авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 8 | 9 || 11 | 12 |   ...   | 13 |

«ЧИСТАЯ ВОДА РОССИИ XI МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ СИМПОЗИУМ И ВЫСТАВКА СБОРНИК МАТЕРИАЛОВ 18–20 мая 2011 года г. ...»

-- [ Страница 10 ] --

Как известно, микрокомпоненты в соответствии со своей природой склонны к гидроли зу, комплексообразованию, образованию псевдо- и истинных коллоидов. В природных водах возможно сосуществование микроэлементов в форме взвесей и коллоидов совместно с истинно растворенными формами, включая молекулярные, катионные и анионные комплексы с неорга ническими и органическими лигандами [1, 2]. Скорость перераспределения между формами конечна, что может влиять на кинетику межфазного распределения, следовательно, рассмотре ние кинетики сорбции без учета состояния микрокомпонента в растворе некорректно.

В литературных источниках [3, 5] показано, что в природных водах цезий может обра зовывать коллоиды и слабые комплексные соединения с органическими лигандами. В отсут ствии комплексообразователей в водных растворах цезий преимущественно находится в форме самостоятельного однозарядного катиона [1]. Ввиду того, что цезий в природных водах нахо дится в микроколичествах, исключается истинное коллоидообразование. Образование псевдо радиоколлоидов (сорбционных коллоидов) будет связано с процессами самопроизвольного пе рехода следовых количеств цезия из жидкой фазы на поверхность гетерогенных примесей, при сутствующих в природных водах. Поэтому псевдоколлоидное состояние будет определяться неконтролируемыми, но всегда присутствующими в реальных растворах, процессами адсорб ции ионов цезия коллоидами кремнекислоты, гидроксидов железа, марганца и других элемен тов, а также поверхностью раздела микропузырьков растворенной в воде газовой фазы.

Перспективным сорбентом для извлечения радионуклидов цезия из природных вод и технологических растворов является сорбент Т-55 – смешанный ферроцианид никеля-калия на основе гидратированного диоксида титана, разработанный кафедрой радиохимии и прикладной экологии с использованием сорбента марки Т-5, производства ПНФ «Термоксид» [6]. Особен ности ранее полученных изотерм сорбции и кинетических зависимостей для сорбента Т-55 го ворят о необходимости учета возможности образования цезием коллоидных и комплексных форм состояния и их влияния на сорбционные процессы.

Для исследования форм состояния цезия использовали отстоянную и отфильтрованную водопроводную воду с концентрацией по цезию 0,01 мг/л, рН=7,8±0,2, меченную радионукли дом Cs-137. Долю и размер коллоидных частиц определяли методом ультрафильтрации через полиэтилентерефталатные трековые мембраны производства ОИЯИ «Дубна» с размером пор 0,14–0,18 мкм;

0,1 мкм;

0,07 мкм. Фильтровальная установка приведена на рис.1.

Рис. 1. Фильтровальная установка:

«А» – шприц для отбора проб и создания давления 2 атм.

«Б» – сборная установка, содержащая трековую мембрану «В» – емкость для фильтрата Было установлено, что коллоидные частицы цезия в водопроводной воде имеют размер больше 140 нм и являются псевдорадиоколлоидами. Ве роятными центрами их образования в растворах служат примеси гидрокси дов переходных металлов, взвеси органического и неорганического харак тера, находящиеся в воде. Доля коллоидов в водопроводной воде составля ет около 10 % от общего количества цезия в растворе в весенний период и до 50 % в осенний период времени. Такое различие связано с изменением состава воды в разные времена года.

Исследование влияния коллоидной формы состояния цезия на сорб цию сорбентом Т-55 проводили в статических и кинетических условиях из двух разных растворов: водопроводной воды и имитата водопроводной воды. Имитат исполь зовали в качестве раствора сравнения, предполагая отсутствие в нем коллоидной формы состо яния цезия. Имитат водопроводной воды готовили, добавляя в дистиллированную воду основ ные элементы согласно их допустимому содержанию по ГОСТ 2874-82 (табл. 1), исключая многовалентные металлы, гидрооксиды которых могут сорбировать цезий с образованием псевдорадиоколлоидов.

Таблица 1 Состав водопроводной воды по ГОСТ 2874- Допустимая концентрация, мг/дм3, не более Химический элемент К Na SO42- Cl- 7,0 моль/м Жесткость (Ca, Mg) Ультрафильтрация приготовленных имитатов показала отсутствие коллоидов цезия в растворах. В отстоянной водопроводной воде доля коллоидов цезия составляла 13 %.

На рис. 2 приведены изотермы сорбции цезия из имитата водопроводной воды и водо проводной воды сорбентом Т-55.

Lg E 0, Lg [m] -5,5 -4,5 -3,5 -2, -0, - -1, а) б) Рис. 2. Изотермы сорбции цезия сорбентом Т-55 из растворов, ССs = 0,01 мг/л:

а) имитат водопроводной воды;

б) водопроводная вода Из рис. 2 очевидно, что изотермы сорбции цезия сорбентом Т-55 из водопроводной во ды и имитата водопроводной воды имеют разный вид. Изотерма сорбции цезия из имитата имеет один линейный участок, определнный из изотермы коэффициент распределения цезия составляет 10(3,2±0,8) мл/г. Изотерма сорбции цезия из водопроводной воды имеет два линейных участка, на которых сорбция цезия происходит с различными коэффициентами распределения:

10(4,9±0,7) и 10(3,7±0,3) мл/г., причем второй участок изотермы на водопроводной воде соответствует единственному участку изотермы, полученной на имитате.

Для установления причин различного характера изотерм сорбции цезия из водопровод ной воды и е имитата были проведены кинетические эксперименты с наблюдением за поведе нием коллоидов цезия во времени. Исследования показали, что в условиях кинетики доля кол лоидов цезия в системе не изменяется в течение эксперимента и убывает через неделю (табл. 2).

Таблица 2. Поведение коллоидов цезия в условиях кинетики сорбции сорбентом Т- Время эксперимен 1 неделя 0 10 30 60 та, мин Степень сорбции, 0 29,5 60,3 75,2 81,6 90, S, % Доля цезия в колло 13,6±6,0 13,9±3,0 15,0±2,5 14,4±1,7 14,0±4,1 4,9±1, идной форме, % Можно предположить, что сорбент Т-55 извлекает из водных растворов ионную форму состояния цезия с коэффициентом распределения 10(3,7±0,3) мл/г. Коэффициент распределения 10(4,9±0,7) мл/г не может соответствовать извлечению коллоидной формы состояния, так как кол лоидные формы обычно не извлекаются сорбционными материалами или извлекаются хуже, чем ионные. При этом доля коллоидов в системе уменьшается через неделю, что связано, веро ятно, с разрушением коллоидов.

Очевидно, что различный характер статических зависимостей «lg – lg[m]» обусловлен присутствием в водопроводной воде гидроксидов многовалентных металлов (Fe, Mn, Cr, Al, Cu и т.д.). Можно предположить, что на сорбенте Т-55 формируется новый сорбционный центр, за счет частичного растворения кристаллизованной соли K4[Fe(CN)6], е взаимодействия в растворе с гид роксидами многовалентных металлов, присутствующих в водопроводной воде, и осаждения обрат но на поверхности сорбента смешанных осадков ферроцианидов и гидроксидов, обладающих более высокой специфичностью к цезию по сравнению с фазой соответствующего ферроцианида [7].

Для идентификации образующихся на сорбенте фаз с участием железа (II) и (III) в даль нейшем необходимо привлечение метода мессбауэровской спектроскопии.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Несмеянов А.Н. Радиохимия. М.: Химия. 1972.–592 с.

2. Поляков Е.В., Егоров Ю.В.. Современные методы определения физико-химического состоя ния микроэлементов в природных водах / Успехи химии. 2003. Т. 72. № 11. С.1103–1114.

3. Руденко Л.И., Джужа О.В., Хан В.Е. Полунепроницаемые мембраны при ультрафильтраци онной очистке грунтовых вод от радионуклидов /Радиохимия. 2007. Т. 49. № 2. С. 179–181.

4. Одинцов А.А., Хан В.Е., Краснов В.А., Пазухин Э.М. Радионуклиды в грунтовой воде наблюдательных скважин локальной зоны объекта «Укрытие» /Радиохимия. 2007. Т. 49. № 5. С. 467–472.

5. Сабодина М.Н. Закономерности поведения радионуклидов при создании техногенно геохимического барьера на основе глин. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук. М.: МГУ, 2008. [Электронный ресурс] // URL:

http://www.phyche.ac.ru/files/Sabodina.pdf.

6. Воронина А.В., Ноговицына Е.В., Бетенеков Н.Д. Оценка статических характеристик ферро цианидов на основе гидратированного диоксида титана марки «Термоксид-5»

/Сорбционные и хроматографические процессы. 2006. Т. 6. Вып. 6. Ч. 1. С. 960–964.

7. Милютин В.В., Михеев С.В., Гелис В.М., Кононенко О.А. Соосаждение микроколичеств це зия с осадками ферроцианидов переходных металлов в щелочных средах /Радиохимия.

2009. Т. 51. № 3. С. 258–260.

ПРИМЕНЕНИЕ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ЗЕРНОВОГО ПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ ОЧИСТКИ РАДИОАКТИВНО-ЗАГРЯЗНЁННЫХ ВОД Воронина А.В., Никифоров А.Ф., Гордова Е.А., Семенищев В.С., Кутергин А.С.

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина, Екате ринбург, Россия Вураско А.В., Дникер Б.Н., Максимов А.Ф.

Уральский лесотехнический университет, Екатеринбург, Россия THE USE OF SORBENTS ON THE BASIS OF THE CROP PRODUCTION WASTE FOR TREATMENT OF RADIATION-CONTAMINATED WATERS Voronina A.V., Nikiforov A.F., Gordova Y.A., Semenishev V.S., Kutergin A.S.

Urals Federal University, Yekaterinburg, Russia Vurasko A.V., Dniker B.N., Maksimov A.F.

