Введение к работе
Актуальность исследования.
Основными задачами современной ноосферы в условиях урбанизации являются ограничение опасного воздействия техногенеза и повышение экологической безопасности городского строительства и хозяйства. В комплексе решения данных научных проблем существенное место занимает вопрос обеспечения экологической безопасности городских акваторий, в которых происходит отложение донных осадков, в результате процессов урбанизации изменяющих свой химический состав. Таким образом, происходит трансформация природных донных осадков в техногенные, которые, накапливаясь в городских водоёмах, прибрежных зонах, концентрируют в себе примеси техногенного происхождения, опасные загрязнители и патогенные микроорганизмы, впоследствии приводящие к нарушению устойчивости и возможному разрушению водных экосистем. Для решения этой проблемы принимаются федеральные, региональные и муниципальные программы, например, Государственная программа г. Москвы «Охрана окружающей среды» на 2012-2016 годы.
Имеющиеся исследования показывают, что осадки сточных вод, образующиеся на городских очистных сооружениях, иловых площадках представляют собой геохимический аналог техногенных осадков городских акваторий. Следовательно, к вопросам их утилизации могут применяться идентичные методы и технологии. Возрастающее с каждым днём воздействие хозяйственной деятельности на городские водные объекты диктует необходимость проведения экологической реабилитации поверхностных водоёмов и прибрежных зон, посредством удаления и переработки образующихся в них техногенных осадков.
В настоящее время наиболее распространенным методом утилизации техногенных осадков является их захоронение на полигонах, сжигание или размещение на полях фильтрации. Следует отметить, что в большинстве случаев полигоны не оборудованы специальной системой защиты от вредных воздействий и наносят огромный экологический ущерб как природной среде, так и населению из-за загрязнения почв, подземных вод и атмосферы. Второй по частоте использования в мировой практике способ утилизации – сжигание с последующей утилизацией золы на полигонах захоронения. В таком случае происходит разрушение большого количества органических веществ, содержащихся в техногенном осадке. При этом сжигание осадков влечёт за собой опасность образования и поступления в окружающую среду опасных элементов. По заявлениям ряда СМИ, на Юге России иловый осадок сточных вод всё чаще подвергается кражам с иловых площадок с целью дальнейшего мошенничества – перепродажи для сельскохозяйственных нужд под видом компоста. К тому же, поля фильтрации требуют отчуждения большого количества территорий.
Поэтому диссертационная работа, посвященная разработке биопозитивной технологии переработки техногенного осадка в системе городского хозяйства, позволяющая получить строительный материал, пригодный для использования, актуальна и имеет научную и практическую значимость.
Цель диссертационной работы – обеспечение экологической безопасности технологий переработки техногенных осадков на основе модели комплексного обращения с данным типом отходов и способа, позволяющего получить новый материал для строительства.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
-
Выполнен аналитический обзор и проведён анализ фактического состояния изучаемой автором проблемы;
-
Разработана модель комплексного обращения с техногенными осадками в системе городского хозяйства для обеспечения экологической безопасности применяемых технологий;
-
Определена биопозитивная технология переработки техногенных осадков городских прибрежных акваторий;
-
Произведён расчёт экономического ущерба используемых и биопозитивной технологий переработки техногенных осадков в системе городского хозяйства, позволяющий провести эколого-экономическую оценку применяемыхспособов;
-
Предложена экспериментальная методика, проведены лабораторные исследования, выполнен анализ и обобщение полученных данных определения прочности на одноосное сжатие преобразованного техногенного осадка.
Объект исследования техногенные осадки в системе городского хозяйства, методы и средства обеспечения экологической безопасности используемых технологий в области переработки техногенных осадков в городском хозяйстве.
Методы исследований настоящей диссертационной работы включают в себя общенаучные методы теоретических исследований: аналитический анализ, сравнения, теорию математической статистики, апробированные экспериментальные методики исследования строительных материалов.
Достоверность и обоснованность результатов диссертационного исследования подтверждается применением современных методов исследований с использованием сертифицированных средств измерения, согласованностью результатов теоретических и экспериментальных исследований, положительным опытом апробации на практике.
Научная новизна исследований заключается в том, что:
на основе экспериментальных исследований, выполненных автором, обосновано использование технологии преобразования техногенных осадков городских акваторий в строительных материал, возможный для использования в конструкциях защитных систем полигонов ТБО и других видах строительства;
автором предложена модель комплексного обращения с техногенными осадками, позволяющая повысить экологическую безопасность городского хозяйства.
Практическая значимость полученных результатов состоит в том, что:
-предложенная и экспериментально обоснованная автором биопозитивная технология переработки техногенных осадков, позволяющая снизить негативные воздействия отих утилизации на окружающую среду, может быть использована в рамках реализации Государственной программы г. Москвы «Охрана окружающей среды» на 2012-2016 годы и других региональных и государственных программ;
-полученные данные использованы в учебном процессе при проведении лекционных и практических занятий по курсу «Экология городской среды», «Экология урбанизированных территорий».
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
- модель комплексного обращения с техногенными осадками, позволяющая обозначить пути решения проблемы их экологически безопасной переработки;
- биопозитивная технология переработки техногенных осадков городских акваторий;
- результаты расчёта экономического ущерба используемых и биопозитивной технологий переработки техногенных осадков в системе городского хозяйства;
- результаты проведённых опытов, обосновывающие возможность использования биопозитивной технологии переработки техногенных осадков в строительный материал, применимый к использованию вконструкциях защитных систем полигонов захоронения ТБО;
- сопоставление российских и европейских стандартов в области технологий проведения экспериментальных исследований определения физико-механических характеристик водонасыщенных грунтов;
Апробация работы. Основные результаты и теоретические положения диссертационной работы обсуждались на заседаниях кафедры «Городское строительство и экологическая безопасность», «Инженерная геология и геоэкология» и докладывались на международных и российских научно-практических конференциях: Международная научная конференция, посвященная 90-летию МГСУ-МИСИ «Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании» (Москва 19-21 октября 2011); Научно-практическая конференция «Строительство – формирование среды жизнедеятельности» (Москва 27-29 апреля 2012).
Публикации. По результатам представленных в работе исследований опубликовано 5 научных трудов, в том числе 3 в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, входящих в Перечень ВАК.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографии, изложена на 146 страницах машинописного текста, включая 35 рисунков, 21таблицу, список литературы из124 наименований.
Работа выполнялась в ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» на кафедре «Городское строительство и экологическая безопасность».
Автор глубоко благодарен сотрудникам ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» и Высшей школы промышленного и гражданского строительства (ESTP) г.Парижа (Франция), в частности, профессору А.Беннаби, за предоставленную возможность проведения лабораторных исследований, отделу международных связей МГСУ и О.Б. Ляпидевской, а также всем коллегам кафедры «Городское строительство и экологическая безопасность»,«Инженерная геология и геоэкология» и А.Д. Потапову лично, родным и близким за постоянную помощь и поддержку в работе.
