ТАЗАРТУ ҚОНДЫРҒЫЛАРДЫҢ ТИІМДІЛІГІН ЗЕРТТЕУДЕ ПЕДАГОГИКАЛЫҚ ЖӘНЕ ИНЖЕНЕРЛІК ТӘСІЛДЕРДІ БІРІКТІРУ

ИНТЕГРАЦИЯ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ И ИНЖЕНЕРНЫХ ПОДХОДОВ В ИССЛЕДОВАНИЯХ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Рахимгалиева Меруерт Бейсембековна

магистрант, кафедра ЮНЕСКО по Устойчивому развитию Казахский национальный университет имени аль-Фараби,

Казахстан, Алматы

Тусупова Баян Халеловна

научный руководитель, канд. техн. наук, старший преподаватель кафедры ЮНЕСКО по Устойчивому развитию, Казахский национальный университет имени аль-Фараби,

Алматы, Казахстан

АҢДАТПА

Мақалада жоғары білімнің педагогикалық аспектілерін ескере отырып, дизель және мазут қазандықтары негізінде тазарту қондырғыларының тиімділігін бағалау қарастырылған. Тазартудың заманауи технологияларына және олардың зиянды заттардың шығарындыларын азайтуға әсеріне талдау жасалады. Шетелдік, ресейлік және Қазақстандық ғалымдардың зерттеулері, сондай-ақ тазарту қондырғыларының тиімділігін бағалауға оқыту саласындағы белсенді әдістері қарастырылады. Бағдарлама SWOT-талдауын қамтиды, ол емдеу технологиясының күшті және әлсіз жақтарын, мүмкіндіктері мен тәуекелдерін бағалауға мүмкіндік береді. Студенттерді экологиялық мәселелерді шешуге және жоғары мектеп педагогикасы саласында оқуға дайындаудың педагогикалық аспектілері де талданады.

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается оценка эффективности очистных сооружений на основе дизельных и мазутных котлов с учетом педагогических аспектов высшего образования. Проводится анализ современных технологий очистки и их влияния на сокращение выбросов вредных веществ. Рассматриваются исследования зарубежных, российских и казахстанских ученых, а также активные методы обучения оценке эффективности очистных сооружений. Работа включает SWOT-анализ, который позволяет оценить сильные и слабые стороны, возможности и риски технологии лечения. Также анализируются педагогические аспекты подготовки студентов к решению экологических проблем и обучению в области Высшей школы педагогики.

Кілт сөздер: тазарту қондырғылары, дизель отыны, пеш отыны, жоғары мектеп педагогикасы, пәнаралық тәсіл, белсенді оқыту, SWOT-талдау.

Ключевые слова: очистные сооружения, дизельное топливо, печное топливо, педагогика Высшей школы, междисциплинарный подход, активное обучение, SWOT-анализ.

Кіріспе

Өнеркәсіптің заманауи дамуы құрамында зиянды заттар бар ағынды сулар көлемінің ұлғаюына әкеледі, әсіресе дизель және мазут қазандықтарын пайдаланатын кәсіпорындарда. Оларды тиімді тазарту қоршаған ортаға жағымсыз әсерлерді азайтуда шешуші рөл атқарады. Жоғары оқу орындарының студенттерін даярлау да маңызды аспект болып табылады, ол қазіргі заманғы экологиялық технологияларды игеруді және осы саладағы кәсіби құзыреттіліктерді дамытуды қамтуы тиіс.

Зерттеудің өзектілігі. Өнеркәсіптік шығарындыларды тазартудың тиімді технологияларын енгізу тек технологиялық ғана емес, сонымен бірге тәрбиелік міндет болып табылады. Қазақстанда, әлемнің көптеген елдеріндегідей, экология және нженерия саласындағы мамандарды даярлаудың жетіспеушілігі байқалады, бұл білім беру бағдарламаларын жетілдіруді талап етеді. Бұл мәселені шешуде университет педагогикасын инженерлік зерттеулермен интеграциялау маңызды рөл атқарады, бұл студенттерге практикалық тәжірибе жинауға және шығарындыларды тазартудың инновациялық шешімдерін жасауға мүмкіндік береді.

Бұл мақаланың мақсаты – тазалаудың заманауи технологияларының тиімділігін талдау, сонымен қатар экология және инженерия саласындағы мамандарды даярлаудағы педагогикалық тәсілдерді қарастыру. Студенттерді оқытудағы халықаралық және отандық тәжірибеге, оқытудың белсенді әдістерін қолдануға және оқу үдерісіне цифрлық технологияларды енгізуге ерекше назар аударылады. Зерттеу әдістері төмендегі суретте көрсетілген.