Urals Forest University, Yekaterinburg, Russia Испытания ядерного оружия, «мирные» ядерные взрывы для решения народно хозяйственных задач, штатная деятельность и аварии на предприятиях ядерного топливного цикла, работа транспортных и исследовательских реакторов привели к загрязнению объектов гидросферы искусственными радионуклидами. Попадая в поверхностные и подземные воды, радионуклиды мигрируют, создавая обширные ареалы загрязнений.

Для очистки больших объмов загрязннных природных вод, в том числе и питьевой воды, могут быть использованы сорбционные технологии с применением материалов, облада ющих дешевизной и доступностью. Научный и практический интерес представляет использо вание сорбентов на основе природных материалов органического происхождения, являющихся отходами зернового производства. Ежегодная возобновляемость, низкая себестоимость, про стота утилизации, низкая зольность при сжигании делают перспективным их применение в качестве сорбентов для радионуклидов. В работах [1-2] исследовано применение фитосорбен тов, полученных на основе древесных опилок, солодовых ростков и ячменной шелухи, для из влечения тяжлых металлов и радионуклидов из вод разного состава.

В предложенной работе исследована возможность использования целлюлозы из шелухи и соломы овса, из шелухи риса и соломы гречихи, а также поверхностно-модифицированных сорбентов на основе технической целлюлозы для очистки радиоактивно-загрязннных питье вых и сточных вод от радионуклидов цезия, стронция и иттрия.

Исследования проводили на водопроводной воде, меченной радионуклидами Cs-137 или Sr-90 в равновесии с Y-90, Рн =7,0 ± 0,2, концентрация стронция стабильного СSr = 1 мг/л, кон центрация цезия стабильного СCs = 0,01 мг/л, m/V = 1 мг/ мл, время контакта фаз 1 – 2 недели.

В табл. 1 приведены степени извлечения и коэффициенты распределения цезия из водо проводной воды технической целлюлозой, полученной из отходов зернового производства. Для повышения специфичности целлюлозы по отношению к цезию проводили двухстадийное по верхностное модифицирование растворами сульфата никеля и жлтой кровяной соли с получе нием смешанных ферроцианидов. Сорбционные характеристики поверхностно модифицированной целлюлозы из отходов зернового производства по отношению к цезию также приведены в табл. 1.

Таблица 1. Сорбционные характеристики целлюлозы и модифицированной целлюлозы из от ходов зернового производства по отношению к цезию Сорбент целлюлоза без дополнитель- ферроцианид никеля-калия ной обработки на основе целлюлозы Kd, мл/г Kd, мл/г S, % S, % 7,5·102 5,2· Целлюлоза из шелухи овса 42,9 83, 2,1·103 1,0· Целлюлоза из соломы овса 68,4 91, 4,7·102 3,9· Целлюлоза из шелухи риса 31,7 99, 2,2·103 2,0· Целлюлоза из соломы гречихи 68,4 95, На рис.1 приведены зависимости степени извлечения цезия целлюлозой из отходов зернового производства и смешанных ферроцианидов никеля калия на основе целлюлозы от рН раствора.

5 lg Kd lg Kd 0 2 4 6 8 0 5 рН рН а) б) 5 4 3 lg Kd lg Kd 2 1 0 0 5 10 0 5 рН pН в) г) Рис 1. Зависимости степени извлечения цезия от рН раствора:

а) целлюлоза из шелухи овса, б) целлюлоза из шелухи риса, в) смешанный ферроцианид никеля-калия на основе целлюлозы из шелухи овса, г) смешанный ферроцианид никеля-калия на основе целлюлозы из шелухи риса Сорбционные характеристики технической целлюлозы, полученной на основе отходов зер нового производства, зависят от вида растительного сырья: коэффициенты распределения для цел люлозы, полученной из соломы выше, чем из шелухи. Основными сорбционными центрами цел люлозных материалов являются карбоксильные группы, несвязанные водородными связями.

Из представленных результатов также очевидно, что модифицирование целлюлозы с по лучением смешанного ферроцианида никеля-калия на е основе позволяет значительно увели чить специфичность по отношению к цезию. Лучшими сорбционными характеристиками облада ет смешанный ферроцианид никеля-калия на основе целлюлозы из шелухи риса, определнный для него коэффициент распределения цезия составляет 3,9·105 мл/г. Полученные закономерности согласуются с данными, представленными в литературном источнике [3]. Целлюлоза из шелухи риса отличается низкой степенью кристалличности (25%), высокими впитывающими свойствами (150 /м2), высокой способностью к водоудержанию (250%), вероятно вследствие этого легче пропитывается модифицирующими растворами и эффективнее модифицируется. Целлюлоза из шелухи риса содержит больше аморфных участков, чем другие виды целлюлозы, что связано с особенностями процесса вегетации и морфологического строения. Большое количество аморф ных участков обуславливает более лгкое проникновение и удержание жидкостей.

Из рис. 1 видно, что степени извлечения цезия образцами технической целлюлозы из шелухи овса и риса, а также смешанными ферроцианидами никеля-калия на их основе в интер вале рН = 2 9 в пределах погрешности не зависят от рН раствора. Таким образом, можно сде лать вывод, что сорбенты на основе отходов зернового производства извлекают цезий в широ ком интервале значений рН и могут быть использованы не только для очистки питьевой воды, вод природных водных объектов, но и слабоактивных сточных вод.

В процессе исследований было установлено, что образцы целлюлозы на основе отходов зернового производства при рН = 7,0 ±0,2 не сорбируют стронций и сорбируют иттрий, однако полученных экспериментальных данных недостаточно для количественной оценки сорбции иттрия. С целью придания исследуемым материалам специфичности по отношению к стронцию производили обработку раствором фосфорной кислоты в лабораторных условиях. В табл. приведены сорбционные характеристики модифицированной фосфорной кислотой технической целлюлозы по отношению к стронцию.

Таблица 2. Сорбционные характеристики модифицированной фосфорной кислотой целлюлозы из отходов зернового производства по отношению к стронцию Радионуклид Целлюлоза из ше- Целлюлоза из со- Целлюлоза из рисо- Целлюлоза из со лухи овса ломы овса вой шелухи ломы гречихи Kd, мл/г Kd, мл/г Kd, мл/г Kd, мл/г S, % S, % S, % S, % стронций 7 80 7 80 2 19 13 Полученные результаты показали, что выбранный метод модифицирования позволяет придать целлюлозе сорбционную способность по отношению к стронцию, однако требует ис следований по выбору оптимальных условий модифицирования, идентификации привитых сорбционных группировок и определения сорбционной мкости.

В работе приведены результаты исследования сорбционной способности целлюлозы и модифицированной целлюлозы, полученной на основе отходов зернового производства, прове дена оценка возможности использования полученных сорбентов для дезактивации питьевой воды, вод природных водных объектов, слабоактивных сточных вод. Показана специфичность исследуемых материалов по отношению к радионуклидам цезия и иттрия, а также перспективы направленного модифицирования с целью повышения специфичности по отношению к цезию и придания специфичности по отношению к стронцию.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Величко Б.В., Венсковский Н.У., Ровный С.И., Медведев В.П. Фитосорбенты тяжлых ме таллов. Ч. 2. М: РУДН. 2002. – 117 с.

2. Лихачва О.В. Исследование сорбционных свойств и определение областей применения фитосорбентов // Автореферат диссертации. Озрск: ОТИ МИФИ. 2005. – 24 с.

3. Минакова А.Р. Получение целлюлозы окислительно-органосольвентным способом при пе реработке недревесного растительного сырья // Автореферат диссертации. Архангельск:

АГТУ. 2008. – 19 с.

Промышленное водоснабжение Очистка сточных вод Industrial Water Supply Waste Water Treatment ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ОТРАБОТАННЫХ СОЛЯНОКИСЛЫХ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ТРАВИЛЬНЫХ СТОКОВ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ОСАДКОВ БИОХИМИЧЕСКИХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ Аксенов В.И., Ничкова И.И., Никулин В.А., Ушакова Л.И., Пецура С.С.

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина, Екатеринбург, Россия THE USE OF PICKLING FERROUS WASTEWATER IN THE SLUDGES DEWATERING ENHANCEMENT AT THE BIOCHEMICAL SEWAGE TREATMENT PLANTS Aksenov V.I., Nichkova I.I., Nikulin V.A.. Pitsura S.S., Ushakova L.I.

B.N.Yeltsin Ural Federal University, Yekaterinburg, Russia Биохимической очистке подвергается подавляющее количество образующихся в народном хозяйстве сточных вод: коммунальных, хозяйственно-бытовых (включая ливневые с полигонов ТБО и др.);

сельскохозяйственных (включая стоки предприятий переработки сель хозпродуктов, дренажные стоки с сельхозполей и др.);

производственных. Поэтому, обработка огромного количества образующихся при очистке стоков осадков, всегда труднофильтруемых, трудоемка и весьма затратна. До сих пор значительная часть этих осадков в конечном итоге размещается в различного рода накопителях, которые занимают огромные площади. Этот оса док в дальнейшем практически не используется, часто создавая аварийные ситуации (попада ние в водоемы, грунтовые воды и др.), и, кроме этого всегда представляет бактериологическую и эпидемиологическую опасность.

Стоит отметить две особенности таких осадков: их количество постоянно увеличивает ся;

их утилизация – это всегда затратное мероприятие.

Существуют и используются различные способы утилизации осадков биохимических очистных сооружений, которые пока востребованы совершенно недостаточно, прежде всего, по экономическим причинам. Перечислим их.

Часто осадок используется в качестве сельскохозяйственного удобрения. Основное ограничение его применения – загрязнение осадков вредными веществами, и в первую очередь тяжелыми металлами, источником которых являются промышленные предприятия. Осадок может высушиваться и гранулироваться с использованием биогаза, получаемого в процессе анаэробной стабилизации. Такой осадок представляет большую питательную ценность.

