удаления. Удаление избыточного азота из сточной воды можно осуществить биологическим методом за счет организации процессов нитрификации-денитрификации в аэротенке.

Для определения степени токсичности воды после аэробной очистки был применен метод биотестирования на одноклеточных водорослях [3].

Результаты биотестирования показали, что после аэробного обезвреживания очищения вода становиться значительно менее токсична, токсичность воды снизилась в 12,8 раза.

Очистка конденсата экстрапаров в анаэробных условиях.

Исследования по очистке КЭ анаэробным методом проводились в анаэробном мембранном биореакторе с выносным половолоконным модулем.

Аппарат представлял собой колонну, оборудованную вертикальным отстойником в верхней части. Мембранный половолоконный модуль из полисульфона был установлен на линии рециркуляции. Аппарат работал при мезофильных условиях (34оС). Эффективность очистки по ХПК составила в среднем 73%, выход биогаза - 500 л/кг ХПК.

Применение анаэробного метода может быть рекомендовано для первой ступени очистки сточных вод перед аэробной ступенью, что позволит значительно сократить площадь, занимаемую сооружениями.

Очистка конденсата экстрапаров методом ультрафильтрации.

Исследования по очистке КЭ методом ультрафильтрации проводились в установке с половолоконным мембранным модулем из полисульфона.

Эксперимент показал, что ультрафильтрационный метод не является эффективным для очистки КЭ. Концентрация очищенной воды по ХПК составила 2640 мг/л.

Как показали проведенные исследования, КЭ с высокой эффективностью может быть очищен биологическим методом. После предварительной механической предочистки и жироуловителя КЭ может быть направлен в анаэробный аппарат, а затем на многоступенчатую аэробную очистку с включением зон нитрификации-денитрификации с целью биологического удаления избыточного азота (рисунок 2).

7

Рисунок 2 - Схема биологической очистки конденсата экстрапаров производства мясокостной муки

Многоступенчатая организация аэробной ступени очистки на основе четырехстадийного Барденфо-процесса будет способствовать более полному удалению азота и достижению требуемых нормативов.

Нормативная концентрация фосфатов в очищенной воде может быть достигнута путем симультанного осаждения, при этом расчетная доза реагента вводится в аэротенк-нитрификатор второй ступени.

В результате проведенных исследований можно сделать следующий вывод: для данной категории предприятий рекомендуется использовать биологический метод очистки сточных вод. Данный метод является высоко эффективным и позволяет успешно решать задачи экологической безопасности производства мясокостной муки в части очистки сточных вод предприятия.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Либерман, С.Г. Производство сухих животных кормов и технических жиров //Изд. «Пищевая промышленность». -1976.- 145 с.

2.Методические рекомендации по технологическому проектированию ветеринарно-санитарных утилизационных заводов. РД-АПК 1.10.07.06-08. Министерство сельского хозяйства. – Режим доступа:

http://docs.cntd.ru/document/1200075965

3. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости цериодафний. ФР. 1.39.2007.03221. – Режим доступа: http://www.normacs.ru/Doclist/doc/UTIQ.html

8

4. Файвишевский, М.Л. Переработка непищевых отходов мясоперерабатывающих предприятий / М.Л. Файвишевский. – СПб: ГИОРД, 2000. – 256 с.

5. Agnieszka Makara, Zygmunt Kowalski, Agnieszka Saeid. Treatment of wastewater from production of meat-bone meal. Open Chem., 2015; 13:1275– 1285.

ТЕРЕБИКИНА О.В., магистрант кафедры дизайна архитектурной среды

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет», г. Нижний Новгород, Россия,

olgaterebikina@mail.ru

БИО-ТЕК – ЭКЛОГИЧЕСКИЙ БАЛАНС АРХИТЕКТУРЫ И ПРИРОДЫ

Био-тек – это одна из модификаций стиля хай-тек в новейшей архитектуре, но в противоположность ему обращается не к элементам конструктивизма и кубизма, а к природным формам.

Одна из острых проблем современности заключается в деградации экологического состояния среды обитания человека, выражающейся в исчерпывании природных ресурсов и разрушении окружающей среды. Нарушения экологичности среды создают угрозу для здоровья и жизни людей. Вытеснение природы и человека из свободного пространства города – это сжатие персональных и групповых пространств; фрагментарное обезличивание территории городской застройки, связанное с изменением рельефа, уничтожением зеленых насаждений, отсутствием связей природы и архитектуры [2]. Данные проблемы в определенной степени поможет решить био-архитектура.

Вопреки мнению большинства био-тек не просто копирует природные формы, а старается при проектировании сооружений брать в расчет функциональные и принципиальные особенности живых организмов – способность к функционированию и саморегуляции, фотосинтезу, применяя принцип гармоничного существования, а именно симбиоз. Бионическая архитектура предполагает создание объёмов, являющихся естественным продолжением природы, не вступающих с ней в конфликт [3]. Био-тек воплощает в себе философскую концепцию, смысл которой — создание нового пространства для жизни человека, как творения природы, объединив принципы биологии, инженерного искусства и архитектуры. Новейшие конструкции способствуют процессу формообразования.

9