Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Техника и технология защиты окружающей среды от сточных вод на примере металлургического предприятия
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология
Автореферат диссертации по теме "Техника и технология защиты окружающей среды от сточных вод на примере металлургического предприятия"
На правах рукописи
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОТ СТОЧНЫХ ВОД НА ПРИМЕРЕ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Специальность 25.00.36 - Геоэкология
Автореферат диссертации на соискание учепой степени кандидата технических наук
Санкт-Петербург 2004г
Работа выполнена в Северо-Западном государственном заочном техническом университете (СЗТУ)
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор
Потапов Анатолий Иванович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Зепин Геннадий Сергеевич
кандидат технических наук Маковский Анатолий Николаевич
Ведущая организация: Санкт-Петербургский Государственный
технологический институт (технический университет)
Защита состоится 21 декабря 2004г на заседании диссертационного совета Д 212.244.01 при СЗТУ по адресу: 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, д. 5.
Автореферат разослан 20 ноября 2004г.
Ученый секретарь диссертационного совета Иванова И.В.
аоо ?>4
Актуальность работы обусловлена тем, что на протяжении десятилетий подземные и поверхностные водные бассейны загрязняются сточными водами предприятиями различного профиля. Одним из самых опасных загрязнителей окружающей среды являются предприятия металлургического комплекса. Применяемые в настоящее время методы для предотвращения загрязнения или недостаточно эффективны, или требуют высоких капитальных вложений и дорогостоящего оборудования. Для решения этой проблем наиболее эффективен комплексный подход в создании новых нетрадиционных методов очистки сточных вод, применения новых высокоэффективных сорбентов, а также в применении новых материалов, обеспечивающих надежность оборудования, работающих в условиях воздействия агрессивных физико-химических сред.
Значимость исследований по этому вопросу с каждым годом возрастает. Применение новых методов очистки сточных вод на Кольчугинском металлургическом заводе (КМЗ) рассматривается в качестве прототипного предприятия.
КМЗ является одним из ведущих, многопрофильным металлургическим предприятием, сбрасывающий недостаточно очищенные сточные воды в р. Беленькая и р. Пекша. В связи с ростом производства в последние годы увеличился уровень загрязнения в этих речках, что влияет на здоровье населения г. Кольчугино и близлежащих населенных пунктов. Актуальным является снижение концентрации загрязняющих веществ в сточных водах до безопасного уровня и улучшение экологического состояния водных систем в целом.
Цель диссертационной работы заключается в уменьшении загрязнения водных систем сточными водами до безопасного уровня и в восстановлении природно-экологических систем.
В соответствии с поставленной целью сформулированы задачи исследований:
• Обосновать необходимость повышения эффективности по защите окружающей среды от воздействия сточных вод.
• Проанализировать эффективность существующих методов очистки сточных вод в различных отраслях, включая металлургическую.
• Проанализировать производственную деятельность КМЗ, оказывающую негативное влияние на окружающую среду, его технологию, методы очистки сточных вод, применяемых предприятием, а также экологическую обстановку района.
• Определить эффективность озоно-электрохимического метода очистки сточных вод. Провести комплексное исследование рекомендуемых нержавеющих марок сталей и сплавов,
обладающих высокой коррозионной стойкостью, низкой газопроницаемостью и надежной защитой окружающей среды от радиационного загрязнения. Определить пути увеличения эффективности сорбции различных сорбентов,
• Разработать организационные и технологические рекомендации по внедрению технологий по очистке сточных вод и внедрению новой коррозионно-стойкой стали для оборудования водоочистки и водоподготовки, а также разработать рекомендации для использования новых сорбционных материалов.
Объектом исследования является система очистки сточных вод Кольчугинского металлургического завода.
Методы исследования. Лабораторные исследования по оценке эффективности озоно-электрохимического метода очистки сточных вод. Применение современных методов многофакторного статистического анализа с применением математического и компьютерного моделирования при выборе состава сплавов, отвечающих поставленным задачам. Применение прецизионных изотопных методов по определению эффективности адсорбционного процесса.
На защиту выносятся следующие научные положения:
• Обоснование применения новой электрохимической технологии с одновременным озонированием, обеспечивающей высокую степень очистки сточных вод на металлургическом предприятии.
• Результаты лабораторных и промышленных исследований по эффективности новых сорбентов для очистки сточных вод.
• Исследование возможности практического использования активированной диффузии при адсорбции водных растворов радионуклидов и органических веществ.
• Исследования и оценка эффективности рекомендуемых нержавеющих сталей применительно к процессам водоподготовки и водоочистки.
Научная новизна работы:
1) Теоретически обоснована и разработана комбинированна« эффективная озоно-электрохимическая технологии по очистке сточных вод. Определена возможность достижения высокой (99,5%) степени очистки сточных вод по сравнению с 70% достигаемыми современными методами и более высокая экономическая эффективность. Новизна технических решений подтверждена выданным патентом РФ № 2218308
2) Определена высокая эффективность новых сорбционных материалов на основе активированных углей с повышенной сорбционной емкостью для очистки сточных вод от различных видов загрязнений.
3) Впервые показана возможность повышения в 4-7 раз сорбционной емкости угольных сорбентов за счет активированной диффузии при адсорбции радионуклидов н нефтепродуктов из водных систем. 4) Научно обоснован выбор марочного состава стали, обеспечивающей за счет комплексного введения легирующих добавок и внутренней структуры эффективную защиту окружающей среды от радиационного загрязнения. Новизна технических решений подтверждена положительным решением по заявке на патент РФ № 2004102278 от 26.01.04
Практическая значимость и внедрение результатов работы. Разработана и принята к промышленному использованию технология комбинированного озоно-элеюрохимического метода, эффективного для очистки и обезвреживания сточных вод металлургического производства. На эту разработку получен патент. Разработан комплекс научно-технических исследований по материаловедческому сопровождению создания экологически безопасных технологий и оборудования для систем и водоочистки и водоподготовки. Защищен патентом состав сплава, обеспечивающий надежную защиту окружающей среды от радиационного загрязнения, который внедрен в производство вместе с новыми марками нержавеющих сталей. Разработаны современные подходы к выбору сорбционных материалов" и усовершенствованию технологий, применяемых для очистки сточных вод. Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на Международной конференции МАНЭБ, 2002. в Санкт-Петербурге; Международной научно-практической конференции «Трансфер технологий в свободных экономических зонах. Тенденции. Теория и практика», Белоруссия, г. Гомель, 2003; Международной конференции «Механика-2004» Литва, г. Каунас, 2004; 7-ой Всероссийской научной конференции г. Димитровград 2004; 1-ой Международной конференции РАН и МАНЭБ по проблемам экологии 2004; диссертация прошла обсуждение на заседании кафедры «Защита окружающей среды» СЗТУ, на заседании» Экологического центра» ОАО «Кольчугцветмет» и на заседании кафедры «Инженерная экология» СПГТИ (ТУ).
ЛГичиый вклад автора: анализ существующих технологий по очистке и эффективности новых сорбционных материалов. Научное обоснование и выбор высокоэффективных комбинированных методов очистки сточных вод, планирование экспериментов и участие' в них. Непосредственное участие в разработке новой технологии по очистке и обезвреживанию промстоков и в защите ее патентом.
Участие в разработке рекомендаций и во внедрении высокоэффективных конструкционных материалов, работающих в агрессивных физико-химических средах.
Непосредственное участие в разработке и защите патентом марочного состава стали, обладающей надежной защитой окружающей среды от радиоактивного загрязнения.
Участие в исследовании и разработке способа увеличения поглотительной способности сорбентов. Анализ полученных результатов, формирование выводов и разработка рекомендаций.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ. Структура и объем работ Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав и заключения. Общий объем 180, включая 22 таблицы, 26 рисунков и списка литературы из 100 наименований.
Содержание диссертационной работы.
Введение содержит постановку цели и задач исследования, обоснование актуальности темы, новизны полученных данных и практическое внедрение результатов работы в промышленность, а также формулировку основных положений, выносимых на защиту.
В первой главе приведен анализ современного состояния по методам'очистки сточных вод от загрязняющих веществ. Проведен анализ современных методов очистки сточных вод гальваностоков различных металлургических предприятий, приведены их достоинства и недостатки. Приведены теоретическое обоснование и практическое применение различного оборудования и технологий для очистки сточных вод - химическая очистка сточных вод, очистка сточных вод методом нейтрализации, химическое осаждение, физико-химическая очистка, коагуляция, флокуляция, озонирование, сорбция, ионообменная очистка, метод мембранной очистки, микрофильтрация, обратный осмос, а также флотация.
Поставлены задачи по оптимальной защите окружающей среды от загрязнения сточными водами. Обоснована эффективность применения предлагаемых методов очистки сточных вод и новых марок сталей.
, Во второй главе рассмотрены результаты по перспективности использования активированной диффузии при адсорбции из водных растворов радионуклидов и органических веществ для увеличения поглотительной способности адсорбентов и последующей капсуляции - «депонирования» адсорбтивов в объеме их пористости.
Также рассмотрено применение эффективных современных сорбентов для очистки сточных вод.
Аномальное повышение с ростом температуры величина физической адсорбции на микропористых адсорбентах объясняется наличием в пористом теле микропор и супермикропор или «сужений» входов в них, соизмеримых с размерами молекул адсорбтивов. Другой сопутствующей причиной может служить явление изменения
структуры воды с повышением температуры. Иными словами — вода с повышением температуры становится менее вязкой. Проникновение адсор&гива в объем пор, предшествующий адсорбции, сопровождается преодолением энергетического барьера, т.е. является активированным. Энергия активации подобного диффузионного процесса зависит от формы и соотношения размеров сужений или собственно адсорбирующих пор и размеров поглощаемых веществ. Увеличение сорбции при повышенных температурах упоминается во многих работах, но широко не рассматривалась. В Санкт-Петербургском Технологическом институте с участием диссертанта установлена возможность производственного использования активированной диффузии при адсорбции из водных растворов радионуклидов и органических веществ для увеличения поглотительной способности адсорбентов.
Объектами исследования служили активированные угли: промышленный микропористый уголь марки БАУ и два лабораторных образца углей №1 и №2, полученных из торфа и характеризующихся развитым объемом микро и супермикропор, гелевый промышленный катионообменник КУ-2-8 вН*и Na+ формах. Последний сорбент широко используется для очистки сточных вод от радионуклидов и других примесей и приведен в качестве сравнения.
Для опыта использовали адсорбтив CaNOj и моющее средство СФ-3, представляющее собой смесь ПАВ. Для изучения сорбции цезия использовали радиоактивную метку 137Cs. Удельная активность растворов составила 2,5-Ю5 Бк л"1
Были проведены две серии экспериментов, погрешность измерения не превышала 10%.
Значения коэффициента распределения между растворами сорбентом вычисляли по формуле:
Кр = (1нсх — Ipflan) * V / IpaDK Щ
Im» - удельная объемная активность по l37Cs исходного раствора (Бк л"1)
IpooH - удельная объемная активность по I37Cs равновесного раствора (Бк л-1) V - объем
раствора (мл).
m - масса сорбента, контактирующего с раствором (г). ,;
На рис. 1 показана зависимость изотермы адсорбции моющего средства СФ-3 на угле БАУ, статическая адсорбция растет о увеличением температуры.
На рис. 2 показано, что .при увеличении температуры, происходит уменьшение диффиринциальной энергии адсорбции фенола на БАУ-670. .
Рис. 1. Изотермы адсорбции моющего средства СФ-3 на активном угле марки В АУ аст - статистическая адсорбция ПАВ (ед. ХПК г1); 0,-ршшзш коищрецияСФ-З^ХГК^ Температура (°С): 1-20; 2 - 60.
О кДж/моль
Рис. 2. Изменение дифференциальной энергии адсорбции фенола на Б АУ-670 в различных интервалах температур: 1-приАТ(10-25°С); 2 - при АТ (60 - 90°С)
Анализ этих данных указывает на четкую тенденцию повышения сорбции емкости углей при повышении температуры в процессе сорбции цезия. Так, например, для активного угля БАУ величина Кр при повышении температуры с 20 до 50°С возрастает в 4,5 раза, а для угля № 1 до 7 раз.
Сравнение результатов сорбции цезия-137 на активных углях и катеонитах позволяет утверждать, что повышение температуры приводит к увеличению поглощения радионуклида
активированным характером диффузии и сопровождается капсуляцией гидратированных ионов а молекул. Результаты для сравнения приведены в табл. 1.
Таблица 1.
Десорбция цезия (137Сз), поглощенного сорбентом из 0,01м раствора
Сорбент Температура Содержание 137Сб в десорбирующей воде (Бк л"1), РН
сорбции (°С) десорбирующей воды при времени контакта с водой (ч)
1 2 3
ЕАУ 20 2.0-1077.80 2.2-104/7.б0 2.7-Ю4/7.75
50 1.8-104/7.90 2.4-104/7.55 2.4-104/7.60
Уголь:
№1 20 4.7-104/9.55 4.4-10"/8.25 5.7-104/8.30
50 1.3-10"/9.05 9.4-103/8.35 1.2-10"/8.10
Кг2 20 4.2-104/8.90 4.9-104/8.40 7.7-104/8.45
50 2.7-104/8.90 3.3-104/8.20 3.б-104/8.10
КУ-2-8
Н+ 20 6.1-1043.95 6.8-103/3.55 9.2-1(^/3.75
50 4.1*103/3.80 б.5-103|3.40 9.3-103/3.35
Ж 20 4.б-103/б.95 5.2-103/б.55 7.3-103/6.40
50 4.0-103/6.25 - 4.8-1(Л5.95 6.5-103/5.95
Научно - практическое значение этого направления в дальнейшем может быть связано: с подбором сорбентов, соизмеримых с размерами гидратированных ионов или молекул адсорбтивов, с оптимизацией условий процесса, обеспечивающих повышенные сорбционные емкости при повышенных температурах, с реализацией капсулирования радионуклидов и высокотоксичных веществ при сорбции, как из жидких, так и газовых сред.
Рассмотренный выше метод может быть рекомендован к внедрению на различных предприятиях.
Проаналирован опыт Ленинградской атомной электростанции (ЛАЭС) по эффективности очистки сточных вод от радионуклидов с помощью модифицированного сорбента, изготовленного на основе смеси кембрийской глины и доломита.
Результаты исследований трансформированы для решения задач, поставленных в диссертации. Подобранные режимы полностью соответствуют требованиям очистки сточных вод на КМЗ от радионуклидов.
Третья глава посвящена анализу разработанных технологий защиты окружакмцей среды на Кольчугинском заводе от вод гальваностоков и промывных вод прокатных и плавильных цехов.
В настоящее время головное металлургическое предприятие КМЗ -«Кольчугцветмет» выпускает самую разнообразную продукцию, связанную с литьем, прокаткой, штамповкой. В состав предприятия входят основные и вспомогательные производственные подразделения. Основные подразделения - это плавильное производство, прессо-волочильное производство, волочильное производство, лентопрокатное производство. Йройзводство КМЗ специализируется на выпуске различных сплавов и металлов, изделий разных форм цилиндрические и плоские слитки из бронзы, холоднотянутые трубы, прутки и проволока из меди, медно-никелевых сплавов и латуней различных марок. Производительность КМЗ составляет около 15000 тонн металла в год.
За последнее время на КМЗ осваивается новая технология по получению особо чистых сплавов из цветных металлов. Эта технология основана на использовании открытия явления межфазного селективного массопереноса металлов в расплавах. При этом в. качестве флюсов используются полифосфаты щелочных металлов. Этот принципиально новый способ и технология позволяют получать особо чистые, металлы и сплавы и очищать металлические отходы от радионуклидов. Значительная часть радионуклидов будет удаляться со шлаками, но некоторая часть попадет в сточные воды. В связи с этим необходимо предусмотреть эффективную очистку сточных вод КМЗ и от радиационного загрязнения.