Наконец-то стали применять термическое уничтожение осадков. Отметим, что с года все осадки Санкт-Петербурга сжигаются, а это чрезвычайно интересный опыт, требующий внимательного изучения. Возникшие проблемы: сложность и высокая стоимость процесса;

зна чительное количество вредных выбросов;

образование больших количеств золы, которые необ ходимо утилизировать.

Как разновидность термического уничтожения осадков используется совместное их сжигание с другими видами топлива – отходами угля и кокса, деревопереработки, нефтепро дуктов и, особенно, торфа, запасы которого огромны. Изготавливают, так называемое, «вто ричное топливо из отходов», которое уже успешно применяется, например, в теплоэнергетике.

Особняком стоит добавка осадка, как и многих других отходов, в исходное сырье для цементной промышленности. Метод стал поистине универсальным, однако необходимо внима тельно следить за выбросами, которые зависят от правильности дозировки всех компонентов.

При любом методе термического уничтожения осадка биохимических очистных соору жений требуется его механическое обезвоживание, которое понижает влажность осадка с 98– 97% до 75–85%. Правда, при использовании углового горизонтального непрерывно действую щего фильтр-пресса фирмы «Бельмер», Германия (так называемого винкель-пресса) влажность осадка составляет 70–65% (очистные сооружения г. Екатеринбурга). После обезвоживания оса док почти всегда подается на сушку.

Известно, что степень механического обезвоживания определяет стоимость сжигания осадка, что делает интенсификацию обезвоживания ответственной операцией. В настоящее время осадок после отстаивания подвергается кондиционированию, которое обычно состоит из реагентной обработки (коагулирование, флокулирование и др.) с дальнейшим уплотнением осадка. Так, для канализационных осадков уже давно используют в качестве коагулянта хлорид железа и известь. Нами предлагается метод использования для этих целей отработанного соля нокислого железосодержащего травильного раствора (ОТР), который после прохождения неко торой обработки идентичен вышеназванному коагулянту.

Напомним, что обычно солянокислые травильные стоки регенерируют термическим методом с возвратом соляной кислоты в травку и получением утилизируемого оксида железа.

Однако, такие установки (типа Рутнера, Отто и др.) экономически целесообразно применять, когда расход ОТР превышает 0,3 м3/ч. В практике же более половины травильных отделений имеют расход солянокислых ОТР много меньше этой величины (0,01 – 0,05 м3/ч ) и столько раствора на сложных и дорогостоящих пирогидролизных установках перерабатывать совер шенно невыгодно. Выход из положения – использовать солянокислые травильные стоки для коагуляции осадков биохимических очистных сооружений.

Обработка раствора заключается в его нейтрализации, окислении двухвалентного желе за до трехвалентного, определения дозы коагулянта и условий его использования.

Нейтрализацию стоков следует проводить ступенчато: свободную соляную кислоту нейтрализовать измельченными карбонатами щелочноземельных металлов (доломитом и др.) до рН около 4;

окончательную нейтрализацию щелочами (известью и др.) до рН около 9. Окис ление железа в щелочной среде осуществляется продувкой воздуха в течение 35–40 минут.

Обычная доза полученного коагулянта – 30–50 мг/ дм3 осадка (в пересчете на железо);

время медленного перемешивания – 7–9 минут. Конечно, в каждом конкретном случае эти параметры следует определять в лаборатории.

Участок приготовления коагулянта следует размещать на очистных сооружениях для использования свежеприготовленного продукта. Естественно, стоимость этого участка и транс портировки стока оплачивает «производитель» ОТР.

ДООЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД СИСТЕМ ПОДДЕРЖАНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ Аксенов В.И., Никулин В.А., Ничкова И.И., Пецура С.С.

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина, Екатеринбург, Россия Линников О.Д.

Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург, Россия AFTERPURIFICATION OF WASTE WATERS OF THE SYSTEMS FOR RESERVOIR PRESSURE MAINTENANCE.

Aksenov V.I., Valentseva T.A., Nikulin V.A., Petsura S.S.

B.N. Yeltsin Urals Federal University, Yekaterinburg, Russia Linnikov O.D.

Russian Academy of Sciences Urals Branch Institute of Chemistry of Solid, Yekaterinburg, Russia Метод поддержания пластового давления (ППД) путем заводнения нефтяных место рождений (нагнетанием в залежь воды) широко применяется для повышения степени извлече ния нефти и увеличения темпов разработки месторождений.

Как правило для закачивания в пласт используют сточные воды, подвергнутые очистке.

Сточные воды обычно представляют собой смесь пластовой воды и растворов, полученных при обессоливании нефти;

они характеризуются высоким содержанием эмульгированной нефти (до 3000 – 5000 мг/л), твердых частиц (до 2000–3000 мг/л) и имеют минерализацию до 100 г/л.

Принятые в настоящее время технологии очистки сточных вод перед закачиванием в пласт позволяют получить после очистки остаточное содержание нефти и твердых частиц не выше 40 – 50 мг/л, что считается достаточным для пластов с хорошими коллекторскими свойствами.

Однако, как показали результаты лабораторных и промышленных исследований, для извлечения остаточных запасов нефти, особенно из глинистых и малопродуктивных пластов, требуется закачивание воды с содержанием твердых частиц и нефти не более 5 мг/л. Поэтому возникает необходимость разработки технологии доочистки сточных вод. Важно отметить, что разработка и реализации технологии доочистки на практике значительно осложняется следую щими моментами:

существенное отличие составов сточных вод разных месторождений и даже разных залежей;

изменение во времени состава сточных вод;

высокое (до 10% и более) солесодержание сточных вод.

С учетом изложенных выше факторов была предпринята попытка разработать техноло гию доочистки сточных вод Горькинских очистных сооружений Лениногорского НГДУ ОАО «ТатНефть».

Для лабораторных исследований по отработке технологических режимов доочистки в разное время были отобраны четыре пробы сточных вод, прошедших предварительную очистку по существующей технологии, которые имели следующие показатели:

содержание нефтепродуктов – 18–46 мг/л;

содержание твердых частиц – 12–28 мг/л;

железо общее – 36–40 мг/л;

содержание солей – 87–98 г/л.

В результате проведенных исследований была разработана технология доочистки сточ ных вод, включающая следующие основные операции:

подщелачивание кальциевой щелочью;

обработка алюможелезным коагулянтом;

обработка катионными флокулянтами с большой молекулярной массой;

перефлокуляция анионными флокулянтами с дальнейшей механической очисткой.

Следует отметить, что в результате экспериментальных исследований были определены не только концентрационные, но также временные и гидродинамические характеристики реа гентной обработки. В результате реализации разработанной технологии на реальных стоках после доочистки были получены следующие характеристики:

содержание нефтепродуктов – 2,1–4,4 мг/л;

содержание твердых частиц – 1,5–3,0 мг/л;

железо общее – 1,2–2,2 мг/л;

содержание солей – 85–96 г/л.

Важно отметить, что при обработке стока существует проблема удаления соединений железа, поскольку выделяющиеся гидроксиды железа образуют с другими веществами осадки, кольматирующие любые поровые пространства и дающие плотные отложения на стенках тру бопроводов. Поэтому стадия выделения гидроксидов железа должна быть представлена специ альными аппаратурно-технологическими решениями, известными по практике очистки различ ных железосодержащих стоков (травильных, гальванических и др.).

Считаем необходимым отметить, что полученные результаты можно отнести лишь к конкретному случаю. Однако, полученный опыт и отработанная методика определения пара метров многостадийной коагуляционно-флокуляционной обработки позволяют с высокой до лей уверенности говорить о положительном результате при отработке технологии доочистки промысловых и сточных вод и других месторождений.

Следует отметить, что подготовленная по приведенной технологии сточная вода может быть направлена на термодистилляционную переработку, в результате чего получается дистил лят с солесодержанием не более 10 мг/л и рассол с солесодержанием в 1,5–2,0 раза выше ис ходного раствора. Дистиллят может использоваться для обессоливания нефти и после этого направляться в систему ППД вместе с рассолом. Достоинством данной схемы является воз можность отказа от использования природных источников воды для обессоливания нефти, ис ключение образования дополнительных объемов стоков, сбалансированность системы ППД по солям и воде, то есть создание локальной замкнутой системы водопользования (ЗСВ).

МОДЕРНИЗАЦИЯ МАЛЫХ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ Алферова Л.И., Дзюбо В.В.

Томский государственный архитектурно-строительный университет, Томск, Россия MODERNIZATION OF SMALL SEWAGE TREATMENT FACILITIES Alferova L.I., Dzyubo V.V.

Tomsk State Srchitecture/ Civil Engineering University, Tomsk, Russia Комплекс канализационных очистных сооружений (КОС) г. Кедровый предназначен для полной биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод c доведением остаточ ных концентраций до требуемого норматива перед сбросом в реку Чузик, запроектирован по типовому проекту производительностью 1200 м3/сут с возможностью будущего расширения.

Сооружения построены в три очереди в 1987–1995 годы и включают следующие основные уз лы и сооружения.

Исторически г. Кедровый строился как нефтедобывающий город. С 1989 по 2002 гг.

здесь действовало нефтегазодобывающее управление «Лугинецкнефть» (структурное подраз деление ОАО «Томскнефть»), которое являлось градообразующим. В этот период в регионе работали крупные сервисные компании, обслуживавшие нефтегазодобывающий комплекс, та кие как Лугинецкое УТТ, Энергонефть-Томск, Лугинецк-Автотранс.

В 2003–2004 гг. в указанном регионе прекратило свою деятельность НК «Юкос», значительно сократились объемы выполняемых компанией работ, что привело к резкому сокращению населения г. Кедровый и близлежащих поселков, проживающего на постоянной и временной (вахтовый метод работы) основе. В настоящее время в городе Кедровый на постоянной и временной (вахта) основе проживает не более 3,2 тыс. чел, а при установленной норме водопотребления расход сточных вод, поступающих от города на перекачивающую канализационную насосную станцию (КНС), не превышает 600 м3/сут.