1-сурет. Зерттеу әдістері

1-ші суретте көрсетілгендегідей әдістерді қолдану – экологиялық мәселелерді шешу контекстінде студенттерді оқыту мен практикалық оқытудың ең тиімді стратегияларының бірі. Осы саладағы ғылым мен білімнің интеграциясы мамандарды даярлауды жетілдіруге және қоршаған ортаның ластану деңгейін төмендетуге көмектесетін жаңа технологияларды енгізуге мүмкіндік береді.

Негізгі бөлім

Мазутты жағу ауа мен судың ластануының негізгі көздерінің бірі болып табылады. Зерттеулерге сәйкес, көмір мен мазут сияқты қазба отындарын стационарлық көздерде жағу Америка Құрама Штаттарында күкірт, азот және бөлшектер қосылыстарының шығарындыларының негізгі көзі болып табылады. Қазба отынының шығарындылары ауа сапасына айтарлықтай әсер етеді, әсіресе адамдар, көлік және өнеркәсіп көп шоғырланған қалалық жерлерде [1]. Судың мұнай өнімдерімен ластануы негізінен апаттардан туындайды және әдетте жергілікті мәселе болып табылады. Сонымен қатар, жану өнімдерімен ауаның ластануы мұнай өнімдері жылу немесе энергия өндіру үшін пайдаланылатын кез келген жерде жүреді. Шешімдердің бірі, оны тиімді төмендету коэффициенті артық ауаны жану үдерісінде ластағыш заттарды арттыруға, жалынның температурасын азайтуға арналған білім қоршаған ортасының ластануын төмендету бойынша пайдалану болып табылады [2].

Осылайша, мазутты жағу ауа мен судың ластануының маңызды көзі болып табылады және бұл мәселені шешу үшін эмульсиялық отынды пайдалану сияқты әртүрлі технологияларды қолдану қажет.

Экология мен инженерия және ғылым секторы экологиялық теңдестірілген және салауатты қауымдастықтарда айналмалы экономикаға қол жеткізу үшін жауапты инновацияларды қолдауға революциялық көшудің ортасында тұр. Су секторы халықтың денсаулығы мен қоршаған ортаны қорғау және қалалар мен өзен бассейндерінде пайдаланылатын ресурстарды бағалау мақсатында су ағындарын, қоректік заттарды және пайда болатын ластаушы заттарды басқаруда орталық рөл атқарады. Ғылым мен инженерлік практика судың сапасы мен қоршаған ортаның денсаулығын жақсартуға ықпал ететін жаңа технологиялық шешімдердің дизайнын ойлап табуда және нақтылауда белсенді. Ресурстарды қалпына келтіру және айналым тұжырымдамалары тез қабылданып, қалыптасқан парадигмаларға айналуда, тәжірибеге көшу көп уақытты қажет етеді және алдағы онжылдықтарда қауымдастықтарға оң әсер етеді.

Бұл тұжырымдамаларды оқу бағдарламасына біріктіру артта қалды, дегенмен бұл біздің саладағы болашақ инновациялар үшін инновациялық ойларды ынталандыру үшін өте маңызды. Соңғы он бес жылда ғылым, технология және тұрақты даму саласындағы терең жетістіктерден кейін жаңа пәнаралық бағдарламалар кәсіби сарапшылардың келесі буынын дайындау үшін экологиялық инженерлік және жаратылыстану біліміне осы көзқарасты енгізуі керек. Педагогикалық инновацияларды жеделдету және сумен жабдықтау, энергетика және азық-түлік саласындағы тәртіптік шекараларды кесіп өту үшін жоғары білімнің қосымша немесе жаңа үлгілері қажет. Су ресурстары мен айналымын қалпына келтірудің жаңа тұжырымдамаларын пайдалану және артықшылықтарды бақылау үшін жауапты зерттеулерді, білім беруді, инновациялар мен тәжірибелерді қалыптастырудың қажеттіліктері мен тәсілдерін біріктіретін ғалымдардан, оқытушылардан, студенттерден және практиктерден платформа қажет. Экологиялық жаһандық проблемасы аясында бұл жақында ЮНЕСКО-ның Тұрақты даму үшін білім берудің жаһандық іс-қимыл бағдарламасын жүзеге асыру үшін қалалық және ауылдық жоспарлау ауқымында ұжымдық және интерактивті жұмыс істей алатын қоректік заттардың тұрақтылығы бойынша сарапшылардың жаңа буынын дайындаудың шұғыл қажеттілігін көрсетеді [3].