В последующей главе исследуется эта задача и даются рекомендации по использованию эффективных современных сорбентов.
На КМЗ образуются сточные воды из гальваностоков, промывных стоков и стоков с травильного цеха. Оборотным водоснабжением на КМЗ охвачены стоки с цеха травления, часть промывных стоков и гальваностоков, а также используются элементы прямоточного водоснабжения, в которые входят стоки с гальванических ванн. Выпуски сточных вод КМЗ осуществляется в речки Беленькая и Пекша, Фактическая производительность очищаемых оборотных сточных вод составляет 7570 м3/сут., а выпуск сточных вод оставляет 610 м3/сут.
Для очистки сточных вод на КМЗ используются следующие методы и средства очистки - станция нейтрализации путем повышения рН сточных вод из гальванического, промывного и травильного цеха с помощью извести;
баки-отстойники, флотаторы, безнапорные угольные фильтры. После обработки сточные воды выпускаются в р. Беленькая и р. Пекша.
При сбросе в водные объекты, которые относятся к 1-му классу рыбохозяйственных вод, сточные воды, имеют превышения ПДК таких составляющих как медь 0,19 мг/л (ПДК 0,005мг/л), цинк 0,3 мг/л (ПДК 0,001мг), нефтепродукты 1-2мг/л (ПДК 0,05мг/л), взвешенные вещества 11 мг/л (ПДК Змг/л).
Анализ состояния сточных вод, показывает что, несмотря на имеющиеся, на КМЗ очистные сооружения, очистка сточных вод производится недостаточно эффективно и необходимо применять дополнительные средства очистки. В следующих главах приводятся новые методы очистки, позволяющие повысить степень очистки до ПДК вод рыбохозяйственного значения.
В четвертой главе представлен новый метод очистки сточных вод — озоно-электрохимический.
В настоящее время на различных отраслях промышленности образуются сточные воды с широким спектром токсичных веществ. Существующие способы: механический, химический, коагуляционно-флотационный, электрохимический, сорбционный, мембранный и биологический, как показывает практика, при индивидуальном применении не всегда удовлетворяет современным требованиям.
Особенно остро стоит вопрос очистки и обезвреживания производственных сточных вод от ионов тяжелых металлов для предприятий цветной, черной металлургии, машиностроительной промышленности и др.
Анализ информации показал, что наиболее эффективным способом является электрохимический. Однако к его основным недостаткам следует отнести нестабильность качества очистки и обезвреживания. Это связано с концентрацией ионов тяжелых металлов на электродах, увеличивающей степень их пассивации, что приводит к снижению производительности процесса.
В связи с изложенным, целесообразно применить нетрадиционные комбинированные методы обработки воды, позволяющие снизить пассивацию электродов и обеспечить постоянство качества очистки сточных вод.
Такой возможной комбинацией может быть сочетание электрохимической обработки с одновременным озонированием и последующей фильтрацией. Суть метода: сточная вода насыщается озоном и одновременно обрабатывается в межэлектродном пространстве элетролизера, затем фильтруется. Для подтверждения эффективности этого способа был разработан и изготовлен лабораторный макет (рис. 3).
Рис.3. Принципиальная схема лабораторного макета 1 - электрохимический аппарат; 2 - источник постоянного тока; 3,4- емкости исходной и
обработанной воды; 5 - циркуляционный насос; б - разрядный блок; 7 - блок осушки воздуха; 8 - емкость для гидроксида; 9 - эжектор; 10 - источник питания разрядного блока
Он включает в себя электрохимический аппарат -1 с источником питания постоянного тока - 2, емкости с исходной и обработанной водой - 3,4 соответственно, циркулирующий насос - 5, генератор озона (разрядный блок - б с охлаждением, блок осушки воздуха - 7, источник повышенного напряжения и частоты - 10), емкость-сборник гидроксида - 8, эжектор - 9.
Для определения эффективности комплексного воздействия озоно-электрохимического способа на ионы тяжелых металлов была выполнена серия лабораторных экспериментов. Анализ проб воды на содержание ионов тяжелых металлов проводились по стандартным методикам.
В первой серии экспериментов исследования проводились на модельной среде -растворе сульфида меди в водопроводной воде. Исходная концентрация сульфида меди менялась в пределах 56-68,4 мг/л. Время обработки находилось в диапазоне 7-17 мин. Концентрация озоновоздушной смеси (ОВС) изменялась в пределах 2,1-17 мг/л. Плотность тока неактивного и активного электрода составляло 0,004 А/см2 и 0,01 А/см7' соответственно. рН соответствовала характеристике промышленных стоков (6,8). Результаты испытаний представлены в таблице 2.
Таблица 2. Результаты исследований на модельной среде
Номер про бы Исходная концен- Время обра- Концентрация Плотность тока, А/см2 Концентрация после обработки, Эффективность
активный электрод неактив ный
Си
1 68.0 12.0 - - 0.004 29,2 57.0
2 68.0 17.0 0.004 27.4 59.7
3 68,0 7,0 6,3 0,004 38.8 43.0
4 68,0 12.0 6.3 0,004 31,6 53.5
5 68,0 17,0 6.3 0,004 27,4 59.7
б 68.0 7.0 2.1 0.01 0,15 99,8
7 68,0 12.0 2.1 0,01 0,12 99.8
8 68,4 7.0 0,01 4,5 93,4
9 68.4 12,0 0,01 - 3.5 95,4
10 68,4 17.0 0,01 1.3 98,1
11 58.0 7.0 17,0 0.01 0,68 98.8
12 58,0 12,0 17,0 0.01 - 0.54 99.1
13 58.0 17.0 17.0 0.01 0.08 99.9
14 56,0 15,0 10,0 0,01 - 0.09 99,9
Анализ приведенных в таблице 2 данных показывает, что повышение времени до 12 мин приводит к значительному увеличению степени обезвреживания до 99,8%, по сравнению с 70% при применении только электрохимической очистки. Дальнейшее увеличение времени обработки мало влияет на степень обезвреживания.
Повышение концентрации озона в ОВС с 2,1 г/м3 до 17 г/м3 не привело к ожидаемому увеличению эффективности обезвреживания. Для модельной среды оптимальной концентрацией озона в ОВС является 2,1 г/м3.
Неактивный электрод, как показали эксперименты, не дает высокой степени очистки (не более 60%), но может быть использован как первая ступень очистки сточной воды.
Таким образом, первая серия экспериментов с модельными средами подтвердила перспективность выбранного направления по разработке комбинированного способа очистки производственных сточных вод от ионов тяжелых металлов. Это подтвердилось на контрольных испытаниях проб, взятых непосредственно на производстве.
Исследования показали, что предлагаемый метод позволит в 1,5-2'раза уменьшить время обработки сточных вод и существенно уменьшить металлоемкость оборудования, что приведет к снижению стоимости установки в целом. Главным преимуществом озоно-электрохимического метода является возможность достижения при оптимальных параметрах более глубокой очистки (до 0,01 мг/л ионов тяжелых металлов и менее). Для вод КМЗ
оптимальная плотность тока долкна составлять 0,015 А/см2 в связи с тем, что промышленные стоки содержат большое количество взвешенных частиц.
В целом озоно-электрохимический метод очистки сточных удовлетворяет требованиям КМЗ для очистки сточных вод и рекомендован к внедрению на производстве.
Учитывая моделируемость озово-электрохимического процесса очистки сточных вод, лабораторная установка, с полученными оптимальными характеристиками при испытании, принята как прототип промышленного образца.
Разработанная технология включена в «Программу радиционно-экологической сертификации продукции Кольчугинского завода по обработке цветных металлов».
Пятая глава посвящена разработке материалов для технологических систем очистки сточных вод.
Разработанный новый озоно-электрохимический метод обезвреживания промстоков может быть рекомендован к широкому промышленному использованию. При этом для надежной работы установки необходимо применение металлических материалов, обладающих высокой коррозионной стойкостью в рабочих средах. Сплавы должны быть изготовлены из недефицитных компонентов и экономичны при производстве, обладая высокой надежностью и долговечностью при эксплуатации в сложных физико-химических условиях.
В связи с этим в работе и была поставлена задача поиска, апробации и рекомендации новых марок сталей указанного назначения.
Анализ отечественной и зарубежной литературы, а также патентных материалов по нержавеющим сталям, применяемых для решения экологических проблем, свидетельствует о том, что вопросы исследования влияния различных факторов на работоспособность, коррозионные и служебные свойства, а также экологическую безопасность этой группы материалов уделено недостаточно внимания. Слабо исследованы и нет единого мнения по основным закономерностям: «состав - условия работы - экологическая безопасность».
Исследования, связанные с проведением основных работ по решению поставленных задач, в том числе с разработкой, выбором и промышленным освоением перспективных марок сталей и сплавов для экологических нужд металлургического производства, выполнялись на металле лабораторных и промышленных выплавок на базе НПО «Прометей», НИИ «Энергосталь» и ряда металлургических предприятий Северо-Западного региона. Химический состав металла опытных плавок выбирался с учетом имеющегося опыта создания нержавеющих высокотехнологичных сталей, их сварочно-технологических свойств в условиях металлургического и машиностроительного производств.
С целью оценки важнейших механических свойств исследуемых сталей и сплавов в работе исследовались различные методы механических испытаний, в том числе статические и динамические испытания.
Оценка работоспособности материала при циклическом нагружении в условиях эксплуатации технологического оборудования систем водоочистаи металлургического производства проводилось в соответствии с требованием ГОСТ 25.502-79 и действующих методик Госгортехнадеора.
В работе при исследовании служебных свойств и оценке работоспособности материала, а также при установлении основных закономерностей взаимосвязи «состав - структура -свойства» использовались современные методы многофакторного статистического анализа с привлечением средств электронно-вычислительной техники. Применительно к условиям Кольчугинского металлургического завода рассмотрен ряд практических задач, решенных с помощью метода математической статиста™ и использования автоматизированной системы обработки экспериментальных данных на современной компьютерной технике.
Решение прикладных материаловедческих задач позволило установить критерии качества и возможности практического применения выбранных математических моделей, построить статистический прогноз, а также реализовать полученные алгоритмы в виде рабочих компьютерных программ. Такой подход поиска оптимальной композиции значительно сокращает время разработки материала с заданным уровнем свойств.
При этом использовался закон зависимости газопроницаемости
водородопроницаемсоти от температуры.
Р=Р0ехр (-ЕЖГ) где Р - водородопроницаемость материала см3, мм/см2,с'атм0,5;
Р0 - предэкспоненциальный множитель, зависящий от материала, см3,мм/см2-сатм0'';
Е - энергия активации проницаемости, ккал/гатом;
Т - абсолютная температура, К;
К - универсальная газовая постоянная, кап/гатомтрад. Значения энергии активации проницаемости Е и константы Р<>, получены графоаналитическим методом.
В качестве постулируемого уравнения был выбран алгебраический полином третьей степени:
Ро = ао + а|Т + а2Т2 + а3Т3
Экспериментальные данные обрабатывали на компьютере по специальной программе, Например, для стали марки 08Х18Н10Т была получена зависимость
Р-103 = 7,286 + 9,818(Т-300) -0,071(Т-300)2 +0,000303(Т-300)3.
При этом точность этих зависимостей находится в пределах 2-5% от натурных измерений и их можно рекомендовать к практическому использованию при определении газопроницаемости в широком температурном интервале без привлечения специальных таблиц и номограмм.
В результате выбранных оптимальных составов сплавов и режимов по их производству были получены образцы с равномерной, минимально подверженной межкристаллитной коррозии микроструктурой (рис 4), обладающие высокой стойкостью к окислению даже при высоких температурах (рие 5), а также с газопроницаемостью значительно ниже по сравнению с традиционно применяемыми сплавами (рис.6).
X 320
Рис. 4. Микроструктура нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т видимая в оптический микроскоп при различном увеличении.
Рис. 5. Температурные зависимости изменения веса образцов при окислении исследуемых
сталей
1 -Стальмарки 05Х15Ю 2-Стальмарки 08Х18Н10Т З-Сталь марки 12Х18Н10Т 4 -Сталь марки 14Х17Н2 (аналог)
»
Рис. 6 Температурная зависимость газопроницаемость (водорода) рекомендуемых
нержавеющих сталей.
1 - Сталь марки 08X18Н1 ОТ 2-Стальмарки 12Х18Н1 ОТ 3 - Сталь марки 14X17Н2
(аналог)
Установлено, что при применении разработанных сплавов можно существенно снизить газопроницаемость металла в условиях воздействия озоно-воздушной среды и повысить эффективность очистки промышленных гальваностоков от ионов тяжелых металлов.
С участием диссертанта запатентована так же «конструкционная сталь для оборудования и трубопроводов технологических систем водоподготовки», которая позволяет более эффективно защищать окружающую среду от радиационного загрязнения. Разработанный сплав прошел промышленную апробацию.
Авторский коллектив, включая диссертанта, за комплекс работ по разработке и освоению коррозионностойких материалов для экологически безопасных производств и промышленных водоочистных установок на «Нижегородской ярмарке» был удостоен дипломом и золотой медалью (2002г).
Рекомендованные материалы прошли промышленное освоение на Челябинском металлургическом комбинате, Красноярском заводе «Сибэлектросталь», а также других металлургических предприятиях страны и внедрены в различных технических системах водоподготовки промышленных производств.
Внедрение новых нержавеющих материалов на предприятиях отрасли обеспечивает создание высоконадежных водоочистных устройств для оборудования систем экологической безопасности металлургических производств.
Проведенный технико-экономический анализ и расчеты эффективности внедрения новых технических решений по повышению экологической безопасности и эксплуатационных характеристик действующих водоочистных устройств и оборудования, включая трубопроводные системы, емкости, сосуды высокого давления и др., обеспечивают на предприятиях Северо - Западного региона годовой экономический эффект свыше 500 тыс. руб.
В шестой главе диссертации выполнен расчет экономической эффективности от применения разработанного нового озоно-электрохимического способа очистки сточных вод металлургического производства КМЗ от ионов тяжелых металлов.
Экономическая эффективность рассчитывается по норме выработки и времени обслуживания оборудования. Затраты по обслуживанию выполняются по расчету тарифной ставки Зот, затраты на электроэнергию по ставке Зэ и затраты на амортизацию ставке За, Выполнены подсчеты общих эксплуатационных затрат, куда входят часовая производительность, объем очищаемых вод в течение года, себестоимость очищаемой воды,
В последнем пункте проводится расчет годового эффекта от реализации мероприятия. Выполнен расчет платы до очистки (Плд0) и после очистки (Плт»), затем следует расчет экономии из учета исключения выплаты штрафа и суммируется результат. Рассчитывали годовой экономический эффект (Эгод), путем вычета из экономии на выплате штрафа текущих затрат с целью определения эффективности капиталовложений (Эт). В данном случае она составила 18%, а следовательно, срок окупаемости мероприятия как обратная величина эффективности капиталовложений и составляет 5,5 лет.
В расчете общей экономической эффективности не учтена эффективность использования применения нового разработанного и проверенного в промышленных условиях сплава, который повышает эксплутационную надежность и долговечность оборудования, работающих в сложных физико-химических средах.
Такой расчет сделан применительно к металлургическим предприятиям и отражен в акте внедрения.
Общий расчет технической и экономической эффективности нового озоно-элекгрохиыического метода очистки сточных вод подтверждает необходимость его внедрения.
В заключении представлены основные выводы и даны практические рекомендации по улучшению системы очистки сточных вод.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ
В диссертации разработаны научно-технические решения, позволяющие существенно повысить эффективность очистки сточных вод металлургических предприятий и повысить эксплуатационную надежность оборудования, работающего в сложных физико-химических условиях. Проанализирована эффективность новых сорбентов и технологий по очистке промышленных сточных вод и дана рекомендация по использованию комбинированных методов очистки. Определена возможность увеличения поглотительной способности сорбентов за счет использования активированной диффузии при адсорбции водных растворов радионуклидов. Разработан и защищен патентом эффективный озоно-электрохимический метод очистки сточных вод. Исследованы и рекомендованы к внедрению высокотехнологичные нержавеющие стали, позволяющие надежно защищать оборудование и системы, работающие в коррозионно-активных физико-химических средах. Разработан и защищен патентом Состав стали, обеспечивающий надежную защиту окружающей среды от радиационного Воздействия.
Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:
1." Проведен анализ современных сорбционных материалов и технологий, применяемых для очистки сточных вод. Определена их эффективность и 'недостатки. Даны практические рекомендации по использованию комбинированных методов очистки.
2. Установлена возможность использования активированной диффузии при адсорбции их водных раствбров радионуклидов и органических веществ для увеличения поглотительной способности адсорбентов и последующей капсуляции -«депонирования» адсорбентов в объёме их пористости. Показано, что незначительное повышение температуры процесса поглощения адсорбтивов из водных растворов приводит к увеличению в 4-7 раз сорбции, обусловленной активированным характером диффузии адсорбтивов в объем адсорбирующих пор и процесс сопровождается капсуляцией тидратированных ионов и молекул.
3. Разработан и защищен патентом эффективный озоно-электрохимический метод очистки и обезвреживания сточных вод металлургического производства. Применительно к Кольчугинскому заводу по обработке цветных металлов (КМЗ) показано, что этот метод позволит в 1,5-2 раза уменьшить время обработки сточных вод, а при этом степень обезвреживания по сравнению с традиционно применяемым электрохимическим способом увеличивается с 70% до 99,5%. Предложена схема цепи и аппаратов промышленной установки.
Разработанная технология включена для реализации в «Программу радиационно-экологической сертификации продукции Кольчугинского завода по обработке цветных металлов». Согласованы на КМЗ основные требования по техническому заданию на проектирование промышленной установки по озоно-электрохимической очистке сточных вод.
4. Выполнен комплекс научно-технических исследований по материаловедческому сопровождению создания экологически безопасных технологий и оборудования для систем водоочистки и водоподготовки.
Реализованы разработанные компьютерные программы, исходя из требований - «состав - условия работы - экологическая безопасность» с использованием современных методов математического статистического анализа полученных данных при решении прикладных материаловедческих задач и при определении критериев качества и возможности применения, выбранных математических моделей.
5. Исследованы и рекомендованы к использованию нержавеющие стали, обеспечивающие низкий уровень газопроницаемости и высокую коррозионную защиту оборудования и технологических систем водоочистки в условиях воздействия сложных физико-химических рабочих сред. Разработан и защищен патентом состав стали, обеспечивающей надежную защиту окружающей среды от радиационного загрязнения, применительно к условиям производства КМЗ.
Запланировано использование на КМЗ рекомендованных сталей в системах водоочистных устройств и оборудования с целью повышения экологической безопасности и надежности.
6. Внедрение указанных разработок на ряде металлургических предприятий Северо-Запада РФ позволило повысить экологическую безопасность и эксплуатационную надежность действующих очистных устройств и оборудования, что обеспечило годовой экономический эффект свыше 500 тыс. рублей.
7. Полученные в диссертационном исследовании результаты и новые научные данные обсуждались и одобрены на международных, всероссийских и отраслевых научно-технических конференциях. Наиболее важные и значимые технические решения, полученные в ходе выполнения работы по теме диссертации, защищенные патентами РФ, отмечены дипломами и золотой медалью отечественных и зарубежных выставок. Автор выражает признательность соавторам по исследованиям, сотрудникам ЗАО
«Экологический институт» и КМЗ, а также профессорам В.А. Рогалеву, A.A. Дементьеву,
И. А Повышеву, Г.К. Ивахнюку за ценные советы и за помощь в работе.
Основные положения и научные результаты опубликованы в следующих работах:
1. Дементьев АЛ., Денисов С.Г., Рогалева J1.B. Способ очистки и обеззараживания воды // Патент РФ №2218308.2002.
2. Денисов С.Г., Дементьев A.A. Новые нетрадиционные методы очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов // Сборник трудов 6-ой Международной экологической конференции. СПб.: 2002. с. 223-226
3. По'вышев И.А, Денисов С.Г., Шувалов Ю.В. Новые технологии получения нержавеющих сталей для оборудования водоподготовки экологически чистых производств //Труды 1-ой международной научно-практической конференции Белоруссия г. Гомель 2002., с. 159160..
4. Денисов С.Г. Современные экологически чистые контейнерные' технологии по транспортировке и хранению радиоактивных отходов // Сборник статей молодых ученых. СПб.: Горный институт. 2002., с. 78-79.
5. Денисов С.Г. Проблемы и пути совершенствования технологии очистки промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов // Межвузовский сборник вып. 8. СПб.: СЗТУ, 2003. с. 166-169.
6. . Повьпнев И.А., Денисов С.Г., Шмаков J1.B. и др. Конструкционная сталь для оборудовшшя и трубопроводов технологических систем водоподготовки // патент РФ по заявке № 2004102278 от 26.01.04.
7. Денисов С.Г., Дементьев A.A., Метелица С.Г. Результаты лабораторных исследований по разработке комбинированного способа очистки и обезвреживания стоков // Межвузовский сборник вып. 8. СПб., СЗТУ 2004. с. 74-83.
8. Повьпнев И.А., Денисов С.Г. и др. Исследование, разработка и промышленное освоение нержавеющих сталей и сплавов для экологически чистых систем водоподготовки и
водоснабжения II 1-ая Всероссийская научная конференция г. Димитровград, 2004. с. 246247.
9. Денисов С.Г. Единство экологии и экономики // Ежегодный экономический сборник СПб.: 2004.
10. Базаре Ж.Л., Денисов С.Г. Повышев И.А. Оценка коррозионной стойкости нержавеющих сталей для экологически безопасного промышленного оборудования //Научные труды международной конференции «Механика-2004». Литва, Каунас 2004. с. 308-309.
11. Денисов С.Г, Галич В.М. Очистка смывных вод цеха гальваники флотационно-сорбционным методом//межвузовский сборник выпуск 9 СПб.: СЗТУ 2004, с. 164-169.
12. Галич В.М., Денисов С.Г. Техника и технология очистки промышленных сточных вод. //Сборник трудов I международной конференции РАН и МАНЭБ по проблемам экологии. СПб.: Гуманистика 2004. Стр. 616-628.
13. Денисов С.Г., Ивахнюк Г.К. Активированный характер диффузии в адсорбционных жидкофазных процессах очистки сточных вод. //Сборник трудов I международной конференции РАН и МАНЭБ по проблемам экологии СПб.: Гуманистика, 2004. стр. 675682
РНБ Русский фонд
17122
АВТ0РЕ4
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОТ СТОЧНЫХ ВОД НА ПРИМЕРЕ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Денисов Сергей Генрихович
Лицензия ЛР №020308 от 14.02.97
Подписано в печать 15.11.04 Формат 60x84 1/16 Б.кн.-журн. Пл. 1.5 . Бл.0,75 РШРИОСЗТУ _Тираж 100_Заказ 946 ._
Северо-Западный государственный заочный технический университете РИО, СЗТУ, член издательско-полиграфической ассоциации вузов Санкт-Петербурга 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, д.5
19 кога
Содержание диссертации, кандидата технических наук, Денисов, Сергей Генрихович
Введение.
Г. Анализ; современного состояния по применению * различных методов очистки сточных вод.
1.1. Современные способы очистки, обеззараживания промышленных стоков и защиты окружающей среды.
1.2. Теоретическое:и < экспериментальное исследования по интенсификации процесса сорбции. 38'
1.3. Постановка задачи- по активации защиты: окружающей? среды; от негативного воздействия сточных вод:.
2. Научное обоснование применения новых методов защиты окружающей ? среды от сточных вод.
2.1. Теоретическое обоснование эффективности метода озонирования в процессах очистки и обезвреживания сточных вод.
2.2. Теоретическое: обоснование активированной! диффузии? при: адсорбции; водных растворов радионуклидов и органических веществ. 60 •
2.3: Исследование возможности использования ? активированной диффузии; при адсорбции водных растворов радионуклидов и органических веществ. 695 2.4 Анализ современных сорбционных материалов и технологий, применяемых для очистки сточных вод промышленных предприятий.
31 Разработка-технологий- защиты окружающей среды от сточных вод на примере металлургического предприятия:.
3.1. Общая характеристика предприятия ОАО «Кольчугцветмет» (КМЗ).
3.2. Краткая характеристика технологии производства предприятия. 90!
33. Основное производство предприятия, формирующее состав? сточных вод.
3.4. Анализ экологического состояния предприятия.
3.5. Состав сточных вод4 предприятия и характеристика - оборудования? для? очистки сточных вод;.
3.6. Существующие технологии систем водоочистки и охрана; окружающей среды на предприятии. 106?
4. Разработка комбинированных эффективных методов очистки и обеззараживания сточных вод.
4.1. Анализ электрохимического метода очистки сточных вод.
4.2. Обоснование эффективности применения комбинированного озоноэлектрохимического метода очистки.
413. Результаты лабораторных исследований ;.
4:4. Оценка перспективности и рекомендация к промышленному использованию. USAS. Выбор эффективного способа очистки сточных вод от радионуклидов и рекомендация по его использованию применительно к КМЗ ;.
5. Научно-техническое и> материаловедческое сопровождение создания экологически > безопасных технологий; и оборудования систем водоочистки и водоподготовки металлургического производства.
5.1 Краткий! анализ состояния вопроса и обоснование необходимости проведения работ. Постановка задачи исследования.
5.2 Экспериментальная аппаратура и методики, используемые при выполнении исследований по данному разделу.
5.3 Выбор марочного1 состава^ и исследование структурных характеристик рекомендуемых материалов.
5.4 Оценка физико-механических свойств и работоспособности г исследуемых материалов:. 156;
5.5 Оценка? коррозионной стойкости и газопроницаемости рассматриваемых сталей,, как* конструкционного материала для технологических систем; водоочистки металлургического производства.
5.6. Промышленное внедрение и технико-экономическая эффективность, выполненных материаловедческих разработок.
6. Экономическая эффективность применения озоно-электрохимического метода очистки сточных вод применительно к КМЗ.
Выводы.
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Техника и технология защиты окружающей среды от сточных вод на примере металлургического предприятия"
В настоящий: исторический момент интенсивного развитияпроизводства и увеличения использования природных ресурсов отсутствует обоснованный подход к водопользованию, в связи с чем i сложилось очень серьезное положение в целом на Земле с со5фанением необходимых запасов чистой воды. Лозунг — «водач это жизнь» имеет обратную сторону «грязная вода- - это смерть»! Если не уменьшится? интенсивное; антропогенное,, негативное: воздействие на природу, то это приведет к мировой катастрофе.Если1 бы не существовало в. природе самой совершенной* очистки загрязненной воды путем самоочищения,, то уже через 5 лет при современном уровне производства произошло бы глобальное загрязнение всей воды на земном шаре, включая и океаны.На: примере Санкт-Петербурга и Ленинградской области можно проиллюстрировать серьезность сложившегося положения с чистой водой [81,82]: В- целомi не более: 65% сточных вод, образуемых предприятиями, очищаются от вредных загрязнений. В частности; такие металлургические объединения, как; АО «Кировский завод», НПО' «Краснознаменец», Государственный Обуховский^ завод; до недавнего; времени сбрасывали сточные; воды без всякой очистки, а Волховский алюминиевый завод, АО «Завод' сланцы», АООТ«Выборгский ЦБ1С» и многие другие очищали^ свои стоки лишь наполовину [83,84]i При этом в донных осадках Ладожского озера и реки Невы накопилось огромное количество ядовитых отходов; Потребуется; не менее: 50 лет до * восстановления прежнего качества невской и ладожской воды, при условии отсутствия их пополнения: Все это привело, к тому, что предельно = допустимая- концентрация (ПДК) загрязняющих веществ в? разных районах Ладожского озера превышена в 5-10 раз, а питерская водопроводная вода в настоящее время по индексу загрязненности превьппает в 4-7 раз предел, установленный государственным стандартом [84,85].Водоносные горизонты испытывают все возрастающую техногенную нагрузку от проникающего загрязнения. В настоящее время установлено, что загрязнение подземных и наземных вод происходит более интенсивно, чем предполагалось ранее. Конвекционные подземные потоки действуют более интенсивно,, чем; диффузионный^ процесс, а это раньше не учитывалось.Эффект межслойной^ диффузии на границе вода-воздух объясняет интенсивный перенос загрязняющих веществ. Это было обнаружено на побережье г. Сочи, при сильном ветре с моря, поверхность которого была загрязнена нефтянымиi разливами. Аэрозоль, появившейся! над пляжем, содержал бензиновых паров в 8-10 раз больше, чем в центре Москвы.Одним из самых опасных загрязнителей окружающей среды являются предприятия? металлургического комплексш Пррпиеняемые в настоящее время* методы, для предотвращения загрязнениям или недостаточно эффективны, или требуют высоких капитальных вложений т дорогостоящего оборудования. Для решения этой проблем наиболее эффективен комплексный подход в создании» новых нетрадиционных методов очистки сточных вод, применением новых высокоэффективных сорбентов,- а также в применении новых, материалов, обеспечивающих надежность оборудования, работающих в условиях воздействия; агрессивных физико-химических сред.Значимость исследований по этому вопросу с каждым годом; возрастает. Применение новых методовз очистки; сточных вод на Кольчугинском^ металлургическом заводе (ICM3) рассматривается! в настоящей работе в качестве прототипного.КМЗ« является одним i из ведущих, многопрофильными металлургическим предприятием, сбрасывающим недостаточно очищенные сточные воды в р. Беленькая и р. Пекша. В связи с ростом производства в последние годы увеличился уровень загрязнения;в этих речках, что влияет на здоровье населения г. Кольчугино и близлежащих населенных пунктов. Актуальным является снижение концентрации? загрязняющих веществ в сточных водах до безопасного уровня и улучшение экологического состояния водных систем в целом.На?КМЗ? осваивается новая* технология = по получению особо чистых сплавов из цветных металлов, при этом появилось возможность практически полной: очистки их от радионуклидов. G целью> охраны окружающей среды от радиоактивного загрязнения через сточные воды нужно применить новые технологии; и материалы. Этим вопросом: в диссертации уделено значительное внимание.Изложенное подтверждает актуальность разработки и внедрение новых эффективных методов обезвреживания: ит очистки- сточных вод с целью охраны окружающей t среды. На; практике используются различное оборудование и технологии для очистки сточных вод. Их анализ показывает, что возможно еще более интенсифицировать процесс очистки и обезвреживания сточных вод.В частности, показано, что одним из таких путей; является использование активированной диффузии при адсорбции из водных растворов радионуклидов и органических веществ, которая приводит к увеличению; поглотительной способности адсорбентов и< к последующей капсуляции - «депонирования» адсорбтивов? в объеме их пористости.Показано, что таким образом можно повысить сорбцию углей в 4-7 раз.Исследованы и выбраны для пшрокого промышленного использования; современные сорбенты с высокой грязеёмкостью.Разработан и проанализирован новый комбинированный метод очистки сточных вод - озоноэлектрохимический; Этот метод позволяет в 1,5-2 раза уменьшить время обработки сточных вод; и существенно уменьшить металлоемкость оборудования, что приведет к снижению веса установки в Высокая оценка достигнутых результатов на КМЗ позволяет более широко рекомендовать разработанную технологию аналогичным предприятиям с целью эффективной очистки и обезвреживания их сточных вод.На защиту выносятся следующие научные положения: 1) Эффективность применения новой электрохимической технологии с одновременным озонированием, обеспечивающей высокую степень очистки сточных вод на металлургическом предприятии.2) Результаты лабораторных и промышленных исследований по эффективности новых сорбентов для очистки сточных вод.3) Эффективность использования активированной диффузии при адсорбции водных растворов радионуклидов и органических веществ; 4) Новое материаловедческое сопровождение систем водоподготовки, водоочистки и научно обоснованный выбор состава сплава стали, обеспечивающей эффективную защиту окружающей среды от радиационного загрязнения.