Анализ фактического режима работы насосных агрегатов показал, что рабочий насос ный агрегат в течение суток включается в работу 50–60 раз, при этом фактическая продолжи тельность его работы изменяется в пределах 5–12 мин., время его работы в течение суток со ставляет 6,6–8 часов, в остальное время насосный агрегат простаивает.

Обследование высотного расположения оси насосных агрегатов относительно точки подачи сточных вод на КОС показало, что фактическая высота подъема сточных вод (от уровня воды в приемном отделении до точки их излива в отстойники-гидроциклоны) изменяется в пределах 8,35–9,35 м (в зависимости от колебания уровня сточных вод в приемном резервуаре при откачке насосными агрегатами). Иными словами, полный фактический напор (Hфакт) насос ного агрегата, находящегося в работе не превышает 10 м. Исходя из каталожной характеристи ки насосного агрегата данной марки при таком фактическом напоре его фактическая подача составляет 185–205 м3/ч.

Завышенная подача (производительность) насосных агрегатов КНС приводит к перио дической кратковременной, но значительной перегрузке установок КУ по расходу, при этом большую часть времени суток установки простаивают без поступления сточных вод в режиме аэрации и «голодания» биомассы. Значительная перегрузка установок КУ по расходу, особенно зоны отстаивания активного ила, неизбежно приводит к выносу активного ила с очищенной водой, вследствие чего качество очищенной воды снижается.

Для равномерной подачи сточных вод в течение суток на очистные сооружения, непре рывного и равномерного обеспечения биомассы установок биологической очистки сточных вод «питанием» в КНС следует установить фекальные насосные агрегаты (1 рабочий и 1 резервный агрегаты) с подачей 50 м3/ч и напором 12–15 м.

Для модернизации КНС г. Кедровый в качестве наиболее оптимального варианта реко мендованы к установке насосные агрегаты марки SEV.80.80.40.4.51D.

Проектом модернизации воздуходувной станции на КОС предусмотрена замена уста новленных турбовоздуходувных агрегатов ТВ 42.1,4 М1.01 на воздуходувное оборудование фирмы Robuschi, в частности, газодувки марки ES 65/3P.

Экономический эффект от модернизации КОС г. Кедровый В данном случае речь идет об ожидаемом экономическом эффекте после выполнения всех запланированных мероприятий по модернизации за счет снижения энергопотребления ос новными блоками КОС.

Экономия от модернизации КНС Установленная мощность электродвигателей насосных агрегатов в настоящее время – 2х30 кВт;

Установленная мощность электродвигателей насосных агрегатов после модернизации – 2х4,0 кВт;

Потребляемая (фактически замеренная на работающем насосном агрегате) мощность в настоящее время – 18,2 кВт;

Потребляемая (расчетная) мощность после модернизации составит:

где Q – подача насоса, м3/с;

H – напор, м;

.

Годовая плата за электроэнергию по тарифам Томской области [2], потребляемую КНС в настоящее время, составляет:

W P 365 0,96, где P = 18,2 кВт – потребляемая мощность насосным агрегатом до модернизации;

Тсут = 8 – число часов работы насосного агрегата в сутки;

(0,96 руб+НДС) = 1,1328 руб/кВт ч, в т.ч. НДС – стоимость электроэнергии по действующему тарифу.

W = 18,2х8х365х1,1328 = 60201,52 руб.

Годовая плата за электроэнергию, потребляемую КНС после модернизации, составит:

W = 2,45х24х365х1,1328 = 24312,15 руб.

Годовая экономия, получаемая за счет сокращения энергопотребления на КНС, составит:

W = 60201,52 – 24312,15 = 35889,37 руб.

Экономия от модернизации воздуходувного хозяйства КОС Расход подаваемого воздуха в настоящее время – 3600 м3/ч;

Расход подаваемого возду ха после модернизации – 950 м3/ч;

Установленная мощность электродвигателей воздуходувных агрегатов в настоящее время – 2х55 кВт;

Установленная мощность электродвигателей воздухо дувных агрегатов после модернизации – 2х22,5 кВт;

Потребляемая мощность в настоящее время – 37,8 кВт;

Потребляемая (расчетная) мощ ность после модернизации – 15,5 кВт;

Годовая плата за электроэнергию воздуходувного хозяйства в настоящее время:

W = 37,8х24х365х1,1328 = 375101,80 руб.

Годовая плата за электроэнергию воздуходувного хозяйства после модернизации:

W1 = 15,5х24х365х1,1328 = 153811,58 руб.

Годовая экономия от сокращения затрат на подачу воздуха составит:

W = 375101,80 – 153811,58 = 221290,22 руб.

Суммарная годовая экономия от сокращения затрат электроэнергии после модерниза ции основных блоков КОС составит:

W = W + W = 35889,37 + 221290,22 = 257179,59 руб.

Выводы:

В связи с сокращением численности населения и производства в населенных 1.

пунктах действующие КОС требуют модернизации, направленной на замену оборудования, не соответствующего фактической производительности.

Модернизация действующих канализационных станций с заменой насосных аг 2.

регатов позволит равномерно подавать в течение суток сточные воды на очистные сооружения, обеспечивая тем самым их устойчивую по эффективности работу, с одновременным снижением фактического энергопотребления.

Модернизация воздуходувного хозяйства с заменой агрегатов завышенной мощ 3.

ности обеспечит подачу необходимого количества воздуха в установки биологической очистки и позволит снизить с энергопотребление действующих КОС.

ОПЫТ ПРОМЫШЛЕННОГО СРАВНЕНИЯ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ СУЛЬФАТ-ИОНОВ Баглай Е.Б., Баглай С.В., Риянова Э.А.

Закрытое акционерное общество «Водоканалпроект», Уфа, Россия EXPERIENCE OF COMMERCIAL COMPARISON OF WASTE WATER TREATMENT (IN TERMS OF SULPHATE-IONS) METHODS Baglay Y. B., Baglay S.V., Riyanova, E. A.

ZAO «Vodokanalproyekt», Ufa, Russia Высокое содержание ионов тяжелых металлов и сульфат-ионов в производственных сточных водах характерно для многих машиностроительных, металлургических и других по добных предприятий. Наиболее распространенным способом очистки сточных вод подобного характера является реагентная нейтрализация, в основном, аммиачной водой или известковым молоком. Как правило, в результате не достигается необходимая глубина очистки от ионов ме таллов, и малоэффективно снижается концентрация сульфатов.

Пример – действующая станция нейтрализации на трубном производстве, обрабатыва ющая травильные растворы и промывные воды участка травления трубопрокатного цеха. Су ществующая технология не позволяла обеспечить нормативы качества очищенной воды для возврата ее в производственный цикл. В связи с ужесточением требований к экологической об становке на предприятии, в том числе необходимостью сокращения количества сбрасываемых сточных вод, было принято решение о реконструкции очистных сооружений с применением современных методов очистки и максимальном использовании имеющихся недостроенных со оружений.

На предприятии была внедрена первая очередь комплекса очистных сооружений, рабо тающих по биохимической технологии с использованием специализированного штамма анаэроб ных микроорганизмов–сульфатредукторов. Суть технологии заключается в обработке сточных вод культурой сульфатвосстанавливающих бактерий, обладающих способностью в анаэробных условиях восстанавливать сульфаты до сероводорода с одновременным окислением органиче ских веществ и разрушением фосфатов, нитратов, ионов аммония. Образующийся сероводород реагирует с растворенными ионами металлов с образованием нерастворимых сульфидов. По скольку растворимость большинства сульфидов металлов намного ниже по сравнению с их гид роокисными соединениями, в очищенной сточной воде достижимы более низкие концентрации металлов. Для удаления образовавшегося осадка биохимически очищенные сточные воды сме шиваются с флокулянтом и подаются на вертикальные отстойники, оборудованные тонкослой ными блоками. Осадок из отстойников подвергается обезвоживанию. Для дальнейшего удаления взвешенных веществ сточные воды фильтруются на самопромывающихся динамопесчаных фильтрах. Далее после обеззараживания на проточных ультрафиолетовых установках очищенная вода возвращается в оборотный цикл предприятия на промывку труб.

Таким образом, предполагалось очищать сточные воды от целого комплекса загрязне ний без использования значительных количеств дополнительных реагентов (за исключением флокулянта и необходимых биодобавок).

После реализации проектных решений в процессе пуско-наладочных работ выяснилось, что качество сточных вод, поступающих на очистные сооружения, не соответствует заложен ному в проекте. На предприятии не удалось добиться четкого отделения отработанных тра вильных растворов от промывных вод, как предполагалось ранее, и в общий поток сточных вод, поступающий на очистные сооружения, периодически сливались сернокислотные концен траты. В результате содержание сульфатов вместо запроектированной стабильной величины 2000 мг/л достигало временами 5000, 8000 и даже 10000 мг/л, железа – 500 1000 мг/л вместо проектных 100 мг/л, а величина рН среды вместо 4 единиц снижалась до 1,5 2 единиц.

Соответственно нарушалась стабильность работы биохимического узла очистных со оружений, не рассчитанного на такие концентрации загрязнений.

В связи с этим был проведен комплекс исследований с целью определить пути оптими зации технологических решений по очистке сточных вод от сульфат-ионов при условии пре вышения проектных показателей.

Реагентная обработка 1.

Проверялся реагентный метод снижения содержания сульфатов с применением различ ных реагентов: соединений бария и алюминия.

В качестве барийсодержащего реагента использовалась гидроокись бария. Это соедине ние хорошо растворимо в воде – до 40 г/л, имеет сильнощелочную реакцию, и следовательно, может использоваться как нейтрализующий агент.

Были проверены различные условия обработки сточных вод. Гидроокись бария приме нялась как в качестве самостоятельного нейтрализующего реагента, так и совместно с извест ковым молоком, после доведения величины рН среды до 5 6. По стехиометрии для снижения содержания сульфат-ионов с 1,5 г/л до заданного значения – 500 мг/л требуется добавлять 1, г/л гидроокиси бария. Были проверены различные дозировки реагента.