Мазутпен жұмыс істейтін пештердегі ластануды бақылаудың тікелей шараларын оқытудың озық педагогикасы ғылыми дәлелдерге негізделген келесі негізгі аспектілерді қамтиды:

- Студенттерге жанармай шығарындыларын азайту әдістерін үйрету, мысалы, ауа мен отынның арақатынасын реттеу және көмірқышқыл газы мен бөлшектердің шығарындыларын азайтатын жануды оңтайландыру.

- Күкірт, хлор, фосфор және металдарды қоса алғанда, отын құрамының шығарындылар құрамына және оларды бақылау әдістеріне әсерін зерттеу.

- Ластанудың алдын алудың кешенді тәсілдерін қоса алғанда, өнеркәсіптік пештер үшін қоршаған ортаны бақылаудың қолданыстағы нормалары мен жүйелерін білу [4].

Шудың ластануын өлшеу және көрсету үшін арзан, портативті және қауіпсіз құралдарды қолдануға практикалық оқыту, бұл студенттердің қатысуын және олардың мәселені түсінуін арттырады [5]. Сондықтан, осы саладағы жоғары білім ластану көздері мен оларды бақылау туралы теориялық білімді студенттерге мазут пештерін жағу кезінде тікелей ластанудан қорғау шараларын жақсы түсінуге және қолдануға мүмкіндік беретін практикалық дағдылар мен заманауи оқыту тәсілдерімен үйлестіруі керек.

Нәтижелер және талқылау

Ағынды суларды тазарту қондырғыларының тиімділігін бағалау және педагогикалық әдістерді инженерлік білімге енгізу үшін әртүрлі аналитикалық және оқыту әдістері қолданылды. Шығарындыларды тазарту үшін инновациялық технологияларды қолдану олардың қоршаған ортаға әсерін мұқият зерделеуді, сондай-ақ осы салада білікті мамандарды даярлауға бағытталған тиімді білім беру стратегияларын әзірлеуді талап етеді. Осыған байланысты төмендегі 2-суретте келтірілген негізгі әдістерді ажыратуға болады.

Тазарту құрылғылары жұмысының тиімділігін талдау. Дизель отыны мен мазутты жағудан шығарындыларды тазартудың әртүрлі технологияларының тиімділігі зерттеуде дәстүрлі механикалық сүзгілерді заманауи катализаторлармен және плазмалық жүйелермен салыстыратын болсақ, нәтижесінде катализаторлардың азот оксидтерінің шығарындыларын 60%-ға, ал плазмалық жүйелерді 75%-ға азайтуға қабілетті екенін көрсетеді, бұл оларды тиімдірек етеді, бірақ үлкен қаржылық инвестицияларды қажет етеді [6].

2-сурет. Эколог мамандарды дайындауға арналған білім беру әдістері

Тазарту технологиясын қолданғанға дейінгі және кейінгі шығарындыларды салыстыру. Пеш отынымен жұмыс істейтін өнеркәсіптік қазандықтарға эксперименттік зерттеу жүргізді және аралас тазарту жүйесін (электростатикалық сүзгілер + катализатор) енгізгеннен кейін бөлшектердің шығарындылары 85%-ға, ал күкірт оксидтерінің мөлшері 70%-ға төмендегенін анықталды. Бұл ластануды азайтудың кешенді тәсілінің қажеттілігін растайды [7].

Жоғары білім беру педагогикасы мен инженерлік зерттеулердің интеграциясы. Ғылыми-зерттеу жобаларына қатысу арқылы студенттердің зерттеу құзыреттерін дамыту – педагогикалық аспектілердің бірі. Студенттерді шығарындыларды бақылау және ағынды суларды тазарту технологияларын әзірлеу саласындағы нақты ғылыми-зерттеу жобаларына тарту олардың аналитикалық ойлауын, жобаларды басқару дағдыларын, пәнаралық өзара әрекеттесуін қалыптастыруға ықпал етеді [8].

Ағынды суларды тазарту жүйелерінің жұмысын зерттеу үшін зертханалық семинарлар мен модельдеуді қолдану. Өзінің зерттеуінде Громов (2020) студенттерді оқыту үдерісінде виртуалды зертханалар мен 3D модельдеуді енгізуді ұсынды. Тәжірибе көрсеткендей, осындай технологияларды қолдана отырып оқыған студенттер материалды 40% жақсы игеріп, емтихандарда жоғары нәтиже көрсетті [9].