Цель диссертационной работы заютючается в уменьшении; загрязнения водных систем сточными •• водами до безопасного уровня и в восстановлении природно-экологических систем.Задачи исследований: • Обосновать необходимость повышения; эффективности по защите окружающей среды от воздействия сточных вод. • Проанализировать эффективность, существующих методов очистки сточных вод в различных отраслях, включая металлургическую. • » Проанализировать производственную деятельность КМЗ, оказывающую негативное влияние на окружающую среду, его технологию, методы очистки сточных вод, применяемых предприятием, а также экологическую обстановку района. • Определить эффективность озоно-электрохимического метода очистки сточных вод. Провести комплексное исследование рекомендуемых нержавеющих марок сталей и сплавов, обладающих высокой коррозионной стойкостью, низкой газопроницаемостью надежной защитой^ окружающей! среды от радиационного загрязнения. Определить пути увеличения эффективности сорбции различных сорбентов. • Разработать организационные и технологические рекомендации г по внедрению технологий по очистке сточных вод и. внедрению новой коррозионно-стойкой стали для оборудования водоочистки и водоподготовки, а также разработать рекомендации для; использования новых сорбционных материалов.1. Анализ современного состояния по применению различных методов^ очистки сточных вод.Ш.Современные способы очистки обеззараживания промышленных сточных вод и защита окружающей среды.Аналитический обзор различных методов очистки промстоков.Очистка промьппленных сточных вод представляет одну из ^ наиболее острых инженерно-экологических и эколого-экономических проблем: Существует большое; количество методов очистки• сточных: вод. Выбор метода; и конструктивное оформление процесса производится с з^етом* следзоощих факторов: 1. санитарных и технологических требований, предъявляемых к качеству очищенных вод с учетом дальнейшего их использования;: 2. количества сточных вод; 3. вида и концентрации преобладающих примесей в стоках, а именно механических (взвешенных), растворенных и органических; 4. наличия у предприятия необходимых для f процесса обезвреживания энергетических минеральных ресурсов (пар, топливо, сжатый воздух, электроэнергия, реагенты, сорбенты), а также необходимой площади для очистных установок; 5- эффективности процесса обезвреживания.Химическая очистка сточных вод..Основным методом химической; очистки^ производственных сточных вод является нейтрализация, окисление и восстановление. К окислительньтметодам относится также электрохимическая обработка [1,8]^ Химическая обработка может применяться как сшйостоятельный метод перед подачей производственных стоков в систему оборотного водоснабжения; а тшсже перед спуском! их в водоемы или городскую канализационную сеть. Применение: химической очистки в ряде случаев целесообразно (в качестве предварительной); перед биологической, или физико-химической очисткой. Химическая обработка находит применение также как метод глубокой очистки производственных сточных вод с целью их дезинфекции, обесцвечивания; или извлечения из них различных компонентов. При; локальной' очистке производственных стоков в большинстве случаев предпочтение отдается химическим методам.Очистка сточных вод методом нейтрализации.Производственные сточные воды от технологических процессовмногих отраслей' промьппленности содержат щелочи и кислоты. Bi больпшнстве кислых сточных: вод содержатся соли тяжелых металлов, которые необходимо выделить из этих вод, для этого кислые и щелочные стоки подвергшот нейтрализации. [1] При спуске производственных сточных вод в водоемы или городскую канализационную; сеть практически нейтральньп^га следует считать смеси с рН = 6,5-8,5. Следовательно, подвергать нейтрализации следует СТОКИ; с рН менее 6,5 Hi более 8,5, при этом; необходимо учитьшать нейтрализующую способность водоема^ а также щелочной резерв городских сточных вод.При химической! очистке применяют следующие способы нейтрализации:: Г. взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод; 2: нейтрализация: реагентами (растворы кислот, негашеная; известь,, известняк СаОз, доломит СаСОз, магнезит MgCOs, обоженный магнезит MgO, мел еаСОз(96-99%)).Выбор способа нейтрализации зависит от многих факторов: вида и* концентрации кислот, загрязняющих производственные: сточные воды, расхода и режима; поступления? обработанных вод на нейтрализацию, наличия реагентов, местных условий и т.п: Химическое осаждение.Проблема удаления? растворенных тяжелых металлов из; сточных вод обычно решается путем^ введения различных химических реагентов. переводящих эти металлы в нерастворимые соединения с последуюпщм отделением осадка, суспензии и т.д.В' качестве реагентов для удаления из сточных вод ионов тяжелых, металлов- используют гидроксиды кальция и натрия, карбонат натрия, сульфиды натрия, различные отходы, например феррохромовый шлак.Наиболее широко используется' гидроксид кальция. Осаждение металлов происходит в виде гидроксидов. Процесс производится при^ различных значениях pKL Возможность, метода сульфидного осажденияi соединений тяжелых металлов в реальных условиях позволит достичь степени очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов более чем на 99%.Раствор органического соединения, содержащего триокарбонильные группы в органическом растворителе, например, кетоне или амине при добавлегога к сточным водам дает нерастворимый осадок с ионами тяжелых металлов.Предложен метод,, состоящий в= добавлении к сточной воде ионов двухвалентного железа (РеСЬ, FeS04). В полученный раствор вводят окислитель - гипохлорат натрия, перекись водорода или бромную • воду до установления потенциала 460 - 520 мВ1 После этого к раствору добавляют щелочь, в результате чего тяжелые металлы осаждаются в виде гидроксидов и отделяются от раствора.Дляг очистки* сточных вод от ионов тяжелых металловi можно^ использовать водн)ао суспензию* торфа с рН = 11 - 12, которую при определенном соотношении; добавляют к сточным водам. После перемешивания этой смеси в течение 20 > — 25 минут в нее добавляют алюиминийсодержащие растворы^ до: рН- = 5 — 6,5 и отфильтровывают осадок.Предложен; способ; очистки сточных вод. от металлов, включающий обработку золой и отделение осадка осаждением, отличающийся тем, что, с целью повьппения степени очистки и скорости осаждения, сточные воды последовательно обрабатываются- сначала золой, содержащей СаО 30 50%, до рН = 8,75 - 9,25, а затем золой, содержащей СаО 3 — 5 %, до рН = 6,5; Еще одним отличием описанного метода является использование золы с размером частиц 30 - 70 мкм [2,3].Физико-химическая очистка сточных вод.Физико-химические методы играют значительную роль при очистке производственных сточных вод. Они применяются как самостоятельно, так и в сочетании с механическими, химическими, биологическими методами; В последние годы область, применения; физико-химических методов. очистки расширяется, а доля их среди методов очистки возрастает [1,2,3]..К физико-химическим методам: очистки! относятся коагуляция, флокуляция; сорбция, флотация, экстракция,, ионный обмен, гиперфильтрация, диализ, эвапорация, вьтаривание, испарение, кристаллизация, магнитная обработка; а также методы, связанные с наложением электрического поля' - электрокоагуляция, электрофлотация.Коагуляция..Это процесс укрупнения частиц • в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты. В: процессах очистки сточных вод коагуляция происходит под влиянием добавляемых к ним специальных веществ коагулянтов. Для очистки сточных вод применяют различные: минеральные коагулянты. Выбор коагулянта зависит от его г состава, физико-химических свойств^ и стоимости, концентрации? примесей в воде, от рН и солевогосостава воды [13Д4]^ В качестве коагулянтов используют: - соли алюминия: Из них наиболее; распространен» сульфат алюминия (глинозем), который эффективен в i интервале рН = 5 — 7,%. Он: хорошо растворим в воде, и' имеет низкую стоимость. Его ^ применяют в. сухом виде или виде 50% - ного раствора: При коагулировании сульфата алюминия он взаимодействует с гидрокарбонатами, имеющимися в воде: А12(804)з+ЗСа(НСОз)2 = 2А1(ОН)з4+ 3CaS04 +6GO2 В результате применения сульфата алюминия степень минерализации воды увеличивается.Для выщелачивания сточных вод используют щелочь. Образование хлопьев по реакциям: FeGb + ЗН3О = Ре(ОН)з + 3HG1 Fe2(S04)3 + 6H2O' = Ре(ОН)з + 3 H2SO4 Рассмотрены результаты исследований> коагуляции при; очистке сточных вод известью и влияние этоЙ! обработки на процесс удаления гуминовых; кислот, цветности, перманганатной окисляемости и некоторых тяжелых; металловi (медь, свинещ цинк,, никель). Установлено, что коагулирование известью,. сопровождающееся 2-х; часовым отстаиванием,обеспечивает хорошую; эффективность удаления» всех указанных загрязнений, которая в значительной г степени зависит от рН среды.Количество коагулянта, необходимое для* осуществления? процесса коагуляции;, зависит от вида' коагулянта; расхода;, состава, требуемой степени очистки сточных вод и определяется экспериментально.При? прохождении' сточной?водыiчерез межэлектродное пространство электролизера происходит электролиз воды, поляризация' частиц; электрофорез; окислительно-восстановительные процессы, взаимодействие продуктов электролиза друг с другом; Для1 очистки промышленных сточных: вод,, содержащих высокоустойчивые загрязнения; проводят элекгролиз сг использованием; стальных: растворимых; или1 алюминиевых; анодов. Под действием тока: происходит, растворение металла;, в: результате чего в= воду переходят катионыг железа или= алюминия; которые; встречаясь с: гидроксидными! группами;, образуют гидроксиды^ металлов г В! виде* хлопьев; Настзшает интенсивная i коагуляция; Hai процесс: электрокоагуляции оказывает влияние материал электродов; расстояние; между- ними, скорость, движения! сточной? воды между электродами; ее температзфу и состав; напряжение и плотность тока.Достоинства* метода электрокоагуляции: компактность, установок: и простота: управления; отсутствие потребности в реагентах, малая чувствительность к изменениям условий проведения процесса очистки (температура, рН среды, присутствие токсичных веществ)^ получение шлама с хорошими структурно-механическими < свойствами. Расширению оптимальных областей коагуляции (по рН и; температуре) способствуют флокуляшы.Флокуляция.Флокуляция — это процесс агрегации f взвешенных частица при г добавлении в сточную воду высокомоле1дглярных соединений, называемых флокулянтами. В; отличие от коагуляции при; флокуляции агрегация; происходит не только* при непосредственном контакте частиц, но? и* в ре:^шьтате взаимодействия- моле10гл. адсорбированного< на^ частицах; флокулянта [1,2].Флокуляцию проводят для интенсификации процесса образования» хлопьев гидроксидов алюминия и железа с целью повышения! скоростиих осаждения. Использование флокулянтов: позволяет снизить дозы; коагулянтов, уменьшить продолжительность процесса коагуляции? и повысить скорость осаждения образующихся хлопьев.Для* ОЧИСТКИ! сточных вод используют природные и^ синтетические флокулянты. К природшлм' флокулянтам: относятся крахмал, дектрисин; эфиры, целлюлозы и др. Активный диоксид кремния* является^ наиболее распространенным неорганическим флокулянтом.Скорость, и эффективность, процесса- флокуляции- зависит от составасточных; вод, от температуры, интенсивности; перемещения; и последовательности введения коагулянтов и флокулянтов [5,6]: Сорбция! Сорбция представляет собой один из? наиболее эффективных: методов • глз^бокой очистки; от растворенных органических веществ; сточных вод.Сорбционная очистка; может применяться самостоятельно; и совместно; с биологической 5 очисткой^ как метод глубокой предв^ительной; очистки [4,5,6,13].Преимущества этого метода является возможность адсорбции веществ многокомпонентных смесей и, кроме того, высокая эффективность очистки, особенно слабо концентрированных сточных вод. Сорбционные методы весьма эффективны для извлечения из сточных вод ценных растворенных веществ с их последующей утилизацией и использования очистных сточных вод в системе оборотного водоснабжения промышленных предприятий.Сорбционная очистка сточных вод наиболее рациональна, если' в них содержатся- преимущественно ароматические соединения, неэлектролиты или слабые электролиты, красители, непредельные соединения или^ гидрофобные алифатические соединения. При содержании в сточных водах только неорганических соединений, а также низших одноатомных спиртов этот метод не применим.В качестве сорбентов применяют различные искусственные и природные пористые материалы: золу, кокосовз^ю мелочь, тopфj силикагели, алюмогели, активные глины и др.Прочие методы: Наряду с вышеперечисленным -. методами; очистки •. сточных вод, возможно применение также и других методов физико-химической очистки, которые пока еще не нашли широкого применения и находятся на стадиях разработки^ либо в силу своей специфичности используются реже.Одним из • перспективных направлений очистки; сточных вод является: применение мембранныхтехнологий, которые получают все более широкое распространение в. отечественной И' зарубежной практике. Методы мембранной очистки: обратный осмос, ультра - и: микрофильтрация относятся; к наиболее универсальным, экономически^ целесообразньп^ и экологически безопасным методам- обработки: сточных вод. Наиболее приемлемым для очистки сточных вод метод ультрафильтрации - более; высокопроизводительный процесс, так как высокая проницаемость мембран достигается при давлении 0,2 — 1,0 МПа.Недостатком этих методов является необходимость проведения процесса при высоком давлении в системе.Основным элементом мембранных аппаратов является мембраны, которые должны обладать высокой проницаемостью и. селективностью, механической 2 прочностью и низкой стоимостью. Применение мембраны ацетатцеллюлозного типа; марок GFA (для гиперфильтрационных аппаратов) и УАМ (для > ультрафильтрационных аппаратов).Мембраны изготавливаются; из органических И! неорганических материалов, причем за рубежом;; наиболее; перспективным^ считаются мембраныз из неорганических материалов, так как они выдерживают высокие температурные режимыj устойчивы в* широком; диапазоне рН, имеют длительный срок хранения и службы.Находит применение для i очистки сточных вод и метод выпаривания, применяющийся для^ увеличения концентрации солей, содержащихся в сточных водах, и ускорения их последующей кристаллизации, а также для* обезвреживания небольших количеств высококонцентрированных сточных вод (например, радаоактивных) [7,9ДЗ].Проведенный анализ научно-технической и патентной литературы дает представление о существованииi большего числа* методов очистки* промьппленных сточных вод. На ОАО «Кольчугцветмет» вопросы по доочистке сточных вод, сбрасываемых после системы МОСС решается уже в течение нескольких лет.Сотрудниками центра экологии ведется поиск путей: решения данного вопроса. Были, рассмотрены предложения, по; очистке сточных вод от примесей тяжелых металлов * различными»методами: несколько реагентных методов, метод гальванокоагуляции и многие другие. Проведенные центромэкологии исследования подтвердили! неэффективность предложенных методов, применительно к предприятию ОАО «Кольчугцветмет» [2].В 2001 году совместно с представителями? ЗАО' «Мембраны» на данном; предприятии? было проведено обследование работы заводских очистных сооружений, в результате которого был предложен эффективный; экономически оправданный метод очистки сточных вод от примесей* тяжелых металлов; - электрокоагуляция; и f электрохимия с одновременном взаимодействии с озоном. Достоинства этих методов является компактность и простота в управлении, отсутствие потребности ^ в реагентах. Данные методы позволит очищать сточные воды от тяжелых металлов до требуемых концентраций; тем самьо!; снизив экологические платежи предприятия.Техника и технология очистки промьппленных сточных вод.Одной из важнейших проблем современного* цивилизованногоtобществаявляется озфана окружающей среды, в том • числе очистка промышленных сточных вод Д01 предельно-допустимых концентраций; органических и неорганических вредных веществ; позволяющих сбрасывать их в открытые водоемы или использовать очищенные частично промышленные стоки t в оборотном, повторным или многоразовом техническом водоснабжении [10,11,12,15].