Полученные результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1. Результаты обработки промывных сточных вод гидроокисью бария Содер- Условия проведения эксперимента Наименование жание в Осаждение суль- Нейтрализация известковым молоком показателя исходной фатов гидрооки- (до рН = 5 6) и осаждение сульфатов гидро воде сью бария окисью бария Доза гидроксида 2,28 2,53 0,41 0,83 1,24 1,66 2, бария, г/л Величина рН 3 6 7 7 9 10 Сульфаты, мг/л 1468,8 547,2 432,0 1286,4 1238,4 1056,0 864, Железо(общ), отс. отс. отс. отс. отс. отс.

293, мг/л Доза гидроксида 3,32 4,15 0,41 0,83 1,24 1,66 2, бария, г/л Величина рН 3 9 10 8 9 10 11 Сульфаты, мг/л 1852,8 153,6 115,2 1612,8 1372,8 1171,2 768,0 604, Железо(общ), отс. отс. отс. отс. отс. отс. отс.

250, мг/л Доза гидроксида 2,90 3,74 0,41 0,83 1,24 1,66 2, бария, г/л Величина рН 3 8 9 8 9 10 11 Сульфаты, мг/л 1536,0 249,6 105,6 1382,4 1142,4 940,8 739,2 528, Железо(общ), отс. отс. отс. отс. отс. отс. отс.

250, мг/л Доза гидроксида 13,0 14,0 2,5 2, бария, г/л Величина рН 2 8 9 10 Сульфаты, мг/л 3264,0 364,8 172,8 1536,0 1545, Железо(общ), отс. отс. отс. отс.

1306, мг/л Приведенные данные свидетельствуют о достаточно высокой эффективности применя емого реагента – наблюдается до 94,5% снижения сульфат-ионов, полностью удаляется железо.

К неудобствам данного способа следует отнести большой расход реагента, а также его токсичность: соединения бария относятся ко 2-му классу опасности, предельно-допустимое со держание бария в воздухе рабочей зоны составляет 0,1 мг/м3.

Также проверялся другой реагент – оксихлорид алюминия (ОХА). Это соединение ме нее токсично, относится к 3 классу опасности.

Проводилось последовательное смешение сточной воды с известковым молоком 2,5 % концентрации и 1% раствором ОХА с дальнейшим барботажом воздухом в течение 30 минут.

При обработке сточной воды совместно с известковым молоком ионы алюминия обра зуют с ионами кальция трехкальциевый алюминат, который связывает сульфат-ионы в трудно растворимое соединение – гидросульфоалюминат кальция. Реакция выглядит следующим обра зом:

3CaO Al2O3 6H2O + 3CaSO4 + 25H2O 3CaO Al2O3 3CaSO4 31H2O Оптимальный результат был достигнут при величине рН среды, равной 10 11 ед. и дозе ОХА = 650 мг/л. При этом концентрация сульфат-ионов снизилась с 3000 мг/л до 1250 мг/л.

В данном случае наблюдается гораздо меньший расход реагента наряду с менее высо кой эффективностью очистки.

Следует отметить, что при применении оксихлорида алюминия в обрабатываемую воду одновременно вносится эквивалентное количество хлорид-ионов, которые в дальнейшем не выводятся из системы никаким образом. В нашем примере введенная концентрация хлорид ионов составляет 327 мг/л.

Мембранное разделение 2.

С целью проверки альтернативного варианта были проведены натурные испытания об ратноосмотического мембранного модуля. Использовалась деминерализационная обратноосмо тическая система серии «Bluefilters» модели ARO-2-100P. Производительность установки по пермеату составляла 100 л/час, степень отбора пермеата 45…65%.

В процессе фильтрации исходная вода движется в осевом направлении по межмем бранным каналам рулонного модуля и разделяется на два потока: концентрат и пермеат. Пер меат движется по дренажному материалу в спиралеобразном направлении и собирается в цен тральную отводящую трубу. Концентрат выходит с другой стороны модуля и либо весь посту пает на сброс, либо частично возвращается на вход системы. Соотношение пермеата и концен трата регулируется таким образом, чтобы избежать сильного концентрирования и поддержать необходимую скорость потока, препятствуя тем самым появлению отложений на поверхности мембраны. Чрезмерное концентрирование вызывает осаждение на поверхности рулонного мо дуля слоя малорастворимых соединений (например, солей жесткости, железа, органических соединений) и, в конечном итоге, выводит мембрану из строя. Количество сбрасываемой воды обычно составляет для одностадийного разделения 35 55% от исходного объема воды, посту пающей на вход системы. Для уменьшения количества сбросных вод система оснащена рецир куляционным контуром, позволяющим вернуть часть концентрата на вход системы.

Система работает в автоматическом режиме, расходы замеряются с помощью ротамет ров и настраиваются регулирующими вентилями. Качество пермеата отслеживается управля ющим контроллером по его остаточному солесодержанию путем измерения удельной электро проводности, также проводился лабораторный аналитический контроль.

Как известно, обратный осмос предназначен для глубокой очистки воды и гарантирует удаление до 96 99% растворенных неорганических солей. Одно из немаловажных его преиму ществ заключается в высокой экологичности способа, поскольку при очистке не применяются химические реагенты, и не происходит вторичного загрязнения.

Однако к недостаткам метода надо отнести его чувствительность к исходному составу обрабатываемой воды. Так, например:

допустимый диапазон температур + 5 35 °С допустимый диапазон значений рН 4…10 ед. рН допустимое содержание железа 0,1 мг/л допустимая мутность 0,5 мг/л допустимая жесткость 1,5 мг-экв/л В связи с этими ограничениями для нейтрализации исходных кислых вод вместо из весткового молока был использован другой реагент – кальцинированная сода. После обработки раствором соды, отстаивания и фильтрования сточная вода направлялась на обратноосмотиче ский модуль.

Испытания проводились в течение трех суток, продемонстрирована очень высокая эф фективность очистки по сульфат-ионам: снижение с 2000 мг/л до следовых концентраций на всем протяжении эксперимента при сохранении заданной производительности по пермеату.

По результатам проведенных исследований можно сделать вывод о целесообразности комбинирования двух методов: внедренного на предприятии биохимического и обратноосмо тического разделения.

Предлагается следующая корректировка технологической схемы очистки сточных вод:

сбор и усреднение промывных сточных вод в накопителях;

нейтрализация сточных вод в камерах реакции раствором кальцинированной соды;

отстаивание и фильтрование нейтрализованных сточных вод;

обработка части осветленных сточных вод на обратноосмотической установке;

смешение пермеата и осветленной воды и возврат ее в производство;

обработка концентрата после мембран на биохимическом узле.

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ МЕДИ И ШЕСТИВАЛЕНТНОГО ХРОМА С ПРИМЕНЕНИЕМ НАНОФИЛЬТРАЦИИ Браяловский Г.Б., Мигалатий Е.В., Насчтникова О.Б., Касьянова С.И.

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина, ООО «БМБ», Екатеринбург, Россия COPPER AND SIX-VALENCY CHROMIUM COMPOUNDS EXTRACTION WITH THE USE OF NANOFILTERING Brayalovskiy G.B., Migalatiy Y.V., Naschetnikova O.B., Kasyanova S.I.

Urals Federal University, OOO «BMB», Yekaterinburg, Russia Гальванические производства являются одними из наиболее опасных с экологической точки зрения. Наиболее значимым аспектом воздействия на окружающую среду является сброс загрязненных сточных вод после операций промывки.

Соединения шестивалентного хрома (хромовая кислота и ее соли) применяются при химиче ской обработке поверхностей изделий из стали и медных сплавов. Сточные воды гальванического производства являются многокомпонентными. Так промывные воды после операции травления со держат ионы шестивалентного хрома, меди, а также ряд других компонентов. Эти воды представляют серьезную экологическую опасность, особенно хромсодержащие, так как хром является высокоток сичным веществом и известен как канцерогенный и мутагенный токсин для человека. Для извлечения указанных загрязняющих веществ предложено применение баромембранных процессов.

На первом этапе исследования изучена селективность нанофильтрационной мембраны ОПМН-П для извлечения ионов меди и шестивалентного хрома при рН=6 и рабочем давлении 0,4МПа. Селективность по иону меди при данных условиях составила выше 90% в диапазоне кон центраций от 1 до 90 мг/дм3. При концентрациях ниже 1 мг/дм3 и выше 60 мг/дм3 селективность рез ко уменьшается. Хром в рассматриваемом случае извлекается с максимальной селективностью 65– 70% в диапазоне концентраций 0,1–20 мг/дм3.. Свыше этой концентрации селективность мембраны резко снижается. С целью объяснения данного явления были рассмотрены диаграммы состояния ионов шестивалентного хрома в растворе в зависимости от рН раствора. Было выяснено, что при рН от 2 до 6 в растворе преобладают ионы HCrO4-, при более высоком рН увеличивается доля ионов CrO42- в растворе и достигает максимума при рН выше 8.

На втором этапе была изучена селективность нанофильтрационной мембраны по ше стивалентному хрому при изменении рН от 4 до 10. Максимальная селективность свыше 95% отмечена в интервале рН от 8 до 10. Известно, что при рН8 медь легко образует гидрооксиды и осаждается на механических фильтрах. В проведенном эксперименте было подтверждено, что максимум осаждения достигается при 8рН10. При дальнейшем увеличении рН эффектив ность данного процесса снижается.

На основании полученных данных разработана схема очистки промывных вод от ионов меди и шестивалентного хрома, состоящая из следующих этапов:

подщелачивание раствора до рН=9;

осаждение образовавшихся гидроксидов меди;

подкисление осадка до рН = 6–7;

извлечение ионов шестивалентного хрома на нанофильтрационной мембране;

повторное использование фильтрата для промывки или сброс в промышленно-ливневую канализацию.

Внедрение технологии позволит создать систему оборотного водоснабжения, умень шить концентрации хрома и меди в повторно используемых сточных водах, снижению затрат на реагенты при нейтрализации стоков, получению относительно чистых растворов меди и ше стивалентного хрома, которые в дальнейшем могут использоваться в производстве.