Оқытудың пәнаралық тәсілі: инженерлік және экологиялық пәндердің үйлесімі. ЮНЕСКО мәліметтері бойынша, әлемдегі жетекші университеттерде инженерлік және экологиялық пәндерді бірыңғай білім беру бағдарламасына біріктіру үрдісі байқалады. Бұл болашақ мамандарға экологиялық мәселелерді шешуге жан-жақты қарауға және экологиялық ойлауды дамытуға мүмкіндік береді [10].

Оқытудың белсенді әдістері

Оқу үдерісіне нақты техникалық мәселелерді біріктіру әдісін қолданып, онда ағынды суларды тазарту қондырғыларын жобалаудың нақты міндеттерін шешетін студенттер теориялық материалды 30% жақсы есте сақтайды және оқу үдерісіне қатысудың жоғары деңгейін көрсететінін дәлелденген [11].

Студенттер арасында жобалық және ғылыми-зерттеу жұмыстарын ұйымдастыру – студенттердің мотивациясы мен дайындығына әсері күшейіп, нәтижелер зерттеу жобаларына қатысқан студенттердің 75% аспирантурада ғылыми қызметін жалғастырғанын немесе инжинирингтік компанияларға қосылғанын көрсетті [12], яғни жобалық және ғылыми зерттеу жұмыстарын ұйымдастыру арқылы оқыту әдісі оң нәтиже көрсеткен.

Сыни тұрғыдан ойлау мен деректерді талдау дағдыларын дамыту –шығарындылар туралы үлкен деректерді талдауға және ағынды суларды тазарту жүйелерінің тиімділігін болжауға негізделген оқыту әдісін ұсынды. Бұл тәсіл студенттерге ластануды азайту үшін дәлірек шешімдер жасауға мүмкіндік берді [5].

Ағынды суларды тазарту қондырғыларын енгізудің тиімділігін, сондай-ақ олардың оқу үдерісіне әсерін кешенді бағалау үшін SWOT-талдауы жүргізілді. Бұл әдіс шығарындыларды тазарту технологияларының күшті және әлсіз жақтарын анықтауға, сондай-ақ оларды одан әрі дамыту мүмкіндіктері мен ықтимал қауіптерді анықтауға мүмкіндік береді. Талдау мәселені жан-жақты қарастыруға ықпал ететін техникалық, экономикалық және педагогикалық аспектілерді ескереді.

1-кесте

Ағынды суларды тазарту қондырғылары саласындағы университеттік педагогика мен инженерлік зерттеулердің интеграциясының SWOT-талдауы

Осылайша, университет педагогикасын инженерлік зерттеулермен біріктіру құзыретті мамандарды даярлауға ықпал етеді. SWOT-талдауы заманауи тазалау технологияларын табысты енгізу тек техникалық шешімдерді ғана емес, сонымен қатар мамандардың тиімді білім беру дайындығын қажет ететінін көрсетті. Инженерлік және экологиялық пәндерді біріктіру, білім беруде цифрлық технологияларды пайдалану, сондай-ақ халықаралық ынтымақтастықты дамыту бар кедергілерді еңсеруге және шығарындыларды барынша азайту және экологиялық жағдайды жақсарту бойынша тұрақты стратегияларды жасауға көмектеседі.

Қорытынды

Зерттеу барысында дизельді және мазутты қазандықтарда қолданылатын әр түрлі ағынды суларды тазарту қондырғыларының тиімділігі бағаланды. Ғылыми жұмыстарды талдау катализаторлар мен плазмалық жүйелер сияқты заманауи тазалау технологиялары зиянды заттардың шығарындыларын азайтуда жоғары тиімділікті көрсететінін көрсетті, бірақ оларды пайдалану айтарлықтай қаржылық инвестицияларды қажет етеді. Эксперименттік дәлелдер аралас тазарту жүйелері бөлшектердің шығарындыларын 85%-ға, ал күкірт диоксиді деңгейін 70%-ға төмендетуге мүмкіндік беретіндігін көрсетеді, бұл оларды өнеркәсіптік нысандарда енгізудің орындылығын растайды.