Длительное* время нами проводились^ систематические исследования, обобщались и анализировались основные технические процессы по очистке промьппленных сточных вод различных по своему профилю предприятий; установок сооружений в том числе:: очистка морских льяльно-балластных вод с использованием серийно-вьшускаемых радиальных напорных флотаторов с последующей тонкой очисткой на, специальных фильтрах, где BI качестве сорбента использовался вспученный вермикулит, обработанный соответств)топщми; препаратами для повьппения его сорбционной способности [23]; очистка сточных вод рыбоперерабатывающих комбинатов г с использованием системы отстойников: и^ сгустителей, обработки> сливов флокулянтами с последующим удалением, флокул насыщенных вредными компонентами процессом пенной сепарации; извлечение солей-тяжелых металлов из рудничных и щахтных вод, осветленной жидкой? фазы, хвостохранилищ горно-обогатительных: комбинатов черной и цветной металлургии,.методом пенной^ сепарации;с предварительной обработкой жидкой фазы соответствующими коагулянтами [20,27]; - очистка промывных вод, содержапщх цветные и редкие металлы гальванических nexoBi и отделений процесса; голтовки, с использованием коагуляции: и пенной: сепарации, с последующей; утилизацией цветных, редких и черных металлов;: - очистка жидкой фазы отходов гидрометаллургических заводов- и хвостохранилищ- обогатительных фабрик с: применением ионной; флотации и пенной сепарации;: - очистка: промьппленных стоков* текстильных комбинатов, и использования в обороте путем образования? флокул химических красителей и вьшода их из жидкой фазы методом пенной сепарации; - очистка промьппленных стоков кондитерских, хлебобулочных комбинатов и мясомолочных: предприятий методом отстаивания, пенной сепарации для: удаления: твердых веществ и органических: соединений. В' процессе исследовательских: работ, был сконструирован, изготовлен и запатентован опытный образец пенного сепаратора (галла флотатора), предназначенного для эффективной^ очистки методом флотации от вредных органических примесей из жидких сред с минимальным содержанием твердых фаз [23,24]. На основании; многочисленных опытов?по очистке стоков предприятий^ различного профиля показано, что процесс пенной сепарации технологически более эффективен по сравнению? с флотацией; осуществляемой: в? механических импеллерных флотомашинах.Из многолетней программы исследований в лабораторных и укрупненных условиях (рис. 1.1) предложено несколько основных, ключевых технологий представляющих наибольший интерес и которые наиболее приближенны к внедрению в промышленную пршсгику.Очистка промышленных сточных вод текстильных фабрик.Сбрасываемые в большинстве случаев, в специальные закрьпые водоемы сточные воды после крашения и отбеливания -. различных видов i текстильных изделий не могут быгь использованы повторно, в виду присутствия в стоках сложных высокотоксичных веществ имеющих различную интенсивную окраску. Основшям требованием к сточным водам, которые могут быгь использованы повторно, является полное их обесцвечивание [22,28].Настоящая^ работга проведена' в лабораторных и полупромьппленных условиях на примере двух; предприятий — Витебского текстильного объединения и Витебского чулочно-трикотажного комбината; В" последнее время предложены достаточно эффективные коагулянты, которые способны перевести остатки органических красителей находящихся в стоках, во флокулярное состояние. Однако удаления флокул из жидкой фазы и? сейчас представляют немалую техническую трудность. Бьша поставлена задача организации процесса локальной очистки сточных вод, обеспечивающей доведение содержания органических красителей и СПАВ до требуемого уровня, без превышения содержания; других ингредиентов сверх нормативов, в условиях существующей системы очистки сточных вод без Методы очисш морских и пресных Сточных вод огнефгепродупов, отстойники+ротаторы пенная PHCXI ОШОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАБОТПО< ОЖПШСГОЩЫХ водпром; рРЕРиягай Методы очита СТОЧНЫХ вод; • извлечение с(шей.тяжелых металлов из сточных вод льяльно-балласгаых; морских и пресных во^ огнефтепродуктов сточных вод рыбокомбинатов, хлебоот солей метшшов сточных вод текстильных Очисш сточных вод увеличения производственных площадей, с максимальным использованием существующего оборудования.. Перечисленные условия- не позволяют использовать типовые способы очистки; сточных вод и предопределяют необходимость изысканий и использования нетрадиционных технологий^ на основе: сочетания реагентного и физико-химических методов с: применением нестандартного оборудования. .Необходимо предложить такие реагенты, которые одновременно связывали* бы и органические красители и* СПАВ с образованием водонерастворимых соединений. Ранее было установлено, что некоторые высокомолекулярные амины (метацид, ВПК-402, ацетат амидамина) помимо осаждения? СПАВ; давали также и снижение концентрации! органических красителей. Однако, степень очистки от красителей: была непостоянна и колебалась в широких пределах - от нескольких, процентов до 90-95%.Предполагалось, что в сточных водах содержится ингредиент, способствующий осаждению красителей. Это подтвердилось и тем, что из чистых растворов, содержащих только красители, осаждение их не происходит. Таким ингредиентом оказался лигносульфонат, попадающий в сточные; воды при крашении хлопчатобумажных тканей. Проведенные исследования показали высокую эффективность, очистки сточных вод от красителей и; СПАВ с применением указанных реагентов. Наибольшую эффективность из испытанных реагентов? показал метацид в хлоридной и фосфатной формах, который обеспечивал стабильное достижение требуемых показателей очистки при минимальных его концентрациях.Взаимодействие между органическими; красителями метацидом и лигносульфонатом; представляет собой сложный химический' процесс.Установлено, что образование водо-нерастворимых соединений происходит лишь при участии? всех трех компонентов,, причем на первой стадии образуется водорастворимый аддукт метацида и красителя, связьшаемый^ затем лигносульфонатом в водонерастворимое соединение. Взаимодействие между высокомолекулярными; аминами и СПАВ: можно представить следуюпщми уравнениями: R4NCl+NaS02R=R4NS02R'i+NaGl Образовавшийся осадок представляет собой; устойчивые крупные хлопья, не разрушающиеся даже при весьма интенсивном перемешивании.Скорость осаждения из-за' плотности; осадка, довольно близкой к плотности воды, незначительна и заметное осветление достигается лишь через.7-10 часов, а для полного осаждениятребуется около двух суток [20]i Слой: осадка очень подвижен? и при малейшем движении воды взмучивается и переходит в осветленн)ао часть, распределяясь по всему объему. Это обстоятельство практически исключает возможность использования отстойников, сгустителей и других аппаратов; для удаления осадка. При исследовании процесса фильтрацииi на различных фильтрах: оказалось, что весь осадок накапливается на поверхности фильтра, скорость > фильтрации; резко снижалась, и< через; небольшой промежуток времени; сводилось к минимуму.Для удаления, осадка: гелеобразных флокул, органического происхождения, находяпщеся во взвешенном; состоянии предложен флотационный способа: процесс пенной сепарации.. Для проведения» экспериментов, бьша создана установка (рис. 1.2), в которой OCHOBHJOO задачу должны решить импеллерные: флотомашины; или; тонкослойные пенные сепараторы. Сравнительные испытания по* удалению; органических красителей? и синтетических; поверхностно-активных веществ, проведенных в; идентичных условиях с использованием < импеллерных флотомашин • и: пенных сепараторов (табл^ 1;1), показали заметное преимущество пенной; сепарации перед; механической: и пневмомеханической флотацией,, за счет меньшего^ разрушения гелеобразных флокул в процессе удаления их из сточных вод.Исходные сточные воды Рис. 1.2 Установка для очистки сточных вод.Таблица 1.1 Результаты сравнительных испытаний органических красителей и СПАВ: №№ опы; TOBs 2: Расход метацида; на 1м' исходных сточных вод.0,02 0,04 0,06 0,085 0,10 0,12 Содержание вредных примесей В; исх. сточных водах. подлежащих удалению мг/л< Органические Красители100 S СПАВ-30 флотация: Содержание орг. красителей в очищенных стоках мг/л 19,5 9,6 зд 1,0: 0,6 0,5 Содержание, СПАВв! очищенных стоках мг/л 12,3: 6,7 2,8 1,3 1,1 1,0 Пенная сепарация Содержание орг. красителей в очищенных стоках мг/л 14,3 5,2 2,2: 0,6 0,4 0,3 Содержание, СПАВ в очищенных стоковмг/л 6,4^ 4,1 1,3 0,7 0,4 0,4 Очистка сточных вод хвостохранилищ железорудного Костомукшского ГОКа.Костомукшский* горно-обогатительный; комбинат находится в северозападной части Карелии [25,26]^.На обогатительной фабрике предусмотрено оборотное водоснабжение, осветленная? вода из пруда=хвостозфанилища> подается^ вi емкость оборотной; воды с последующим использованием ее; в процессе магнитного обогащения i железорудного сырья. Осветление сточных вод* обеспечивается отстоем хвостов фабрики, сбрасываемых в: пруд хвостохранилища: Время? отстоя составляет от 10 до 20 суток в зависимости от. площади зеркала пруда. Объем пруда!Хвостохранилшца^ в процессе;эксплз^атации растет и* ожидается, что в течение;10-15лет.объемы сбрасываемых хвостов з^еличатся вдвое; В связи с ЭТИМ; возникает проблема очистки сточных вод до- предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ перед сбросом их в открытые водоемы, имеющие рыбохозяйственное значение.Сточные воды хвостохранилища Костомукшского ГОКа содержат ряд загрязняющих веществ, концентрация которых превышает ПДК: взвешенные вещества, нефтепродукты, железо. Технологическая схема очистки включает обработку токсичных вод коагулянтом - низкоосновным оксихлоридом алюминия с последующим? отстаиванием и* фильтрацией. По данньлл исследований, по этой технологической схеме возможно достижения. ПДК взвешенных веществ нефтепродуктов! и железа. Однако,, себестоимость рекомендуемого коагулянта достаточно высока, а технология его изготовления сложна и небезопасна:. Поэтому, нами была разработана технология очистки сточных вод хвостохранилища- с использованием эффективного коагулянта в сочетании с процессом пенной ? сепарации, обеспечивающей достижения ПДК взвешенных веществ, нефтепродуктов; и железа; и тем самым»возможностью сброса очищенной воды в открытые водоемы.На основе изучения практических данных по очистке сточных вод и испытаний нескольких проб воды хвостохранилища Костомукшского ГОКа, для промышленных испытаний! (рис 1.3.) предложены процессы коагуляции, отстаивания и пенной сепарации; В качестве коагулянта рекомендуется алюмосиликатный коагулянт (АСК), вместо широко известных коагулянтов; (хлорного железа, сернокислого алюминия и др.), для обработки сточных вод, содержащих значительное количество коллоидных частиц и не оседающих шламов.Эффективность применения 5 алюмосиликатного коагулянта определяется наличием в его составе природного флокулянто-активного кремнезема..Поэтому дополнительное применение флокулянта (как это принято при использовании других коагулянтов) не требуется..Продолжительное ть флотации, мин Концентрация вредных компонентов после пенной сепарации, мг/д Взвешенные вещества Железо общее Нефтепродукты Флотация после коагуляции и отстаивания 0,97 0,25 0,24 0,23 0,22 0,48 ОДЗ 0,13 0,12 0,1 0,09 0,06 0,05 0,07 0,04 Флотация после коагуляции (без операции отстаивания) 2,7 2,51 0,1 0,98 0,39 0,08 0,26 0,25 0,05 0Д6 0,15 0,05 0,24 0,16 0,03 0,23 0,13 0,03 Составной частью схемы очистки сточных вод хвостохранилища является процесс пенной сепарации, который за счет максимального насьпцения диспрегированными пузырьками воздуха очищенной жидкости способствует извлечению* остатков тонких частиц растворенных нефтепродуктов и насыщению кислородом водной среды.Были проведены серии опытов: - влияние концентрации серной кислоты на растворимость нефелинового концентрата; - влияние расхода коагулянта- на процесс очистки сточнойi воды от вредных примесей; - влияние продолжительности флотации на результаты очистки сточных вод.Контрольные опыты, вьшолненные на «свежих» пробах сточных вод непосредственно в ЦЗЛ комбината, подтвердили результаты ранее проведенных исследований, причем расход коагулянта удалось сократить в 45 раз. Концентрация взвещенных веществу нефтепродуктов и ионов железа при этом оставалась ниже ПДК. Очистка шахтных вод предприятия цветной металлургии от вредных примесей.Гфактика очистки шахтных (рудничных) вод, несущих в себе до десяти и более цветных, редких и редкоземельных металлов, а также вредные примеси органического и неорганического происхождения, весьма разнообразна и варьирует от простых приемов очистки с использованием в качестве сорбентов' отходов производства до сложных и дорогостоящих технологических схем и оборудования. В числе наиболее распространенных сорбентов используются отходы металлургического производства - шлаки, имеющие большую сорбционную поверхность, а из методов и процессов широко применяются процессы осаждения путем изменения рН среды, коагуляция, флокуляция, ионная или флокулярная флотация, пенная сепарация, сорбционные и ионообменные процессы и т.д. (7,8). № перечисленных способов очистки шахтных вод наиболее эффективньпи является процесс пенной сепарации. При оптимальном подборе флокулянтов и флотореагентов он позволяет удалять до 90% и более основных вредных примесей. Технологическая схема должна предусматривать очистку, как от ионов тяжелых металлов, так и от взвешенных веществ, нефтепродуктов и сульфато-аммонийных соединений [27].По результатам лабораторных и укрупненных испытаний на пробах сточных вод рудника (табл. 1.3) разработана технологическая схема очистки, позволяющая сбрасьшать их в открытые водоемы или повторно использовать в технологическом цикле (рис 1.4).Исходное питание Грубая очистка с использованием местных материалов (сорбентов) Двухсекционный Фильтр Очишенная.до ГЩК шахтная вода Рис. 1.4 Схема цепи аппаратов для очистки шахтных вод рудника Каула-Катсельваара от вредных примесей.Таблица 1.3 Результаты лабораторных и укрупненных испытаний по очистке шахтных вод рудника Каула-Катсельваара от вредных примесей.Место отбора вробы Исходная проба по данным хим. анализ заказчика Исходная проба по д^шым хим. анализ .испол-ля Грубая очистка с использованием шлаков метал-го производства После операций нейтрализации и коагуляции После пенной сепарации Тонкая очистка на сорбциовным фильтре FeO Си Ni i ззвешенныев-ва 1,30 0,09 0,970 1,150 0,086 0,953 0,470 0,071 0,608 0,315 0,063 0,337 0,101 0,014 0,099 0,022 0,001 0,009 100,0 98,7 43,5 27,1 5,09 1,23 Концентрация, мг/л нефтепрод.0,16 0,17 0,13 0,11 0,04 0,01 БПК полк.11,46 10,96 2,97 2,34 сульфаты 624,0 608,0 503,0 278,0 89,9 51,4 аммонии по азоту 4,38 4,20 2,16 1.!9 0,31 0,18 нитраты по азоту 0,10 0,106 0,066 0,053 0,011 0,008 Первая стадия (грубая очистка) предусматривает использование местного сорбционно-фильтрующего материала - отходов металлургического производства (шлаков).Экспериментально показана возможность с их помощью в 2-2,5 раза снизить содержание ионов железа в сточных водах и несколько уменьшить содержание никеля и меди.Вторая стадия очистки - нейтрализация сточных вод до рН=7, рН исходной пробы равен 5 и коагуляция с последуюшим осаждением твердых и гелеобразных частиц. Образуюпщеся агрегаты, которые связывают основную часть ионов железа, меди и никеля выпадают в осадок и удаляются.Третья; стадия - использование процесса; пенной сепарации с предварительно отработанным реагентным режимом. В узле пенной сепарации предусматривается дополнительное удаление в пенный продукт гелеобразных флокул, в состав которых входят не только- ионы тяжелых металлов, но и сульфатно-хлоридо-аммонийные агрегаты..Четвертая стадия - тонкая очистка от остаточной концентрации ^ вредных примесей на сорбционном фильтре с использованием наиболее эффективных И' недефицитных сорбентов, например вспученного вермикулита, обработанного сернокислыми алюминиевьп^ш соединениями. Твердые продукты, полученные в процессе очистки шахтных вод (осадок первой, второй, третьей стадии, продукт после регенерации? сорбента в четвертой стадии) объединяются^ и складируются. Они^ не представляют опасности для; окружаюшеЙ! среды и могут быть использованы как присадки в металлургическом производстве (соли; тяжелых металлов) и в ; качестве; удобрений (сульфатно-хлоридо-аммонийные соединения) [16,18,27].