РАЗРАБОТКА, ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ВНЕДРЕНИЕ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ СИСТЕМ ПРОМЫШЛЕННОГО И КОММУНАЛЬНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ Галкин Ю.А., НПФ «Эко-проект», Екатеринбург, Россия DEVELOPMENT, DESIGNING AND APPLICATION OF NEW TECHNOLOGIES FOR INDUSTRIAL AND DOMESTIC WATER SUPPLY SYSTEMS Galkin Y.A., NPF “Eko-proyekt“, Yekaterinburg, Russia Научно-проектная фирма «ЭКО-ПРОЕКТ» создана в 1993 году специалистами, имев шими большой опыт научно-технических разработок, проектирования и внедрения объектов водного хозяйства в черной металлургии, машиностроении и коммунальном хозяйстве.


В названии фирмы – «Научно-проектная фирма ЭКО-ПРОЕКТ», была отражена идея органического единства научных разработок и проектирования, чего так не хватало классиче ским институтам советского периода. Дальнейшее развитие этой идеи привело к созданию комплексной инжиниринговой фирмы, в которой разрабатываются технологии и оборудование для очистки воды, ведется его изготовление, поставка и шеф-монтаж, проектируются водо очистные установки и сооружения, проводятся авторский надзор за строительством, пуско наладка, обучение эксплуатационного персонала и сервисное обслуживание.

Анализ работы действующих систем промышленного водоснабжения, специальные ис следования по водоподготовке позволили ЭКО-ПРОЕКТу создать для предприятий черной ме таллургии концептуально новые технические решения очистки оборотной воды газоочисток доменных печей, МНЛЗ, вакууматоров, агрегатов горячей прокатки, в т.ч. трубопрокатных, термоотделов и других металлургических агрегатов. Разработки внедрены на 37 объектах металлургических заводов России и Украины и подтвердили свою высокую эффективность, надежность и простоту эксплуатации Создание и широкое внедрение инновационных техноло гий позволили ЭКО-ПРОЕКТу занять лидирующее технологическое положение среди европей ских и российских инжиниринговых фирм, выполняющих аналогичные работы. В настоящее время все Гипромезы России, Укргипромез и другие «металлургические» проектные институты используют при проектировании преимущественно технологии и оборудование для очистки воды, созданные в ЭКО-ПРОЕКТе.

В настоящее время большинство существующих систем оборотного водоснабжения предприятий черной и цветной металлургии, машиностроения, военно-промышленного ком плекса технически и морально устарели. Их уровень часто соответствует состоянию техниче ских решений первой половины ХХ в. Многие производства работают по прямоточной схеме водоснабжения.

Таким образом, переход с прямоточных систем водоснабжения к оборотным и создание эффективных очистных сооружений для кондиционирования подпиточной и оборотной воды является важной экологической и социальной задачей.

Наиболее важным достижением НПФ «Эко-проект» является разработка и внедрение отстойников-флокуляторов, применяемых в качестве основного аппарата в различных техноло гических схемах очистки оборотных и промышленно-ливневых сточных вод.

В сравнении с аналогами отстойники-флокуляторы имеют увеличенную в 2 4 раза удельную гидравлическую нагрузку (до 12 – 17 м3/м2·ч) и по этому показателю они приближа ются к флотационным аппаратам, но при значительно меньших энергозатратах и высокой эф фективности очистки воды. Новая конструкция отстойника позволяет отказаться от сложных многоступенчатых технологий и перейти к более простым, экономичным и компактным – од ноступенчатым. При этом занимаемая чистными сооружениями территория уменьшается в 1, 3 раза и сокращаются до 2,5 раз капитальные затраты даже при размещении отстойника флокулятора в здании;

последнее принципиально улучшает условия эксплуатации и ремонта, а также надежность работы. Отстойники-флокуляторы применяются как в реагентных, так и в безреагентных схемах очистки воды. Процессы коагуляции, флокуляции и осаждения примесей воды проводятся в гидродинамических режимах, близких к оптимальным, что обеспечивает высокую эффективность очистки воды. Аппараты имеют высокую устойчивость процесса очистки при изменяющихся расходе, концентрации примесей и температуре воды. Процессы постоянной или периодической откачки осадка и удаления всплывающих нефтепродуктов ме ханизированы и осуществляются в автоматическом режиме. Аппараты изготавливаются из ме талла и поставляются транспортными узлами, что позволяет смонтировать их на площадке и запустить в работу за 1 – 1,5 месяца.

Фирма «ЭКО-ПРОЕКТ» разработала, запатентовала и изготавливает отстойники флокуляторы на производительность от 0,5 до 2000 м3/ч. Ведется разработка аппаратов на еще большую производительность. Это позволяет создавать системы оборотного водоснабжения для самых крупных производственных объектов.

Отстойники-флокуляторы работают на многих объектах, металлургии, машинострое ния, коммунального хозяйства и в других отраслях народного хозяйства. В таблице 1 приведе ны примеры использования отстойников-флокуляторов в черной металлургии:

Исключительно важной является высокоэффективная технология гравитационного обезвоживания до влажности 15% труднофильтруемых окалиномаслосодержащих осадков, по лучаемых при очистке оборотной воды МНЛЗ, станов горячей прокатки и других агрегатов.

Все процессы – сгущение осадка, обезвоживание и хранение до отгрузки проводятся в одном аппарате простой конструкции и осуществляются без затрат энергии и участия постоянного эксплуатационного персонала. Данная технология успешно применена на Нижнесергинском метизно-металлургическом заводе и других предприятиях России и Украины. Она может ис пользоваться и для обезвоживания осадков оборотных циклов других агрегатов. Так, ЭКО ПРОЕКТ разрабатывает документацию для установки обезвоживания шламов оборотного цик ла газоочистки доменной печи № 7 Новолипецкого МК.

Разработка типовых комплексных схем водоснабжения промышленных предприя тий с прекращением сброса сточных вод в открытые водоемы. Разработанная технологиче ская схема водоснабжения и очистки сточных вод основана на использовании разных реаген тов и оборудования, производимого в ЭКО-ПРОЕКТе Данная технология позволяет очистить воду до норм ПДК от таких загрязнителей как же лезо, медь, цинк, мышьяк, алюминий и других токсичных компонентов. В данной технологиче ской схеме не используются пруды-шламонакопители, которые в настоящее время на многих предприятиях Урала превратились в объекты потенциальной угрозы техногенной катастрофы.

Последовательность операций при данном варианте технологической схемы следующая.

Сточные воды из усреднителя подаются в смеситель, куда вводятся известковое молоко и флокулянт (ПАА). После смесителя поддерживается рН обработанной воды в пределах 8,5– 9,5. Вода из смесителя поступает в камеру реакции. Камера оборудована фильтросными труба ми, через которые подается воздух. Воздух используется как окислитель для перевода двухва лентного железа в трехвалентное. Одновременно за счет подачи воздуха осуществляется интен сивное перемешивание воды, что способствует прохождению реакций нейтрализации и форми рованию частиц гидроокисей металлов. Вода из камеры реакции поступает в отстойник флокулятор. Осадок из аппарата периодически отводится в уплотнитель. Из уплотнителя оса док насосом подается для обезвоживания на специальный фильтр-пресс. Обезвоженный осадок с влажностью 50–70 % вывозится в специально оборудованный полигон на территории пред приятия. Его утилизация может быть реализована, например, на предприятиях цветной метал лургии путем подшихтовки к медному концентрату, который поступает в печь ПЖВ. Фильтрат от пресс-фильтра направляется в усреднитель сточных вод, т.е. в голову процесса.

Таблица 1.

По техническим По 1-ступенчатой технологии очистки на ОФ требованиям При обработ VAI-Siеmens, Без реагентной ке флокулян Danieli, SMS обработки Demag, УЗТМ и тами др.

№ Наименование взве Примеры п/ водопотребляющего взве- шен- нефт взве- объектов, п агрегата шен- нефте ные епро- шен- нефте использующих ные про- веще- дук- ные про- ОФ веще- дукты ще- ты веще- дукты ства (НП), ства (НП), ства (НП), (ВВ), мг/дм3 (ВВ), мг/дм (ВВ), мг/дм мг/дм3 мг/дм мг/дм 1 2 3 4 5 6 7 8 Газоочистки ГДП №4 и № 100;

доменных печей Енакиевского 1 70 (ГДП) МЗ, Украина Газоочистки 150;

Прогноз каче конвертеров 50 ства очистки 1;

МНЛЗ-3 и МНЛЗ 20 1,5;

МНЛЗ-4 Челя 3 10 1 20 5 бинского МК 10;

1,5;

Агрегаты горячей Стан150/250Ниж 5;

20;

прокатки металла несергинского 4 1 50 30;

8;

(АГПМ) ММЗ 50 Магнитогорский Установки гидро- 10;

5;

8 МК, Нижнесер 5 1 30 сбива окалины гинский ММЗ Агрегаты термиче- Термоотдел 10;

ской обработки 1;

2 ТЭСЦ-4 Вык 6 10 проката (АТОП) сунского МЗ Стан горячей Агрегаты горячей 12 прокатки труб 50 8 1 прокатки труб ТПЦ-1 Север ского ТЗ* Непрерывный стан горячей Агрегаты горячей прокатки труб, прокатки труб 60 15 20 3 цех №8 Перво (при наличии уральского Но фосфатной смазки) вотрубного за вода* Колесопрокат Колесопрокатный ный цех Нижне стан (при наличии 6 1 тагильского графитной смазки) МК* Вакууматоры Вакууматор сталеплавильных 20 10 ККЦ-1 НТМК цехов * опытно-промышленные установки Вода из отстойника-флокулятора поступает в смеситель, в который дозируется 5% рас твор сульфида натрия (или сульфидсодержащий реагент) для связывания оставшихся в растворе ионов тяжелых металлов. Для связывания свободных сульфид-ионов в смеситель может дозиро ваться сульфат двухвалентного железа и флокулянт. Обработанная таким способом вода подается на механический безнапорный открытый фильтр с кварцевой загрузкой. В качестве загрузки ис пользуется кварцевый песок фракции – 0,8 – 1,2 мм. Высота фильтрующего слоя –1,20 м. Филь трованная вода под остаточным напором поступает в пруд-стабилизатор, рассчитанный на пре бывание в нем воды не менее пяти суток. В стабилизаторе идет выпадение солей кальция за счет образования карбонатов под воздействием углекислого газа воздуха, а также снижение концен трации сульфатов за счет выпадения гипса и разбавления воды атмосферными осадками.

