Защита городской среды

Исследована возможность улучшения обезвоживаемости и повышения эффективности обезвоживания скопа очистных сооружений целлюлозно-бумажного предприятия. Показано, что улучшение обезвоживания скопа очистных сооружений предприятия “Пермский картон” может быть достигнуто добавками в суспензию скопа перед вакуум-фильтром флокулянта Праестол марок 611 ВС и 852 ВС. При равных расходах флокулянта лучшие результаты достигаются при применении марки 611 ВС. Рекомендуемый расход флокулянта марки 611 ВС 0,25-0,50 кг на 1 т абс. сухого скопа. При таком расходе использование его повышает сухость папки скопа в 2-3 раза (при одинаковой продолжительности обезвоживания), т. е. до 27% (при принятых в исследовании условиях).

Представлены результаты потенциодинамического исследования поведения различных электродных материалов. Как следует из i-E-кривых, снятых на стальном, графитовом и алюминиевом электродах в NiSO[4] 1 г/л скорость растворения анодов, накопление продуктов реакции на поверхности электродов, их пассивация и скорость выделения кислорода зависят от материала электрода и скорости развертки потенциала (ипсилон[p]). Наибольшая скорость анодного процесса наблюдается на алюминии. Причем в выбранном диапазоне потенциалов увеличение скорости развертки, начиная с 20 мВ/с, приводит к быстрому формированию пассивирующего слоя, на поверхности которого скорость выделения кислорода снижается. Зависимость состояния пассивирующей пленки от ипсилон[p] потенциала прослеживается и для стального анода. Проводя выбор анодного материала, при реализации электрохимического способа очистки необходимо учитывать пассивируемость электродов, влияние состава электролита на состояние поверхности анодов, скорость выделения кислорода в зависимости от свойств и структуры пассивирующих слоев.

Распространенный и важный загрязнитель потоков жидких отходов фенол попадает в них чаще всего с предприятий химической промышленности, в том числе в результате переработки каменного угля и нефти. При обычном окислении фенола влажным воздухом наблюдали значительный индукционный период с последующей фазой быстрой реакции. Индукционный период – это время образования минимальной концентрации радикалов для прохождения реакции окисления фенола. В данных условиях пероксид водорода служит высоко реакционноспособным источником радикалов гидроксила. Проведено исследование процесса окисления фенола пероксидом водорода и кислородом на цеолитном катализаторе CuY-5 и влияние на скорость реакции внутренних и внешних помех. Реакцию проводили в шламовом реакторе при перемешивании при различных нагрузках кислорода от нуля до ста тридцати кубических сантиметров в минуту и нагрузках катализатора 0,05-0,04 грамма и концентрациях каталитически активного вещества, при начальной концентрации фенола 0,01 моля на кубический дециметр и начальной концентрации пероксида водорода 0,03 моля на кубический дециметр. Сделан вывод об отсутствии влияния помех на процесс окисления фенола (то есть реакция протекает в кинетическом режиме).

Результаты загрязнения промышленных жидких отходов токсическими металлами в Джодхпуре (Индия) изучали путем определения в них концентраций хрома, мышьяка, селена, сурьмы, свинца, кадмия, таллия и ртути с применением импульсной полярографии и вольтамперометрии, которая пригодна для различных условий эксперимента. В программу исследований вошло и определение природных свойств загрязнителей в водной среде, и их влияние на окружающую среду. Исследование проводили в различных средах для определения оптимальных условий анализа. Проведена проверка побочного влияния катионов меди, цинка, марганца и железа при низких концентрациях. Сделан вывод об опасности данных загрязнений в отходах из-за возможного их просачивания в подземные воды и другие водные ресурсы. Приведены таблицы вольтамперометрических характеристик и концентраций ионов тяжелых и токсических металлов в промышленных жидких отходах.

Сообщается, что краситель сульфородамин-Б (СР) широко используется при окраске текстиля, в полиграфическом производстве и т. д., отличается устойчивостью, на очистных сооружениях не удаляется. В лабораторных условиях исследовалась возможность фотокаталитической деструкции СР с использованием солнечного излучения в видимой части спектра (длина волны от 420 нм и более), имитатором был излучатель мощностью 500 Вт, длина волны до 600 нм. Катализатором являлся диоксид титана в форме порошка, уд. ПВ 50 м{2}/г, установлено, что в фотореакциях происходило образование пероксида водорода, кислорода и гидроксил-радикалов, исходная концентрация СР ЭКВИВ14 мкмоль, эффективность деструкции до 100%, время обработки 100-500 мин.