Заключение.На основании; систематических исследований, обобщения и; анализа технологических процессов, по очистке промышленных сточных вод различных по своему профилю предприятий даны основные рекомендации по эффективной и экономичной очистке водных сбросов.Показана; возможность достижения! высоких результатов? по удалению вредных веществ на примере очистки сточных вод текстильных фабрик, сливов хвостохранилищ; и сбросов шахтных вод горно-обогатительных, комбинатов черной и цветной металлургии* с; использованием коагуляции и процесса пенной сепарации.Рассмотрены результаты исследований нескольких экологически ключевых технологий, представляющих наибольший интерес, которые могут бьггь использованы в промышленной практике.Очистка смывных вод цеха гальваники флотационно-сорбционным методом: в; связи с систематическим увеличением добычи полезных ископаемых, ростом металлообрабатывающих заводов, вопросы очистки промышленных сточных вод, содержащих; соли тяжелых металлов, нефтепродукты, и взвешенные вещества, приобретает особо важное значение для! жизнедеятельности людей и животных.Практика; очистки промышленных сточных вод несущих в себе десятки цветных, редких и редкоземельных металлов, а также вредные примесиорганического и неорганического происхождения, довольно разнообразна и варьируется от простых приемов очистки с использованием в качестве сорбентов отходов производства до сложных дорогостоящих технологий и оборудования [26,27,31,32].В числе наиболее распространенных сорбентов следует выделить отходы металлургического производства — шлаки, вспученный вермикулит, имеющий большую сорбционную поверхность, а из методов и процессов широко применяют: изменение рН среды, коагуляцию,, флокуляцию,. пенную сепарацию, сорбционные и ионообменные процессы и т.д..Сочетание перечисленных физико-химических процессов способствует созданиютехнологических схем *глзгбокой очистки водных сред от вредных примесей, особенно соединения, в которые входят ионы тяжелых металлов, меди, никеля, цинка, свинца, для обеспечивания? предельно-допустимых концентраций сбросов.Данные опытов, вьшолненных на этих же усредненных пробах в институте «Механобр»; eNl-0,169;Al- 1,8; Геобщ-56,0; Gu^^-4,0Nif^-0,15; Zn^^ - 2,4 рН - 5,5.Методика проведения лабораторных исследований.Для1 выбора\ оптимальной^ технологической; схемы; очистьшг стоковщеха^ гальваники;, обеспечивающей! максимальную степень очистки; были! проведены исследования; процесса- осажденияi тяжелых; металлов» с использованием различных флокулянтов в виде гидроокислов с последующим; их удалением^ и; получена^ возможность. применения? процессовi флотации? иi пенной сепарации для извлечения вредных примесей в пенный продукт либо в ионной форме, либо в виде флокул.Создание: фло1ош,. в которых концентрируется катионы тяжелых металлов,. осуществлялось добавлением нефелинового или алюмосшшкатного коагулянтов, которые более эффективны по сравнению с широко известньпии коагулянтами (хлорное железо; сернокислый;алюминий) дляi обработпси; вод сложного состава, содержащего значительное количество коллоидных частиц и не оседающих тонких шламов.Эффективность применения алюмосиликатного коагулянта определяется наличием в его составе природного флокулянтно-активного кремнезема.Поэтому дополнительного применения флокулянта, как это принято при использовании других коагулянтов, не требуется.Необходимое количество этого реагента для образования флокул составило 0,35-0,4 г на литр воды. Контроль эффективности образования флокул осуществлялся по трехвалентному железу, т.к. концентрация последнего существенно превышает содержание остальных металлов.Флотационные опыты проводились с использованием флотационной импеллерной машины и камеры пенной сепарации новой конструкции по схеме изображенной на рис. 1.5.Серией опытов установлено, что рН среды должно быгь не менее 7,5.При такой щелочности наблюдается интенсивное образование гидроокислов железа и частичное образование гидроокислов меди. Процесс образования флокул происходит в течение 1-2 минут, затем дозируется необходимое количество флотореагента в виде 0,1% раствора.Оптимальный расход флотореагента установлен экспериментальньпл! путем, постановкой серией опытов при разном? его расходе. В данном случае расход вспенивателя составил 45 мг на 1 литр сточной воды. Время основной* флотации-5-7 минут. Расход диспергированного воздуха? 15-20 л/час. Время* контрольной флотации 2-3 минуты. Процесс флотации происходит достаточно эффективно уже впервые три минуты. Образовавшаяся при флотации пена имеет ярко выраженную темно-желтую окраску. Химический; анализ камерного продукта показал, что извлечение тяжелых металлов составляет около 80-90%, при чем i сравнительные опыты свидетельствует о том, что в аппарате пенной сепарации извлечение тяжелых металлов • на 4-5% вьппе, по сравнению с результатами полученньпли в импелерной флотомашине. Можно предположить, что процесс пенной сепарации позволяет более полно Рис. 1.5 Модельная установка по очистке сточных вод.1. рН-метр (иономер рН-150) 2. Магнитная мешалка, штатив с электродами.3. Кондиционная емкость, перемешивание с помощью эл/двигателя.4. Флотационная машина - пенный сепаратор.5. Титровальная бюретка (для проведения анализов).6. Сорбционная колонка с акт. Углем (БАУ).7. Сорбционная колонка со вспученным вермикулитом (кв-100). извлекать флокулы тяжелых металлов за счет меньшего разрушительного воздействия на них.Остаточная концентрация вредных примесей после* проведения; флотационных опытов составил: Fe^^-3-4 мг/л; Gu, Ni,Al - 0,4-0,5 мг/л, что находится; на уровне временно согласованных предельных концентраций по тяжелым металлам. В' случае необходимости дальнейшей очистки? смывных ВОД' рекомендуется? установка дополнительной; стадии очистки — ионообменные колонки: Смывные воды цехаг гальваники направляются в сборный бак,, куда подается одновременно рассчитанное; количество коагулянта. Затем смьшные воды перекачиваются насосом (1) в сгуститель. Слив сгустителя направляется* на пенный сепаратор (3)..Процесс флотационного разделения, фаз заключается; в переносе тонкодисперсных частиц из объема жидкости * на ее поверхность воздушными. пузырьками, которые образуются; путем подачи сжатого воздуха через аэрационные трубки.К опьггао-промышленноЙ! установке, необходимой? для гальванического цеха производительности, рекомендуется тонкослойный, гала-флотатор? пенный сепаратор нового типа.По сравнению с существующими! флотомашинами импелерными и пневмомеханическими; флотомашинами, пенный; сепаратор обладает следующими преимуществами: простота констрз^кции, надежность в > эксплуатации; за счет отсутствия t движущихся и быстроизнашивающихся частей; приЕ этомг Bi результате; серийных; опытов? показана возможность^ достижения содержания катионов t тяжелых. металлов; в t смывных водах цеха гальваники не вьппе' предельно допустимых концентраций; установленных на заводе. Очищенные стоки?могут быть сброшены; в открытые водоемы или использованы в обороте, а осадки сгустителя и пенного сепаратора могут быть использованы в I качестве составной части пигментных красок. Необходимые площади и стоимость установки малая потребность в производственных площадях при компоновке схемы цепи аппаратов; более высокая эффективность процесса: за счет мощного насыщения^ эмульсии пузырьками воздуха, незначительного разрушения флокул, от которых в основном и зависит глубина очистки стоков от вредных примесей.Таким; образом; операция флокуляции; с осаждением' (сгущением) и высокоэффективный? процесс пенной; сепарации< обеспечивает удаление вредных, примесей на 85-90%. Очищенные сточные воды, после этих сравнительно недорогих операций! поступают, в случае необходимости на^ тонкую доочистку на; ионообменные колонки; где предполагается использование ионообменных масс по эффективности и времени эксплуатации? в несколько раз превышающие ионообмен, которые будут зависеть от объема сточных вод, направляемых на очистку и динамики инфляционных процессов* [17,19,29,30]^ 1;2 Теоретическое и экспериментальное исследования по' интенсификации процесса сорбции.Активные угли.Активные угли: - пористые промьппленные адсорбенты, состоящие в основном из углерода: Их получают из различных видов органического сырья: твердого топлива^ различных вводов метаморфизма (торфа, бурого и* каменного угля; антрацита), дерева и ? продуктов его переработки (древесного угля; опилок,, отходов бумажного производства),, отходов» кожевенной промышленности; и? др.. Угли; отличающиеся1 высокой' механической прочностью, производят из скорлупы кокосовых и других орехов, а также из косточек плодов.Активные угли i как промышленные сорбенты имеют ряд особенностей; определяемых характером их поверхностной структуры. Поверхность кристаллов* углерода* электронейтральна,, и адсорбция^ углей, в основном, определяется дисперсионными силами воздействия; Как правило, структура угля представлена гаммой пор всех размеров, причем адсорбционная емкость и скорость адсорбции компонентов газов и растворов определяются содержанием микропор в единице массы или объема гранул. В процессе адсорбции микропоры заполняются. адсорбатом.Улучшение равновесной и кинетической характеристик у наиболее микропористых углей приводит к повышению эффективности работы углеродных адсорбентов в промышленных условиях. При выборе типа адсорбента для промьшшенных установок учитывают два отличительных свойства активных углей: гидрофобность и горючесть.Адсорбция воды на углях протекает по необычному механизму.Изотермы адсорбции воды на активных углях имеют S-образную форму.Дисперсионные силы взаимодействия молекул воды с углеродной поверхностью очень малы. Начальные участки изотерм воды определяются ее адсорбцией на хемосорбированных поверхностью углей прочных кислородсодержащих радикалах. Эти радикалы получили название «поверхностных оксидов».Поверхностные оксиды и адсорбированные на них молекулы воды являются адсорбционными центрами, к которым за; счет водородных связей? происходит присоединение других молекул воды. Число адсорбционных центров по мере повьппения давления i возрастает, образуются и * непрерывно увеличиваются* ассоциаты^ молекул воды, в результате чего адсорбционная^ способность< резко увеличивается; Вт конечном? итоге весь^ адсорбционный! объем5 микропор» заполняется^ водой; Объем поглощенной! углем* воды при? высоком относительном* давлении* (Р=0,9МПа) близок к предельному адсорбционному объему микропор. Поэтому можно сказать, что с увеличением г микропористости i емкость активных углей? в воде значительно увеличивается.Так как активный уголь — единственный гидрофобный тип промьшшенных адсорбентов, это качественно предопределило его использование в очистке сточных вод.Отрицательной способностью промышленных углей является их горючесть [97].Адсорбционные процессы Адсорбцией* называется процесс концентрирования вещества* на поверхности раздела фаз или в объеме пор твердого тела.Адсорбент — это тело, в объеме которого происходит поглощение вещества. Поглощаемое вещество называется адсорбтивом, а после его поглощения - адсорбатом.Адсорбционный процесс подразделяется; на: физическую адсорбцию (вызывается силами молекулярного взаимодействия) и хемосорбцию (процесс происходит за счет химического взаимодействия).Молекулярным! взаимодействием управляют так называемые дисперсные силы, образуемые, флуктуирующими диполями адсорбтива. При * соприкосновении адсорбтива с адсорбентом возникает взаимное приближение за счет упорядочения диполей. Это явление можно усилитЬг за? счет электростатической или индукционной ориентации. Это будет рассмотрено ниже; Процесс адсорбции является экзотермическим; Мы будем рассматривать только физическую адсорбцию применительно к поставленной в диссертации; задаче. Теплота физической адсорбции не •• превышает 80 — 1201 кДж/моль. G повьппением температуры молекулы приобретают наибольшую подвижность и физическая адсорбция из локализированной может скачкообразно перейти в \ объемную.Изотермы адсорбции в области капиллярной конденсации используются для построения кривой распределения пор (рис. 1.6).0,3 0,2 0,1 О 12 16 20 г.нм Структурная кривая распределения пор для активированного угля Упрощенная модель капиллярной конденсации может быть применена в первом приближении. В действительности этот процесс идет, когда на стенках пор сорбента i уже имеется слой \ молекул адсорбата, и процесс идет по более сложному физическому закону. При оценке структуры однопористых адсорбентов* рекомендуют введение постоянной поправки на толпщну адсорбционного слоя в точке начала гистерезиса, несмотря на принципиальное физическое различие адсорбционных процессов, протекающих в микропорах и на; поверхности; мезо f и макропор, их объединяет явление разделения фаз • на геометрической поверхности, на которой* происходит адсорбция, с образованием одного или нескольких последовательных адсорбционных слоев.Концентрация объемного заполнения микропор объясняет понятие величины предельной адсорбции ао, которая конечно зависит от температуры.Считается, что термических коэффициент предельной адсорбции практически i постоянен в широком интервале температур и может быть определен по; формуле: 1 dao dlnao а = = — ао dT dTs Как показали исследования, приведенные^ ниже, эта зависимость иная. Точное установление степени! взаимодействия адсорбат- адсорбент и: состояния адсорбированных молекул возможно с применением современных физических методов: Для; исследования поверхностных явлений применяется; спектроскопия в инфракрасной области. Обнаружено, что под влиянием адсорбционных сил мш^нитная восприимчивость системы адсорбат-адсорбент может изменяться; Определять ориентацию молекул адсорбата на поверхности адсорбента, получать информацию \ о; свойствах. вещества в адсорбированном = состоянии, степень подвижности молекул позволяет исследование с помощью ядерномагнитного резонанса (ЯМР), т.е. явления поглощения электромагнитных волн веществом (сорбентом), находящимся в постоянном магнитном поле, которое обусловлено моментом ядер.Электронная^ микроскопия! помогает изучать процессы, протекающие в макро и мезопарах. Термографический «метод исследования дает информацию о стабильности адсорбентов. Эти методы и последние представления о структуре воды и её «аквакоммуникации» позволили определить пути повьппения эффекгавности сорбционных процессов.В^ сорбционных процессах необходимо болыпе внимания! уделять физико-химическому состоянию воды. Особенно это стало очевидно после открытия профессором ВЖ: Слесаревым* и академиком^ РАМН А.В. Шабровым аквакоммуникации в неживых и живых водосодержащих средах.Экспериментально ими установлено неизвестное ранее явление, объективно с>1цествующее для неживых и живых водосодержащих систем аквакоммуникация, заключающаяся в том, что вода воспринимает, сохраняет и передает информацию. В основе этого явления лежит наличие у жидкой»и? парообразной воды: - межмолекулярных образований; (ассоциатов и кластеров), имеющих, вследствие взаимной направленности! ковалентных и; водородных связей у молекул НгО' определенную' стр5пктуру, в- которой; кодируется соответствующая информация;: - собственных физических полей (электромагнитного и ? вибрационного), обусловленного динамизмом и подвижностью ее молекул и межмолекулярных, образований, и- несущих информацию, закодированную в структуре ее межмолекулярных образований; способности^ под действием^ собственных физических полей^ воспроизводить свои межмолекулярные образования с исходной структурой.Модель воды НгО проста^ а вода: как вещество уникальна.Необычные и неповторимые свойства воды объясняется способностью ее молекул образовьюать межмолекулярные образования не только за счет ориентационных, индукционных и дисперсных взаимодействий (сил Ван-дерВаальса), но, прежде всего, за счет водородных связей, т.к. энергия последних (10-40 кДж/моль) заметно превосходит силы Ван-дер-Ваальса( 1-4 кДж/моль).