Пруд-стабилизатор необходим для дополнительного повышения глубины очистки. За время пребывания воды в стабилизаторе под воздействием воздуха произойдет снижение рН, а также произойдет уменьшение концентрации сульфата кальция до уровня его растворимости при данных условиях (температура, солесодержание).


Так как в настоящее время не разработаны приемлемые по технико-экономическим па раметрам методы очистки сточных вод от сульфатов и хлоридов, то для условий большинства промышленных предприятий Урала использование пруда-стабилизатора будет способствовать снижению концентрации сульфатов в осветленной воде за счет разбавления атмосферными осадками и за счет выпадения гипса.

Осветленную и стабилизированную воду из пруда-стабилизатора с помощью регулиру емого водоотводного колодца можно или непосредственно выпустить для сброса в водный объ ект или осуществить такой сброс через систему ботанических площадок, которые за счет раз вития высшей растительности могут быть дополнительно очищены от взвеси, ионов, тяжелых металлов и солей кальция и магния. В соответствии с научными разработками ботанические площадки рассчитываются, исходя из условия, что для 1 м3/час сточных вод требуется 120 м площади ботанической площадки.

Необходимо отметить, что оптимизация процессов реагентной обработки сточных вод по предлагаемой технологии достигается за счет следующих решений:

поддержания необходимого диапазона величины рН для осаждения гидроксидов тяжелых металлов;

использования процессов соосаждения ионов тяжелых металлов на гидроксиде трехвалент ного железа, фосфате и карбонате кальция;

введения в оптимальных дозах сульфидсодержащих реагентов в осветленную воду после нейтрализации;

применения процесса карбонизации путем аэрации воды в прудке-стабилизаторе.

Таким образом, сточные воды предприятия, прошедшие очистку по предложенной тех нологической схеме, будут иметь остаточную концентрацию ионов железа, меди, цинка, алю миния, мышьяка на уровне ПДК для водоемов рыбохозяйственного значения.

Разработка технологии и оборудования для очистки ливневых и талых вод с тер ритории промышленных предприятий, городов и населенных пунктов Существующие технологии очистки сточных вод дождевой и промышленно-дождевой канализации в той или иной мере имеют следующие недостатки: значительные капитальные и эксплуатационные затраты, большие габариты сооружений и размеры их санитарно-защитных зон, недостаточные эффективность и стабильность процесса очистки, невозможность очистки 100% сточных вод, трудность очистки аккумулирующих емкостей ливненакопителей и отстой ников от осадка и плавающих нефтепродуктов, применение малоэффективных кассетных и нерегенерируемых сорбционных фильтров, низкий уровень автоматизации, необходимость ис пользования ручного труда в антисанитарных условиях и постоянного присутствия эксплуата ционного персонала.

В разработанной нами технологической схеме в значительной степени решены указан ные проблемы. Применение разработанной технологии и оборудования наиболее приемлемо для больших водосборных территорий – порядка сотен и более гектаров.

Технология глубокой очистки стоков промышленно-дождевой и дождевой канализации внедрена на Уралмашзаводе, МУП «Екатеринбургэнерго» в Екатеринбурге и на других объектах.

Результаты очистки сточных вод (мг/л) на очистных сооружениях Уралмашзавода при ведены в таблице 2:

Таблица 2.

после блока после I ступени после II ступени блока Компоненты, мг/л «В» блока «С» «С»

Взвешенные вещества 20 80 5 10 0,4 0,03 0, 0,15 0, Нефтепродукты 58 (среднее значение около 0,05) Ионы тяжелых цветных 10-2 10-3 10- металлов С использованием описанной выше и внедренной на крупных и малых объектах техно логии фирма ЭКО-ПРОЕКТ разработала концепцию очистки поверхностных сточных вод с территории городов и населенных пунктов (журнал «Водоснабжение и санитарная техника», 2008 г., № 5).

Новые технологические разработки, используемые при реконструкции и строи тельстве новых фильтровальных станций питьевой воды В настоящее время в большинстве населенных пунктов с централизованными система ми водоснабжения качество питьевой воды не соответствует нормативным требованиям. При чинами этого является техногенное загрязнение водоисточников, устаревшая технология под готовки и стабилизационной обработки воды на фильтровальных станциях, неудовлетвори тельное техническое и санитарно-гигиеническое состояние водоразводящих сетей, в значи тельной степени вызванное первыми двумя причинами. Использование эффективных систем доочистки индивидуального и коллективного пользования малодоступно для большинства населения и не решает проблему в полной мере, т.к. токсичные, в т.ч. канцерогенные и мута генные компоненты, поступают из воды в организм человека также и через кожный покров.

Поэтому получение качественной питьевой воды на станциях централизованной водо подготовки по новым технологиям, учитывающим техногенные загрязнения водоисточников, является важнейшей социальной задачей.

Научно-проектная фирма «ЭКО-ПРОЕКТ» имеет многолетний опыт разработки техно логии очистки воды для питьевых целей, проектирования централизованных станций водопод готовки, изготовления водоочистного оборудования, проведения пуско-наладочных работ и сервисного обслуживания.

Примерами таких действующих станций является реконструкция фильтровальной стан ции «Маяк» г. Полевской, производительностью 40 тыс. м3/сутки для очистки высокоцветной воды с техногенными загрязнениями Свердловского агропромышленного района;

корректиров ка технологии очистки воды В-Выйского водохранилища для питьевого водоснабжения г. Н Тагила;

проектирование, изготовление и запуск в эксплуатацию новых станций очистки под земных вод от железа и марганца в п. Таежный и г. Советский Ханты-Мансийского автономно го округа. Проектированию каждой из станций предшествовало изучение состава и технологи ческих свойств исходной воды, что позволило создать работоспособную надежную технологию и минимизировать капитальные и эксплуатационные затраты. Технологии основаны на приме нении нового поколения водоочистного оборудования: отстойников-флокуляторов, механиче ских фильтров, сгустителей осадка с механическим перемешиванием, простых и эффективных систем автоматизации и контроля, применению как традиционных реагентов, так и разработан ных нами в последнее время и не имеющих аналогов в России и за рубежом. При этом отдается предпочтение использованию более простых методов очистки, – безреагентных и реагентных, без применения дорогих и сложных в эксплуатации методов сорбции и озонирования.

ПРИМЕНЕНИЕ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД КАК ПОЧВООБРАЗУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ЗЕМЕЛЬ Глебов А.Ю., Денисов С.Е., Ульрих Д.В., Седова Е.А.

Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия THE USE OF WASTE WATER SLUDGES AS A SOIL-FORMING ELEMENT IN ECOLOGICAL LAND RECLAMATION Glebov A.Y., Denisov S.Y., Ulrikh D.V., Sedova Y.A.

South Urals State University, Chelyabinsk, Russia «Не было, нет и не будет безотходных технологий»

Е.В. Лотош Рост городов и городского населения, развитие промышленных предприятий в ХХ веке привели к значительному увеличению потребления водных ресурсов и, как результат, к обострению экологической обстановки.

С каждым годом наблюдается увеличение водопотребления и водоотведения в населен ных пунктах, увеличивается нагрузка на городские очистные сооружения. После очистки сточ ных вод все загрязняющие компоненты переходят в том или ином виде в осадок и избыточный активный ил. Одной из важнейших проблем является обработка и утилизация осадков, получа емых после очистки производственных и бытовых сточных вод.

Существующие способы утилизации осадков сточных вод являются несовершенными, малопроизводительными, дорогими и требуют отчуждения значительных земельных участков вблизи источника загрязнения [1]. Кроме того, на очистные сооружения поступают сточные воды от промышленных предприятий, это обуславливает в составе сточных вод наличие ток сичных веществ, нефтепродуктов, тяжелых металлов таких как медь, цинк, свинец и др. (таб лица 1). Для анализа осадка были отобраны три партии проб, которые предварительно подвер гались обезвоживанию, в таблице 1 представлены средние значения по трем пробам. Обезво женный осадок имел влажность 86,6 % и зольность 30,6 %.

Следует отметить огромную бактериальную загрязненность осадков. В них имеются кокки, палочки, спириллы. Из патогенных микроорганизмов встречаются возбудители желу дочно-кишечных и других заболеваний, большое число яиц гельминтов. [2].

Таблица 1. Результаты анализа осадков сточных вод ОСК города Челябинска № Показатели Обезвоженный осадок, (мг/кг) Cu медь 1 1131, Fe железо 2 126232, Zn цинк 3 4041, Al алюминий 4 5176, Mn марганец 5 636, Ион аммония (NH4+) 6 5111, Нефтепродукты 7 В настоящее время осадки сточных вод складируются на иловых площадках, занимая обширные территории. На очистных сооружениях г. Челябинска осадки сточных вод занимают 34 га и складируются в черте города.

Складированные осадки оказывают загрязняющее воздействие на окружающую среду – происходит загрязнение грунтовых вод инфильтрацией с иловых площадок, загрязнение атмо сферного воздуха образующимися летучими соединениями и газами. После того как осадки отлежатся, их вывозят на городскую свалку и укладывают послойно с ТБО для дальнейшего захоронения. Но, там продолжают происходить те же процессы что и на иловых площадках – инфильтрация в грунтовые воды, загрязнение атмосферного воздуха, образование взрывоопас ного метана и т.д. Ситуация усугубляется тем фактом, что лимит городской свалки уже давно исчерпан, идет накопление отходов сверх нормы, что ведет к еще большему загрязнению окру жающей среды.