Показано, что при концентрации формальдегида в сточной воде 80-100 мг/л, наибольшая степень очистки сточных вод (pH=1,5) от формальдегида (99,98%) наблюдается при трехкратной рециркуляции раствора (сточная вода+мочевина) через твердый носитель с иммобилизованной кислотой при объемной скорости 3 л/ч и соотношении m[сточной воды]:m[носителя]=2:1. При этом незначительное снижение активности носителя наблюдается только после пятидесятикратного его использования. Пропущенная через носитель вода не имеет цвета и запаха, концентрация формальдегида находится в пределах ПДК, содержание солей после ее нейтрализации щелочным реагентом (например, гидроксидом кальция) незначительное, что позволяет вернуть очищенную воду обратно в водооборотный цикл предприятия и тем самым устраняет необходимость забора воды для каждого нового технологического цикла.

Исследования связаны с тем, что ряд видов промышленных СВ содержит соединения, присутствие которых в воздухе вызывает негативные ощущения, например, это сероводород, метилмеркптан, метилсульфид, бензол, ксилол, толуол и др. При очистке этих СВ в аротенках образуются аэрозоли, (за счет действия системы аэрации), которые далее попадают в дыхательные пути. В пилотном масштабе проводились эксперименты, в ходе которых отходящий при аэрации газ пропускался далее через затопленный биофильтр, загрузкой которого являлся торф. Содержание сероводорода в газе до и после обработки составляло в среднем 50 и 12,3 мг/л, в сумме для других компонентов 600 и 136 мг/л, предусмотрена возможность доочистки на акт. углях.

Приведены физико-химические свойства, в том числе растворимость в воде и способность к аккумуляции, полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), таких как, ацинафтен (1), фенантрен (2), флуорен (3), флуорантен (4), пирен (5), бензо (б) фдуорантен (6), бензо (ж) флуорантен (7), бензо (к) флуорантен (8), бензо (а) пирен (9), бензо (г) перилен и индено (1,2,3-сд) пирен (11). Потенциально опасными канцерогенными веществами признаны 6, 7, 8, 9 и 11. Особенно высокой токсичностью обладает 9. Практически все ПАУ не разрушаются ни в поверхностных водах, ни в ходе аэробного процесса. Их трансформация и разложение в почве происходят медленно, период полуразложения в различных видах почвы может составлять 65-530 дней. Описаны их распределение в окружающей среде, в сточных и поверхностных водах, их способность к седиментации, содержание в осадке после очистки сточных вод, а также способы очистки сточных вод и обработки осадка. Приведены ссылки на более чем 70 источников информации.

Показано, что регулирование эксплуатации городских станций очистки, отличающихся по массовой нагрузке и содержанию в сбросах органических компонентов, необходимо проводить с учетом параметров функционирования станции. Наиболее трудный этап для регулирования – осветление, зависящий от конфигурации сооружений станции, условий ее функционирования и природы поступающих стоков, причем оптимальная степень осветления от 40 до 70% зависит главным образом от содержания минеральных компонентов и массовой нагрузки. Эти два ключевых параметра можно регулировать Акваталом, что позволяет, с одной стороны, улучшать структуру флокул и способствовать флокуляции образованием плотных агрегатов, а с другой стороны, изменять степень содержания минеральных компонентов и массовую нагрузку.

В последние годы наблюдается значительный прогресс в моделировании процессов очищения городских сточных вод. существенно повысился уровень понимания многих явлений, о чем свидетельствует множество науч. трудов, появившихся недавно. Это позволило создать целый ряд механистических моделей главных процессов, применяемых при городской водоочистке. Они явились весьма эффективным инструментом, дающим возможность экстраполировать проектное пространство за пределы той сферы, которая исследуется с помощью чисто физических моделей. При соответствующей калибровке такое моделирование может обеспечивать прогнозирование проектируемых процессов с большой степенью приближенности к реальной действительности, что имеет большое практическое значение. Условием эффективного практического применения модели является максимально достоверное предвидение действительности. В данной работе рассматривается история и этапы разработки такого моделирования, появившегося в конце 80-х гг.; отмечается неадекватность прогнозирования на основе Второй модели активного осадка (ASM 2d) в области изменений фосфорных соединений в случае, когда сточные воды содержат весьма большие количества летучих жирных кислот; предлагаются модификации модели для ликвидации этой неадекватности; указываются проблемы калибровки этой модели в отношении эффектов денитрификации стоков. Эти проблемы иллюстрируются и подтверждаются данными, полученными в результате пробных испытаний по удалению азота и фосфора посредством процесса активного осадка, проведенных на Центральной водоочистной станции в Познани (Польша).