Каждая молекула воды способна образовывать четыре водородные связи: две в качестве донора, две - в качестве акцептора протона. При этом для водородных и ковалентных связей, образуемых атомами водорода и кислорода молекул воды, характерна определенная- взаимная пространственная ориентация - тетраэдрическая. Поэтому молекулы воды в жидкой и парообразной; воде, в отличие от других жидких веществ, в результате самоорганизации» образуют за счет водородных связей межмолет^лярные образования, имеющие тетраэдричеидоо (нормальную или несколько искаженную) сетку из ковалентных (внутримолекулярных) и водородных (межмолекулярных) связей. Возникающие межмолекулярные образования можно подразделить на простые и сложные. К простым относятся ассоциаты, имеющие несложную структуру в виде коротких цепей (линейных и разветвленных) или простых многоугольников, содержащих 3,4,5 и 6 вершин, а к сложным — кластеры, состоящих из нескольких или многих ассоциатов, связанных водородньп^га связями, но главное имеющими определенную пространственную структуру. Между ассоциатами и кластерами, а также внутри, последних, могут быть полости, которые способные содержать так называемые «свободные» молекулы воды. Эти молекул постоянно меняются с молекулами НгО, входящими в ассоциаты и кластеры. Средняя продолжительность жизни; молекул НгО в одном • связанном состоянии, т.е. в ассоциатах я кластерах, составляет в жидкой фазе — 2,8* 10'^ с, а в состоянии льда - 5;1*10*' с, после чего они транслируются (скачкообразно перескакивают) в другое квазиравновесное состояние.Водные ассоциаты и% кластеры* хотяг и^ отличаются^ по структуре^ но фазоводородными; системами, которые вследствие их динамичности ПОСТОЯННО! обмениваются?между собой* молекулами воды в пределах одного агрегатного состояния. Поэтому жид1сая» вода — сложная, динамичная, гомогенная, нелинейная^ супрамолекулярнаяг система, в которой! постоянносовершаются: структурные превращения, вследствие ее- взаимодействияf с 01фужающей средой.Обратим; внимание на другие особенности* воды,, обусловленные; полярностью ее ковалентных связей (Н-О), молекулы в.целом (дипольный момент =1,38 Д) и высокой динамичностью ее молекул, ассоциатов; кластеров в жидкой и! парообразной воде. Эти особеБшости, естественно, обуславливают наличие у воды ее собственных полей^ электромагнитного и вибрационного.Электромагнитное поле воды генерируется за счет: - ОСЦИЛЛЯЦИИ! атомов в молекулах Н2О и. молекул НгО в ассоциатах^ иг кластерах [94] J - делокализация по эстафетному механизму заряженных фрагментов Ht иНО^ молекул НгО в ассоциатахи кластерах по водородным связям [92]; - обмена! молекул НгО'черезiквазиграницы кпастер-ассоциат, кластеркластер.Косвенным* подтверждением* широты диапазона;ЭМП^ НгО является^ высокая^ эффективность при лечении человека, организм которого содержит 70% воды, электромагнитной терапией, использз^ющей излучение с длиной волны от мм доЮ^м.Собственное вибрационное поле воды, которое в случае жидкой воды предложено называть гидродинамическим полем ГДП НгО, обусловлено движением как водных ассоциатов и кластеров, так и слоев воды относительно друг друга. Это движение вызывается наличием i в системе градиентов давления или температуры.- В^ последнее время считают [93,94], что каждая молекула воды, представляет собой активный, стабильный, ассиметричный вибратор, работающий- на тепловой энергии в диапазоне ультра- и гиперзвуковых (10^ - 10^ ^ Гц) высокоамплитудных колебаний. На основании этого, естественно полагать, что источником вибрационных колебаний могут быть сами ассоциаты и кластеры. О наличии ГДП НгО и важности з его для жизнедеятельности человека косвенно свидетельствует высокая терапевтическая эффекгивность звуковой и ультразвуковой терапии, которая работает на частотах от 10 Гц до 10 мГц.Вибрационное поле водяных паров в воздупшой среде предложено называть гидроаэродинамическим полем (ГАДП НгО).Воднаясреда состоит, в основному из ассоциатов, кластеров^ связанных между собой водородными; связями, и^ поэтому представляет собой, ещшую колебательную систему с собственными частотами как электромагнитных, так и вибрационных полей; Учитывая это обстоятельство, а также нелинейность и полярность водной среды представляется, что вода является как: активным виброэлектромагнитным' преобразователем' этгих физических полей, так и частот и интенсивностейг их колебаний. Подтверждением этого положения; является; установление факта, что элекгромагнитная < волна, попадающая в воду, преобразуется в волновое движение молекулярных структур, распространяющееся по водородным > связям, т.е. наличием г у воды «СПЭ — эффекта» [92] [, который проявляется • во вторичном ? излучении: водных сред в. дециметровом диапазоне: радиоволн при воздействии на эту среду низкоинтенсивныш! резонансными элекгромагнитньташ ММ-волнами. Кроме того, под действием» этого излучения происходит конвективное перемешивание облучаемой воды, т.е. осуществляется массоперенос.Влияние магнитного поля на состояние воды.Ещё в середине XX века экспериментально было установлено влияние магнитного поляна физические и химические свойства воды, а также на её биологическую и физиологическую активность. Обработка магнитным полем годы существенно изменяет её спектральные характеристики, диэлектрическую проницаемость, электропроводимость, значение водородного показателя (рН), вязкость, повышает растворимость в ней карбонатов кальция и магния, адсорбцию поверхностно>акгивных веществ на границе вода-газ, способствует появлению у неё бактерицидных свойств и увеличению её ростовой активности по отношению и растений и животных.Влияние электрического поля на состояние воды.При изз^ении давно известного процесса электролиза воды и её растворов, прежде всего уделялось внимание продуктам электрохимических процессов, образующихся на электродах, а свойства самой воды долгое время оставались вне полЯ; зрения ? исследователей. Только после введения в электролизеры разделяющей! мембраны, сдерживающий свободный^ обмен воды между анодньп^ и катодньп^ пространством, обратили внимание на резкое отличие в свойствах анодной* (анолит) и катодной; (католит) фракции* воды [90,91]. Для анолита: характерны: кислая; среда рН=3-г5, повьппенная окислительная способность и явно выраженная бактерицидная активность, т.е. угнетение развития, микроорганизмов,, за- что анолит был названа «мертвой» водой. Католит имеет щелочную среду рН=8-г10, проявляет восстановительные свойства, способствует заживлению ран^ и интенсифицирует рост растений i и животных, почему и называется' «живой» водой. Необычность анолита- и; католита также заключается в; TOMJ что эти> фракциит ведут себя часто как сильные кислоты и щелочи, т.к. в них растворяются- такие органические и неорганические вещества, которые обычно расгворимы только в концентрированных растворах кислот и щелочей. Другой особенностью этих фракций электролизной воды, иногда называемой активированной, является то, что указанные особенности их свойств лучше всего проявляются сразу после приготовления, через 12 часов уже заметно уменьшение этих особенностей, и спустя 3-4 суток они практически исчезают [92]. Причины изменения свойств анолитной и католитной водных фракций практически пока не ясны.Влияние вибрационных полей на состояние воды.Вибрационные поля вызываются механическими колебаниями частиц, слоев или системы в целом, являющимися источниками упругих волн среды.Они распространяются в газовоздушных, жидких и твердых средах и их иногда назьтают «полями скорости». В случае жидкой воды их можно называть гидродинамическими, а в паровоздушной среде гидроаэродинамическими полями. Поскольку молекулы воды сильнополярные, то вибрационные поля любых водных систем всегда служат источниками соответствующих электромагнитных полей и наоборот, что подтверждает гипотезу о выполнении водой функции- преобразователя физических полей. Вибрационные поля возникают при следующих процессах: механическом диспергировании, акустических, в интенсивных потоках среды, особенно. При тзфбулентных режимах, кавитации, ударных волнах и различных природных катаклизмах в атмосфере, гидросфере и литосфере.Рентгеноструктурный: анализ показывает наличие разз^орядоченной структуры, которая ^ постепенно через 3 — 5 часов ? приближается к структуре обычной воды.Приближение по свойствам^ обычной; воды к « сверхкритической» возможно за счет импульсного высокочастотного акустического воздействия..Для получения? нового свойства жидких стрзосгур за• счет физического метода активации применен процесс дезинтеграции квазикристаллических клатратных структур в водных системах. В1 результате экспериментальных и теоретических исследований? сформулировано и зарегистрировано в качестве открытия <сЯвление предгиперзвуковой активации междисперсных взаимодействий в водных системах», в основе которого лежит установленная способность упругих акустических воздействий» в частотной области между ультра- и гиперзвуком^ названной предгиперзвуком (0,7 - 10 МГц), разрушать квазикристаллические вводно-структурные комплексы. Следствием; такого взаимодействия являются радикальные изменениям скорости физикохимических взаимодействий* BI этих системах, позволяющие достигать^ предельной полноты; и селекгивности; флокуляционных, флотационных' и других гидрофобных взаимодействий. При этом выявлена аномально большая продолжительность релаксации свойств, приобретаемых водными!системами» в результате-МГц-ультразвуковой обработки, достигающая; десятков, сотен минут и даже часов^ Практическое значение этого явления состоит в том, что оно, открывая* новые возможности; акгивации! физико-химических взаимодействий; является основой для создания; и практического ^ использования новых способов радикальной интенсификации i флотационных, биологических, химических технологий, процессов в медицине и фармакологии. Этот процесс изучался на примере активизации лекарственных препаратов.Поскольку механизм активирующего действия предгиперзвука связан с разрушением квазикристаллических; водных структур, озвучивание в импульсном режиме дает более высокие результаты,, чем в непрерывном; режиме.Экспериментальные результаты позволяют считать, что взаимодействие предгиперзвука с: вводно-молекулярнымиJ структурными ^ ассоциациями носит резонансный характер. ПредгиперзвзпковаяЕ обработка позволяет на? порядок повысить биологическзоо активность антибиотиков и значительно продлевать. срок годности стратегических запасов* лекарственных препаратов.. Этот механизм активации был применен? и к флотационным реагентам.Эффективность флотационного процесса заметно повьппается.Процесс- такой; обработки' растворов: бескавитационный; и поэтому требует незначительного расхода энергии.
Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Денисов, Сергей Генрихович
Выводы.
В диссертации разработаны научно-технические решения, позволяющие существенно повысить эффективность очистки сточных вод металлургических предприятий и повысить эксплуатационную надежность оборудования, работающего в сложных физико-химических условиях. Проанализирована эффективность новых сорбентов и технологий по очистке промышленных сточных вод и дана рекомендация по использованию комбинированных методов очистки. Определена возможность увеличения поглотительной способности сорбентов за счет использования активированной диффузии при адсорбции водных растворов радионуклидов. Разработан и защищен патентом эффективный озоно-электрохимический метод очистки сточных вод. Исследованы и рекомендованы к внедрению высокотехнологичные нержавеющие стали, позволяющие надежно защищать оборудование и системы, работающие в коррозионно-активных физико-химических средах- Разработан и защищен патентом состав стали, обеспечивающий; надежную защиту окружающей1 среды от радиационного воздействия.
Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:
1. Проведен: анализ- современных сорбционных материалов»и технологий, применяемых для очистки сточных вод. Определена их эффективность и недостатки. Даны практические рекомендации по использованию комбинированных методов очистки.
2. Установлена возможность использования активированной диффузии при адсорбции их водных растворов радионуклидов ■ и органических веществ: для; увеличения; поглотительной способности адсорбентов; и: последующей капсуляции - «депонирования» адсорбентов в объёме их пористости. Показано, что незначительное повышение температуры процесса поглощения адсорбтивов из водных растворов приводит к увеличению' в 4-7 раз сорбции; обусловленной' активированным характером диффузии; адсорбтивов в объем адсорбирующих пор ш процесс сопровождается капсуляцией гидратированных ионов и молекул.
3. Разработан и защищен патентом эффективный озоно-электрохимический; метод очистки и; обезвреживания сточных вод металлургического производства. Применительно ? к Кольчугинскому заводу по обработке цветных металлов (КМЗ) ?показано, что этот метод позволит в ¡. 1,5-2 раза уменьшить время обработки, сточных вод, а при- этом, степень обезвреживания по сравнению с традиционно применяемым электрохимическим* способом увеличивается« с 70% до 99,5%. Предложена схема цепи и аппаратов промышленной установки.
Разработанная; технология, включена для; реализации в «Программу радиационно-экологической; сертификации продукции Кольчугинского завода по обработке цветных металлов». Согласованы на КМЗ основные1 требования; по техническому заданию на проектирование промышленной установки по озоно-электрохимической очистке сточных вод.
4. Выполнен комплекс научно-технических исследований по материаловедческому сопровождению1 создания: экологически безопасных технологий и оборудования для систем водоочистки; и водоподготовки.
Реализованы разработанные компьютерные программы, исходя из; требований — «состав - условия работы — экологическая безопасность» с использованием современных методов; математического статистического анализа полученных данных при решении прикладных материаловедческих задач и при, определении критериев- качества и возможности применения, выбранных математических моделей:
5. Исследованы и рекомендованы к; использованию нержавеющие стали, обеспечивающие низкий уровень, газопроницаемости и высокую коррозионную защиту оборудования! и технологических систем водоочистки в условиях воздействия сложных физико-химических рабочих сред. Разработан и защищен патентом состав; стали, обеспечивающей надежную защиту окружающей среды от радиационного загрязнения, применительно к условиям производства-КМЗ.
Запланировано использование на КМЗ рекомендованных сталей; в системах водоочистных устройств; и; оборудования с целью повышения экологической безопасности и надежности.
6. Внедрение указанных разработок на ряде металлургических предприятий Северо-Запада РФ позволило; повысить экологическую безопасность и эксплуатационную надежность действующих очистных устройств; и оборудования, что обеспечило годовой экономический эффект свыше 500тыс. рублей.
7. Полученные в диссертационном исследовании; результаты и новые научные данные обсуждались и одобрены на- международных; всероссийских и- отраслевых научно-технических конференциях. Наиболее важные и значимые технические решения, полученные в ходе выполнения; работы по теме диссертации, защищенные патентами РФ, отмечены дипломами ? и золотой медалью отечественных и зарубежных выставок.
Автору выражает признательность соавторам! по» исследованиям; сотрудникам ЗАО «Экологический институт» и; КМЗ, а также профессорам В.А. Рогалеву, A.A. Дементьеву, И.А Повышеву, Г.К. Ивахнюку за ценные советы и за помощь в работе.
Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Денисов, Сергей Генрихович, Б.м.
1. А.Д. Смирнов. Методы физико-химической 1.очистки воды. Обзор * 1979-1984гг. Госкомитет по науке технике. Москва 1985г.
2. А.С Власов, А. С Делицин. «РНК — высокоэффективный реагент для = предварительной очистки; сточных вод». Межотраслевой) выпуск. Экспресс-информация; Москва; 1999 г., №18.
3. М.А. Беляева. Исследование смены популяций биоценозов активного ила в процессе изъятия загрязнений из сточных вод. В кн. «Теория и; практика биологического самоочищения загрязненных вод». М. Наука. 1972г., стр. 145-146.
4. В.В. Найденко, Л.Н Губанов. «Оптимизация сметы водопользования гальванического цеха». Городское хозяйство и экология. 1995г., №1.
5. Гребенюк В.Д. Мозо А.А. Обессоливание водыионитами. М. Химия 1980г. 256 с.
6. В.В. Найденко и др. Унификация аппаратов и сооружений очистки промышленных стоков. Водоснабжение: и санитарная: техника. 1986,№10, стр. 27-29.