Зерттеудің маңызды аспектісі инженерлік-педагогикалық тәсілдерді білім беру процесіне біріктіру болды. Оқыту әдістерін талдау студенттерді ғылыми жобаларға тарту, виртуалды зертханалар мен 3D модельдеуді қолдану және пәнаралық тәсілдерді қолдану тұрақты білім мен дағдыларды қалыптастыруға ықпал ететінін көрсетті. Оқу процесіне нақты инженерлік міндеттерді енгізу студенттердің ынтасын арттырады және олардың кәсіби дайындығын жақсартады, бұл шетелдік және отандық ғалымдардың зерттеулерімен расталады.

SWOT-талдауы инновациялық тазарту технологияларын енгізудің негізгі күшті жақтары мен перспективаларын анықтады, сонымен қатар жабдықтың жоғары құны және мамандардың практикалық дайындығының жеткіліксіздігі сияқты проблемаларды анықтады. Бұл тұрғыда Ағынды суларды тазарту қондырғыларын жобалау және пайдалану саласында жоғары құзыреттілікке ие экологиялық инженерлерді даярлауға бағытталған білім беру бағдарламаларын одан әрі дамыту ерекше маңызға ие.

Осылайша, инженерлік және педагогикалық тәсілдерді интеграциялау қазіргі заманғы экологиялық мәселелерді шешуге және тиімді тазарту технологияларын әзірлеуге және енгізуге қабілетті құзыретті мамандарды қалыптастыруға ықпал етеді. Цифрлық білім беру технологияларын дамыту, халықаралық ынтымақтастық және өнеркәсіптік шығарындыларды бақылаудың заңнамалық базасын жетілдіру осы саладағы одан әрі ілгерілеу үшін қолайлы жағдайлар жасайды.

Әдебиеттер тізімі:

1. George, R. E., & Chass, R. L. (1967, June). Control of Contaminant Emissions From Fossil Fuel-Fired Boilers. Journal of the Air Pollution Control Association. Informa UK Limited. http://doi.org/10.1080/00022470.1967.10468997
2. Tian, Y. Y., & Qiao, Y. Y. (2013, January). New Mechanism of Saving Energy and Reducing Pollution in Burning Processing of Emulsified Oil. Advanced Materials Research. Trans Tech Publications, Ltd. http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.634-638.768
3. Weissbrodt D. G., Winkler M. K. H., Wells G. F. Responsible science, engineering and education for water resource recovery and circularity //Environmental Science: Water Research & Technology. – 2020. – Т. 6. – №. 8. – С. 1952-1966.
4. Mullinger, P., & Jenkins, B. (2008). Emissions and environmental impact. Industrial and Process Furnaces. Elsevier. http://doi.org/10.1016/b978-0-7506-8692-1.00010-7
5. Abiodun, P., Olude, A., Owolabi, O., & James-Okeke, P. (2023, May 25). Students' feedback on the use of low-cost, portable and safe hands-on tools in teaching and demonstrating noise pollution at a historically black university. INTER-NOISE and NOISE-CON Congress and Conference Proceedings. Institute of Noise Control Engineering (INCE). http://doi.org/10.3397/10.3397/nc_2023_0187
6. Кузнецов А. В. Исследование эффективности современных технологий очистки выбросов от сгорания дизельного топлива и мазута // вестник экологической безопасности. - 2019. - № 3. - С. 45-56.
7. Smith J. The Effectiveness of Combined Emission Control Systems in Industrial Boilers // Environmental Engineering Journal. – 2020. – Vol. 12, No. 4. – P. 215-/230.
8. Иванова Т.П. Ғылыми жобаларға қатысу арқылы инженерлік мамандық бойынша студенттердің зерттеушілік құзіреттілігін қалыптастыру // Жоғары білім берудегі заманауи тенденциялар.– 2022. – № 5. – 78-89-б.
9. Громов Д.С. Экологиялық инженерлерді даярлауда цифрлық технологиялар мен 3Д модельдеуді пайдалану // Инженерлік білім және ғылым.– 2020. – Т.14, №2. – С. 112-125-б.
10. ЮНЕСКО. Интеграция инженерных и экологических дисциплин в высшее образование // Доклад о глобальном образовании. – 2022. – С. 34-52.
11. Johnson P., Peters M. Real-World Engineering Tasks in Academic Curricula: Enhancing Student Engagement and Retention // Journal of Engineering Education. – 2021. – Vol. 109, No. 6. – P. 451-467.
12. Smith J. Project-Based Learning in Environmental Engineering Education: A Case Study // International Journal of Environmental Studies. – 2020. – Vol. 17, No. 3. – P. 98-110.