С другой стороны, существует проблема рекультивации отходов меднорудной про мышленности, в частности, хвостовых хранилищ обогатительных фабрик. Хвостохранилище – это комплекс специальных сооружений, предназначенный для хранения или захороне ния токсичных отвальных отходов обогащения полезных ископаемых, именуемых хвостами.

На территории города Карабаша Челябинской области расположено несколько таких сооружений, созданных еще в середине ХХ века. После закрытия фабрики их эксплуатация бы ла прекращена. При разработке проекта строительства хвостохранилища обязательными требо ваниями являются разработка мер по охране окружающей среды от негативного воздействия этого сооружения. А при достижении проектных отметок – план консервации и ликвидации хранилища.

При возведении хвостохранилища по его днищу устраивается гидроизоляционный слой, который предотвращает проникновение загрязнителей из толщи отвала в почву и грунтовые воды. Но, исследования, проведенные РосНИИВХ в середине 90 гг. доказывают обратное. В ходе исследований в непосредственной близости от упорной дамбы была пробурена скважина, из которой были отобраны и проанализированы образцы грунтовых вод, анализ которых пока зал, что идет интенсивная инфильтрация загрязнителей с хвостохранилища через подотвальные воды.

Рисунок 1. Схема расположения хвостохранилища «Новое»

а б д в г Рисунок 2. Схема хвостохранилища «Новое»: а – хвостохранилище;

б – упорная дамба;

в – дренажная система;

г – пруд-отстойник и насосная станция;

д – пионерная дамба.

При создании хвостохранилища для отвода вод после седиментации взвешенных частиц была устроена дренажная система. Отвод поверхностных вод с хвостохранилища осуществлял ся в специально устроенный зумпф, из которого насосная станция откачивала воду и подавала ее на комбинат для технических нужд. Во время эксплуатации хвостохранилища наблюдалось просачивание воды через упорную дамбу. Для предотвращения попадания загрязнителей в реку Сак-Элга, ниже по рельефу была возведена пионерная дамба, которая и задерживала загрязнен ный сток.

После того как хвостохранилище было заполнено до проектной отметки, его эксплуата ция прекратилась. Откачка воды насосной станцией была также прекращена.

По нашим предположениям дренажная система не была демонтирована или законсер вирована. Следствием этого явилось то, что загрязнители по-прежнему дренируются из хвосто хранилища в пруд-отстойник оборотного водоснабжения. В период паводков они попадают в реку Сак-Элга, также идет обогащение грунтовых вод солями тяжелых металлов.

Таблица 2. Загрязнение водных источников.

Компонент Содержание, (кг/год) Железо 426 Медь 10 Цинк 23 Свинец Марганец 42 Кадмий Никель 3 Алюминий 9 Механизм формирования загрязнения заключается в следующем: в период весенних па водков и летних дождей на поверхности хвостохранилища происходит аккумуляция плоскост ного стока со всей водосборной территории хвостохранилища. В виду особенностей данного сооружения здесь не допускается возможность свободного стока воды с поверхности, поэтому после достижения плоскостным стоком поверхности хвостохранилища, идет просачивание его через толщу отложений и обогащение стока солями тяжелых металлов и их перенос в грунто вые воды.

Среднегодовая величина осадков в горнозаводской зоне составляет 550–600 мм. В ре зультате проведенного ландшафтного анализа территории было установлено, что водосборная территория данного хвостохранилища занимает площадь около 1 км2, это значит что количе ство атмосферных осадков, проникающее через толщу хвостовых отложений увеличивается на 550–600 м3/год.

Рисунок 3. Водосборная территория хвостохранилища «Новое»

Второй путь формирования загрязнения представляет собой сток воды, находящейся в толще пиритовых отложений через дренажную систему. При этом происходит перенос загряз нителей непосредственно в пруд-отстойник. В случае его переполнения загрязнители вместе с водой попадают в реку Сак-Элга, и дальше в Аргазинское водохранилище.

Ввиду того, что с поверхности хвостохранилища нет естественного стока, то вся вода, образующаяся в результате выпадения атмосферных осадков, расходуется на испарение и ин фильтрацию в толщу отложений. Рабочая гипотеза наших исследований заключается в увели чении испарении влаги с поверхности хвостохранилища за счет создание мощного раститель ного покрова. Для этого нами будет разработан рекультивационный состав на основе осадков сточных вод, обладающий высокими плодородными свойствами. После создания гумусового слоя на поверхности хвостохранилища будут высажены макрофиты – камыш, осока. Эти расте ния обладают способностью поглощать большое количество влаги. Их задача – исключить проникновение воды в толщи хвостохранилища. Помимо этого, будет значительно увеличен эффект транспирации – испарения влаги поверхностью растений (рис.4). [3] Применение способов коллоидной химии позволит нам связать ионы тяжелых металлов в сложные комплексоны, которые будут поглощаться растениями из хвостов. В прочносвязан ном состоянии загрязнители в листьями и стеблях растений будут оставаться на поверхности хвостохранилища и после отмирания растений вместе с ними перейдут в гумус.

Тот факт, что осадок сточных вод нельзя использовать в качестве сельскохозяйственно го удобрения в нашем случае не будет иметь значения, так как содержание солей тяжелых ме таллов в сульфатно-силикатных отложениях многократно превышает их содержание в осадке.

Кумулятивный эффект в данном случае не будет наблюдаться.

Рисунок 4. Рекультивационный слой на поверхности хвостохранилища.

Большинство хвостохранилищ Карабашского промузла было образовано более 40 лет назад. В 90 гг. в связи с изменением собственника и переходом завода из государственной соб ственности в частную, хвостохранилища на сегодняшний день не имеют владельца. Соответ ственно их рекультивацией никто не занимался, техническое состояние этих сооружений нико му неизвестно и никем не контролируется.

На территории г. Карабаша основными загрязнителями принято считать пиритные от ложения, кислые прудки шахты «Южная» и Рыжий ручей, хозбытовые сточные воды города.

Мы считаем, что хвостохранилище «Новое» вносит значительный вклад в загрязнение окружа ющей среды, в частности грунтовых и поверхностных вод. На сегодняшний день оно представ ляет собой мину замедленного действия. Проведенный нами анализ показал, что оценкой роли подотвального стока в суммарное загрязнение вод никто ранее не занимался. Рассмотренная нами проблема типична для многих промышленных районов, где имеются стародавние отвалы хвостов. Эффективных решений по предотвращению загрязнения от них не существует.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Разработка рекомендаций на проектирование сооружений по извлечению тяжелых металлов из осадков сточных вод ОСК г. Челябинска: Отчет о НИР: ТНИЦ «ОУО»;

рук. А.В. Огурцов;

испол. В.Н. Боброва, Бродский А.В. [и др.]. Тверь, 1991. – 96 с.

2. Лотош В.Е. Фундаментальные основы природопользования. Книга третья. Переработка от ходов природопользования. – Екатеринбург.: Полиграфист, 2007. – 505 с.

3. В. И. Малиновский. Физиология растений. Учеб. пособие. – Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2004. – 95 С.

САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ВТОРОЙ СЕКЦИИ ЗОЛООТВАЛА НОВОЧЕРКАССКОЙ ГРЭС Гурина И.В.

Новочеркасская государственная мелиоративная академия, Новочеркасск, Россия SANITARY-HYGIENIC RECLAMATION OF THE NOVOCHERKASSK THERMAL POWER STATION ASH DUMP SECOND SECTION Gurina I.V.

Novocherkassk State Land-reclamation Academy, Novocherkassk, Russia Вторая отработанная секция золоотвала Новочеркасской ГРЭС площадью 76 га распо ложена в 8 км к юго-востоку от г. Новочеркасска между станицами Кривянской и Заплавской.

Территория золоотвала расположена на первой надпойменной террасе долины реки Дон, при слиянии рек Мокрая Кадамовка, Тузлов и Аксай, в центральной части полуострова, образован ного выступом первой надпойменной террасы реки Дон. Рельеф террасы спокойный. Золоотвал является гидротехническим сооружением пойменного типа. Класс капитальности – второй.

Класс опасности – второй. Территория золоотвала ограждена дамбой.

Негативное влияние золы, сдуваемой с поверхности золоотвала, проявляется при опре деленных ее концентрациях в атмосферном воздухе и почве. Эта проблема особенно актуальна для степной зоны юга России, климат которой характеризуется сильными ветрами, что способ ствует особенно интенсивному развитию ветровой эрозии. Установлено, что при сильном ветре превышение предельно допустимой концентрации золы в воздухе наблюдается на расстоянии км от дамбы золоотвала. Пыление золоотвала загрязняет окружающую среду, что сказывается на продуктивности сельскохозяйственных угодий, а также отрицательно влияет на здоровье людей, проживающих на прилегающих территориях.

Существуют различные направления рекультивации подобных объектов. Однако, наиболее экологически и экономически целесообразно санитарно-гигиеническое направление рекультивации, т.е. проведение биологической консервации. В связи с этим, цель наших иссле дований заключалась в разработке технологии растительных мелиораций при биологической консервации золоотвалов тепловых электростанций, обеспечивающей снижение негативного воздействия на окружающую среду.

На техническом этапе рекультивации поверхность золоотвала была покрыта рекульти вационным слоем толщиной 30–40 см из супесчаного и суглинистого субстратов.

Проведенное агротехническое обследование второй секции золоотвала позволило уста новить отсутствие его самозарастания. Саморекультивация данной территории невозможна, поскольку в результате постоянного ветрового воздействия происходил унос частиц рекульти вационного слоя и обнажение золошлакового субстрата, на котором растения произрастать не могут.

На обследуемой территории были отобраны образцы рекультивационного слоя через каждые 10 см в 15-кратной повторности. Затем смешанные образцы с повторностей с каж дого горизонта рекультивационного слоя были переданы в агрохимлабораторию для после дующего анализа на содержание азота, фосфора, калия (NPK), органического вещества и тяжелых металлов.



Pages:     | 1 |   ...   | 8 | 9 || 11 | 12 |   ...   | 13 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.