7. В.В. Найденко и др. Замкнутая система водопользования гальванического цеха. Г. Горький ЦНТИ 1990г. №87-62.
8. А.А Евдокимов и др. «Коагулирующий сепаратор; для морских нефтеводяных смесей». А.с. №1360764:, 1988г.
9. Технические средства и оборудование для защиты морской; среды ЦБНТИ 1977 г.
10. Новое поколение технологий и: аппаратов для; очистки сточных вод. Журнал, «Водоснабжение и санитарная техника» 1994 №1.
11. Г.С. Попкович, Б.Н. Репин. Система аэрации сточных вод. Москва Стройиздат 1986г., 134с.
12. Репин Б.Н. Баженов В.И. «Моделирование кислородного режима в аэротенках-вытеснителях». Водные ресурсы. Москва. АН СССР. 1991г. №Г.
13. Т.Д. Гиргипов, ILA Труднова. «Расчет схем очистки сточных вод. Водоснабжение и санитарная техника». 1994г., №8.
14. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. Справочник проектировщика М. Стройиздат, 1981г.
15. И .С. Шуровский. «Обработка осадков сточных вод». М; Стройиздат, 1988г.
16. Ю.М. Лосков, H.A. Трунова. «Достижения в области очистки сточных вод красильно-отделочных производств хлопчатобумажных предприятий». Москва. ЦНИИ ТЭИ Легпром., 1980г.
17. H.A. Трунова. Очистка сточных вод предприятий текстильной промышленности. Москва. ЦНИИ ТЭИ Легпром. 1992г.
18. Галич В.М. и др. Авторское свидетельство №1736099 СССР. Тонкослойный гала-флотатор.
19. В.М. Галич, Н.Н Черниговский, А.И. Сергеев.«Интенсификация работы флотаторов при очистке нефтесодержащих сточных вод». Ленинградский МТЦ научно-технической информации. 1990г.
20. В.М. Галич, A.B. Егоров. «Использование процесса флотации для очистки промышленных сточных вод». Журнал «Обогащение руд», 1997г., №6 с.36-38.
21. А.И. Галич., «Технология очистки сточных вод хвостохранилища Костомукшского ГОКа». «Обогащение руд» 1997г. №1, с. 39-41.
22. В.М. Галич. «Очистка шахтных вод рудника Каула-Катсельваара». Журнал «Обогащение руд». 1999г. №5, с. 46-48.
23. Ю.М. Ласков и др. «Очистка сточных вод текстильных предприятий». «Городское хозяйство и экология». 1995 №Г.
24. В.Б. Войтович и др. «Теория и практика сорбционных процессов». Москва 1982г.
25. С.Г. Денисов. «Очистка смывных вод цеха гальваники флотационно-сорбционным методом». Межвузовский сборник СЗТУ. Выпуск 9. 2004г.
26. В.В Лайденко, Л.Н Губанов. «Оптимальные системы водопользования гальванического цеха. Городское хозяйство и экономика». 1995г № 1.
27. В.В. Плешаков и др. Исследование предварительной очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов гидроокисными шламами. Очистка природных и сточных вод. Ростов на Дону. 1991г.
28. Материалы международного экологического конгресса «Новое в экологии безопасности жизнедеятельности» (в г рамках 4 Петербургского экологического форума), Санкт-Петербург, 14-16 июня 2000.
29. В.А. Рогалев «Экология и развитие общества», Научно-технический сборник «Экология и атомная энергетика», №2, Санкт-Петербург, 2003:
30. Материалы У-ой международной научной конференции «Экология и развитие стран Балтийского региона», Крондщтадт-Котка, изд-е МАНЭБ, 2000;
31. Материалы У1-ой международной научной конференции «Экология и развитие Северо-Запада России», Санкт-Петербург, издание МАНЭБ, 2001.
32. Материалы научно-технической выставки «Экология: большого города, Санкт-Петербург, Ленэкспо 2004.
33. Материалы научно-практического семинара «Новые технологии водоподготовки», Санкт-Петербург, НТЦ чистой ; воды; «Wateгland», 2004:
34. Федеральная целевая научно-техническая программа «Ресурсосберегающие и чистые процессы в металлургии», 1998.40;. Федеральная целевая научно-техническая программа «Ядерная и радиационная безопасность России», 2002.
35. Базаре Ж.Л., Денисов С.Г. Повышев И.А. Оценка коррозионной стойкости нержавеющих сталей; для экологически безопасного промышленного оборудования. научные труды международной конференции «Механика-2004» Литва, г. Каунас 2004. стр. 308-309.'
36. И.Ж. Базаре, С.Г. Денисов, И.А. Повышев и др. Научные труды международной научно-технической; конференции «Транспортные средства-2003», Литва, г. Каунас, 2003, стр. 159-160.
37. Повышев И.А, Денисов С.Г., Шувалов Ю.В. Новые технологии получения нержавеющих сталей для оборудования водоподготовки; экологически чистых производств. Труды 1-ой: международной научно-практической конференции Белоруссия г. Гомель 2002., стр. 159-160.
38. И.Ж. Базаре, С.Г. Денисов, И.А. Повышев и; др. Влияние эксплуатационных факторов; на деформационное и коррозионное поведения« хромистых сталей. — Научные труды международной* конференции «Механика-2003», Литва, г. Каунас, 2003, стр. 308-309.
39. С.И. Володин, И.А. Повышев, С.Г. Денисов и др. Материалы международной научно-технической конференции «Транспортные средсгва-2004», Литва, г. Каунас, 2004.53; А.П. Гуляев, «Металловедение», М;, Изд-во «Металлургия», 1995.
40. В.С. Иванова «Разрушение металлов», М., Изд-во «Металлургия», 1979255. «Нормы« расчета1 на; прочность оборудования и? трубопроводов1 атомных, энергетических установок», М. Энергоатомиздат», 1989.
41. ГОСТ 6032-89 «Стали и сплавы. Методы испытания на межкристаллитную коррозию нержавеющих сталей« и сплавов», М., Изд-во «Госстандарт» 1989;
42. М.Н. Фокин «Методы коррозионных испытаний! металлов»,. М., Изд-во5 «Металлургия», 1986.
43. А.А. Назаров, Ю.Б. Каменев; «Автоматизированный; испытательный? комплекс для; оценки склонности; нержавеющих сталей к межкристаллитной коррозии». Информационный листок о научно-техническом достижении № 87-0784, М:, Изд-е ВИМИ, 1987.
44. Я.М. Колотыркин «Металл и коррозия», М., Изд-во «Металлургия», 1985.
45. Акт промышленного использования результатов диссертационной.работы Денисова С.Г. на ОАО «Кольчугцветмет», 20041
46. Акт. НИИ «Энергосталь»' внедрении основных; результатов; диссертационного исследования, Денисова С.Г. на предприятиях металлургической отрасли.
47. Комплексная« оценка эффективности мероприятий, направленных на ускорение научно-технического г прогресса. Методические рекомендации. Москва. 19891
48. Ю.А. Абрамов, И.Э. Берзинь, В.П. Калинин; и др. «Экономика; машиностроительного производства». М1, «Высшая школа», 1988.
49. В.Н. Шохин, И.Н. Потапов, В.Н. Романенко Проблемы ресурсосберегающих и экологически чистых процессов г в металлургии; и разработка их в диссертационных работах» Бюлл. ВАК №4, 1993, стр.1628.
50. Краткий анализ: тематики диссертации \ (по«металлургии), рассмотренных ВАК в 1990г.-Бюлл. ВАК, №2, 1992, стр. 1-23.
51. Орлов В.А. «Озонирование воды». М., Стройиздат, 1984.
52. B.Hi Вигдорович, Ю.А. Исправников, Э.А- Нижаде-Гавгани. «Проблемы озонопроизводства и озонообработкш и создание озоногенераторовг второго поколения» Москва Санкт- Петербург, 1994.
53. Л.П. Алексеева, В Л. Драгинский, C.F. Сергеев, Г.И. Смирнова. «Уменьшение концентрации хлорорганических соединений, при очистке воды». «Водоснабжение и санитарная техника», 1994, №11, с. 4-6.
54. Л.П. Алексеева, B.JI. Драгинский, СЛ. Михеева, В.А. Гридасов. «Выбор эффективной марки угля». «Водоснабжение и санитарнаяi техника», 1995; №5, с. 8-10;
55. В Л. Драгиский, Л.П;. Алексеева, В.М. Корабельников, Я.Д. Рапопорт. «Лаборатория технологии И! оборудования очистки природных вод «Водоснабжение и санитарная техника», 1995, №6, е. ,10-12.
56. С.Д. Разумовский. «Озон в процессах восстановления качества- воды»; Химия окружающей среды, 1990, т. 35, 1, с. 77-88.
57. И.В; Кожинов, С .А. Шуберт. «Питьевое водоснабжение населения: проблемы и решения». «Водоснабжение и санитарная техника», 1995, №6, с. 3-6.
58. W.H Glaze, Drinking-Water treatment with ozone. Environ. Sci. TechnoL — 1987. Vol. 21. N3. - P. 224-230.
59. В.Г. Самойлович, В.И. Грибалов, Л.А. Скорая. О температурной зависимости кинетики электросинтеза озона из кислорода. Жури. Физ. химии.-1990.-Т. 60. вып. 5-С. 113-119.
60. Е.И. Апелыщна, JI.IL Алексеева Н.0: Черская: «Проблема озонирования при подготовке воды. Водоснабжение : и санитарная техника». 1992. -№4.-с. 9-11.
61. Sayato Y. «Токсикологическая оценка продуктов, образующихся при озонировании; органических веществ находящихся в воде». Jap. J. Toxicol, and Environ. Health. 1995.- Voli 39. № 4:-P. -251-265.
62. А.Г. Малышева. Методические основы изучения гигиенической безопасности при эксплуатации бытовых озонаторов. Гигиена и санитария. — 1994: №6. — с. 42-46.
63. С.Д. Ипатов и др. Использование озонатора для обеззараживания систем пресной воды. Технология судостроения: 19931 - №1. - с. 54-55.
64. М.А. Яблокова. «Пути совершенствования аппаратурного оформления процессов озонирования воды». Журн. Прикл. Химии. 1997. - Т. 66, № Г. -С.275:
65. А. Annusewicz. Ozon w tecHnolgii uzdatniania wody. Gas, woda, techn.sanit. -1995. Vol. 66, №8.-P. 190-2.
66. СПб, изд, ООО Элби-СПб, 2002,468с. 84. «Устойчивое развитие и местная повестка дня на XXI век»., Избраннее документы и материалы. Составители: С.Г. Инге-Ветчанов, Т.М. Флоринская, В.В. Худолей, Г Л; Егорова. СПб, «Сезам», 2000. с. 251:
67. КЛ. Кондратьев, K.C. Демирчаш Глобальный климат и Протокол Киото. Вестник РАН, 2001, т. 71, №11, с. 1002-1009.
68. В.И. Петрик. «Способ получения углеродной смеси высокой реакционной способности и устройство для его осуществления». Патент РФ на изобретение № 2128624 от 10.04.99.
69. B.Hi Петрик. Способ сбора разлившейся нефти и нефтепродуктов на воде и4 на суше. Патент РФ на изобретение № 2123086 от 10.12.98.
70. Смирнов В.Ф., Щербаков В.П., Гурьянов В.В. «Высокоэффективные марки углеродных сорбентов для новых областей применения и перспективы их промышленного внедрения». Ж. Водоснабжение и санитарная техника, №2, 1994 с. 19-20.
71. Смирнов А.Д., Мельников А.Г. «Возможности сорбционной очистки промышленных сточных вод. Углеродные сорбенты и их применение в промышленности». Пермь, 1991 г.
72. Порошковый активированный уголь для удаления наиболее часто встречающихся примесей в воде. Arbuckie Wm. Brian — Alche Symp.Serg. -1980- V.76 -№197-P.61-71.
73. Кельцев H.B., Мухин B.M. «Адсорбция бензола и отходящих газов при повышенных температурах». Промышленная санитарная очистка газов, 1984, №4, с. 18-19.
74. Патент 206077 РФ МКИ ВОШ15/00 27/02. Устройство для очистки питьевой воды в бытовых условиях. Голубев В.П., Цветков В.А., Таманьян А.Н., Мухин B.Mi и др. Б.И., 1996, №5.
75. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М., Мир, 1984 г.
76. Дубинин М.М. Современное состояние теории объемного заполнения микропористых адсорбентов при адсорбции газов и паров; на углеродных адсорбентах. СПб. 1995.
77. Сборник трудов I международной конференции РАН и МАНЭБ по проблемам экологии СПб.: Гуманистика, 2004.
78. Утверждаю Начальник ЦПБОТиЭ1. АКТиспользования результатов диссертационной работы1. Денисова С.Г.по теме : Техника и технология защиты окружающей среды от сточных вод на примере металлургическогопредприятия"г.Кольчугино
79. Рекомендации по эффективному использованию современных сорбентов на металлургическом предприятии ОАО «Кольчугцветмет».
80. Результаты оценки эффективности и недостатков используемых методов водоочистки.
81. Новые марки нержавеющих сталей для систем водоочистных устройств и оборудования:
82. Результаты диссертационной работы были использованы в следующих направлениях:
83. При разработке технического задания на проектирование промышленного образца установки по очистке сточных вод предприятия.
84. Приняты практические рекомендации по очистке сточных вод от радионуклидов.
85. По результатам диссертационной работы на базе завода разработан и защищен патентом эффективный озоно-электрохимический метод очистки: и обезвреживания сточных вод металлургического производства.
86. Разработанная технология включена для перспективной реализации в; «Программу радиационно-экологической сертификации продукции ОАО «Кольчугцветмет».
87. Председатель комиссии Члены комиссииг. Кольчугино 20.10.2004 г.1. Актиспользования результатов диссертационной работы Денисова С.Г. «Техника и технология защиты окружающей среды от сточных вод на
88. Председатель комиссии Члены комиссии:
89. Степанов С.А. Окунева В;А.1. Медведев А.И.ilBO n1. AV^'J ЗАО ,r
90. O'Vv«Утверждаю» Проре^^пс^яа^ш^^абс^ д.т.н., проф.оронцов В.Н. АетсаСЕя2004 г.1. Акт
91. Новая электрохимическая технология? с одновременным озонированием, обеспечивающая высокую степень очистки сточных вод на металлургическом предприятии.
92. Результаты лабораторных и промышленных исследований по эффективности новых угольных сорбентов повышенной реакционной и: сорбционной способности для защиты окружающей среды от сточных вод.
93. Теоретическое исследование возможности использования активированной диффузии при=адсорбции водных растворов радионуклидов и; органических веществ.
94. Теоретическое исследование и оценка эффективности рекомендуемых нержавеющих сталей применительно к процессам водоподготовки, водоочистки, и обоснование; использования: новой» стали для защиты окружающей среды от радиоактивного загрязнения.
95. Данные результаты диссертационной работы позволили обеспечить более высокийуровень современных знаний для; подготовки будущих инженеров? в областитехники и технологии защиты окружающей среды.
96. Председатель комиссии, к.т.н., доц. Члены комиссии: д.т.н., проф. к.т.н., доц.1. Митрофанов А.М.1. Поляков B.E. Клопов В.Д.-Г ■■ х
-
Денисов, Сергей Генрихович
-
кандидата технических наук
-
Б.м., 0
-
ВАК 25.00.36
- Обоснование и разработка методов и режима эксплуатации биологических очистных сооружений с использованием отходов производства и сорбентов для обеспечения экологической безопасности
- Очистка промышленных сточных вод окислением и их комплексное использование
- Учет технологических особенностей водопользователей при нормировании допустимых воздействий на водные объекты
- Интенсификация работы сооружений биологической очистки сточных вод
- Повышение экологической безопасности гальванических производств путем обработки сточных вод биосорбционным методом