Одним из вариантов решения проблемы сточных вод является создание локальных очистных сооружений. Могут применяться методы реагентной очистки, гальвано- или электрокоагуляции, ионообменные и другие методы. При отсутствии очистных сооружений наиболее приемлемым вариантом является создание замкнутых малоотходных технологий, которые позволяют значительно продлить срок службы рабочих растворов и резко снизить сбросы сточных вод или практически исключить их сброс. Малоотходные технологии реализуются путем одновременного создания технологич. процессов подготовки поверхности изделий с минимальным количеством сточных вод, а также регенерацией рабочих растворов и промывных вод на различных стадиях подготовки поверхности. Сброс промывной воды снижается за счет увеличения ступеней промывок, при создании обратных противоточных схем движения потоков вод за счет регенерации рабочих растворов этих стадий. Моющие щелочные растворы, а также растворы фосфатирования с одновременным обезжириванием можно регенерировать с помощью специальных установок типа “Мойдодыр”. Снижению количества образующегося шлама при кристаллич. фосфатировании способствуют специально разработанные концентраты. Отечественной промышленностью выпускается целая серия фосфатирующих концентратов: КФ1, КФ3, КФ12, КФ14, КФ15, КФ16, КФ17, КФ18. Применение рабочих растворов, приготовленных из указанных концентратов имеет большие преимущества с растворами, приготовленными из солей. Возможен вариант обезвреживания хроматирующих растворов специальными сорбционными установками. После прохождения через такие установки образуется чистая деминерализованная вода, которая снова возвращается в технологич. цикл. Аналогичным образом поступают с рабочими хромсодержащими пассивирующими растворами. В настоящее время за рубежом и у нас в стране существуют бесхроматные пассивирующие растворы. Регенерация промывных вод осуществляется применением различных фильтрующих мембранных или ионообменных установок.

Способ включает добавление коагулянта, содержащего CaO-MgO, стадии коагуляции и удаления скоагулированных частиц, причем в качестве коагулянта используют насыщенный раствор CaO-MgO, полученный из отхода производства стройматериалов или некондиционного материала в соотношении полимер:коагулянт 1:(0,2-0,4) по сухому веществу, при этом отход применяют до полного извлечения CaO-MgO, а для приготовления насыщенного раствора коагулянта используют сточную воду, очищенную от латекса, количество которой зависит от расхода коагулянта. Предложенный способ очистки сточных вод производства эмульсионных каучуков и латексов позволяет существенно уменьшить расход коагулянта и снизить вторичное загрязнение сточных вод различными загрязняющими веществами и инертными примесями, а также снизить стоимость очистки за счет применения отхода производства строительных материалов. При этом получают скоагулированный полимер, который может быть использован в качестве эластичной добавки в производстве резинотехнических изделий, эбонитов, кровельных материалов и дорожных покрытий.

Отмечается, что формальдегид (ФД) используется при синтезе большого количества соединений и производится в весьма больших объемах, СВ оразуются как при его изготовлении на базе метилового спирта, так и при использовании в качестве исходного продукта, содержание ФД в СВ может превышать 10 000 мг/л, ФД весьма токсичен и устойчив. Перечисляются окислительные методы деструкции ФД с использованием хлора, пероксида водорода и др., отмечается их высокая стоимость. В лабораторных условиях изучался процесс деструкции ФД с использованием извести, исходная концентрация ФД 10 000 мг/л, температура среды 92°C. При соотношении количеств извести и ФД, равном 0,05 (в молярном выражении) эффективность удаления ФД равнялась 46%, при соотношении 0,07-99,1%, и при соотношении 0,1 более 99,9%.

Упаковочная индустрия – наиболее интенсивно и эффективно развивающаяся отрасль экономики. У каждой медали есть две стороны, и блага, которые несет разнообразная упаковка (как-то: функция защиты товара при транспортировании, эффективной и рациональный рекламоноситель, другое), оборачиваются проблемами утилизации, связанными с непониманием глобальности и остроты проблемы, с одной стороны, государственными институтами, с другой, – производителями. Цепь, состоящую из производства, реализации и потребления, замыкает сектор отходов. Тема “Упаковка и экология” на изломе тысячелетия находится в поле зрения общественных дискуссий. И производители и пользователи упаковки должны принимать в расчет требования, предъявляемые к ней с точки зрения экологических проблем, которые она создает.

Проблема утилизации карбонатсодержащих отходов систем водоподготовки ТЭС является актуальной как по производственным, так и по экологич. причинам. Перспективным методом утилизации шламов является их использование в производстве строительных материалов, в частности, в производстве цемента и строительной извести, т. к. их химсостав близок к составу природных карбонатных пород, являющихся основным компонентом при производстве этих вяжущих материалов. Применение этого метода оздоровит экологич. обстановку вокруг ТЭС и сократит добычу природного сырья. Реализация технологии и оборудования, разрабатываемого в НТЦ ЭПУ ОИВТ РАН совместно с другими организациями, позволит создать рентабельное производство извести для повторного использования в системах водоподготовки и/или товарной строительной извести. Целесообразно строительство опытно-пром. установки по переработке в известь 2-2,5 тыс. т. шламов в год. После отработки технологии эта установка может служить в качестве головного образца в серийном производстве таких установок. Инвестиции в строительство установки по утилизации 2-2,5 тыс. т шламов в год, включая НИОКР, составляют 1500 тыс. руб. при сроке окупаемости 1,5-2 года после начала эксплуатации.