CC BY
85
УДК 622.852.2:628.3 © В.И. Ефимов, Т.В. Корчагина, С.А. Свинаренко, 2017
Обеззараживание сточных вод с помощью полимерных реагентов
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2017-12-64-67
ЕФИМОВ Виктор Иванович
Доктор техн. наук, заместитель директора по перспективному развитию Филиала АО ХК «СДС-Уголь» в г. Москве,
профессор НИТУ «МИСиС», 119034, г. Москва, Россия, e-mail: v.efimov@sds-ugol.ru
КОРЧАГИНА Татьяна Викторовна
Канд. техн. наук, Директор ООО «Сибирский Институт Горного Дела» (АО ХК «СДС-Уголь»), 653066, г. Кемерово, Россия, e-mail: t.korchagina@sds-ugol.ru
СВИНАРЕНКО Сергей Александрович
Главный специалист отдела промышленного строительства ООО «Сибирский Институт Горного Дела» (АО ХК «СДС-Уголь»), 653066, г. Кемерово, Россия, e-mail: svinarenko@sigd42.ru
В качестве решения актуальной в современных условиях задачи обеззараживания сточны>1х вод предложено использование технологической схемы/ дезинфекции с использованием полимерных реагентов. Использование данной схемыы позволяет снизить затраты/ на капитальное строительство и эксплуатационны^/е расходы, а также уровень негативного воздействия на окружающую среду. Ключевые слова: водный объект, очистные сооружения, предприятия угольной промышленности, сточные воды, способ очистки шахтных вод, обеззараживание.
ВВЕДЕНИЕ
Угольная отрасль характеризуется высокой степенью воздействия на окружающую среду, в том числе на гидросферу [1, 2, 3].
В настоящее время в Кузбассе угледобывающими и угле-перерабатывающими предприятиями сбрасывается в водные объекты 323,4 млн м3 в год сточной воды. Тип сточных вод разнообразен: хозяйственно-бытовой, производственный, поверхностный, шахтный и карьерный [4].
В соответствии с законодательными и нормативными актами Российской Федерации перед сбросом в водный объект все воды должны быть очищены и обеззаражены до определенных индикаторных показателей [5, 6, 7, 8, 9, 10].
СУЩЕСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ
ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД
Наиболее распространенными методами обеззараживания сточных вод являются хлорирование и обеззараживание воды на ультрафиолетовых стерилизаторах [11].
Для обеззараживания воды с помощью хлора используют жидкий хлор, препараты, содержащие активный хлор (хлорную известь, гипохлориты натрия и кальция, диоксид хлора, хлорамины), а также активный хлор, полученный методом электролиза на месте потребления. Более 90% водопроводных станций в мире обеззараживают и обесцвечивают воду хлором, расходуя до двух млн т жидкого реагента в год. Однако данный метод имеет значительные недостатки:
• повышенные требования к инженерному оборудованию зданий складов хлора и зданий хлордозаторных (необходимо поддерживать шестикратный воздухообмен);
• особые требования безопасности при транспортировке и хранении жидкого хлора;
• негативное влияние на живые организмы и водные объекты;
• остаточный хлор отрицательно влияет на стальные трубопроводы, активно вызывая коррозию.
УФ-обеззараживание - это метод физического воздействия на очищаемую воду. Следует отметить, что эффект УФ-обеззараживания превосходит эффект от хлорирования воды. При этом от воздействия ультрафиолета не меняются органолептические свойства воды. При данном виде обеззаражи вания не образуется токсичных веществ, поэтому верхнего порога у дозы нет.
У метода УФ-обеззараживания есть следующие недостатки: высокая стоимость установок, значительная сто-
имость эксплуатации, необходимость устройства двух электрических вводов, необходимость поддержания давления в сети. Самым главным недостатком метода УФ-обеззараживания является отсутствие последействия (обеззараженная вода по коллектору может повторно заразиться бактерией). Источниками заражения обеззараженной воды являются всевозможные наросты в трубах.
Эффективная технологическая схема очистки должна удовлетворять следующим требованиям:
• сохранять эффект последействия;
• обеспечивать отсутствие нанесения ущерба окружающей среде при возникновении чрезвычайной ситуации на станции очистки воды;
• иметь невысокие капитальные и эксплуатационные затраты.
АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ МЕТОД
ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД
В качестве альтернативного метода обеззараживания сточной воды предложено обеззараживание с помощью полимерных реагентов-антисептиков, основным действующим веществом которых, является полигексаметиленгу-анидин гидрохлорид (далее ПГМХ).
По параметрам острой токсичности препараты на основе ПГМХ относятся к третьему классу умеренно опасных веществ при введении в желудок и к четвертому классу малоопасных веществ при нанесении на кожу. Полулетальная доза (Ю50) вещества составляет 815 мг/кг (для сравнения, Ш50 кофеина - 192 мг/кг, Ю 50 парацетамола - 1944 мг/кг).
При сравнении предельно допустимых концентраций хлора и ПГМХ для различных видов водных объектов, очевидно, что требования к концентрации ПГМХ в воде мягче, чем к хлору.
В табл. 1 приведены предельно допустимые концентрации хлора и ПГМХ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и рыбохозяйственного значения.
На рынке препараты на основе ПГМХ представлены в двух формах:
• жидкая форма - водные растворы, представляющие собой 20%-ный водный раствор;
• твердая форма, содержащая не менее 95% ПГМХ, представляющая собой вещество в виде мелких частиц от бесцветного до желтого цвета.
Следует отметить, что эти препараты имеют свидетельство о государственной регистрации, разрешающее их использование.
Технологическая схема обеззараживания воды препаратом на основе ПГМХ в твердой форме приведена на рис. 1.
Обеззараживание воды производится 10%-ным раствором ПГМХ. Расход раствора составляет 0,2 л на 1 м3 обеззараживаемой воды. Конечная концентрация ПГМХ в обеззараживаемой воде при таком смешивании равна 0,01 мг/л. Так, например, для обеспечения суточного запаса раствора ПГМХ очистных сооружений мощностью 6000 м3/сут. (средняя мощность очистных сооружений шахтных вод по Кузбассу) необходимо всего 1-1,2 м3 раствора.
Измерение объема сбрасываемой воды производится ультразвуковым расходомером, расположенным в сборном железобетонном колодце на сбросной линии. Сигнал от расходомера поступает на щит управления, который также можно использовать для учета объема сбрасываемой воды. Далее шкаф управления подает сигнал на насос-дозатор о необходимой дозе впрыскиваемого раствора.
Оборудование, необходимое для обеззараживания воды, можно разместить в модульном здании, при этом для здания нет особых требований по инженерному оборудованию.
Незначительные размеры технологического оборудования для обеззараживания воды позволяют разместить их в уже существующих помещениях, например в здании для приготовления регенера-ционного раствора (рис. 2).
Сравнение методов обеззараживания воды приведено в табл. 2
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Сравнительный анализ методов обеззараживания воды позволяет сделать следующие выводы:
• обеззараживание воды хлором - классический метод со средней стоимостью строительства и
? ч1
//У 777 777 7Г7 777 777 /// 777 777 7
ДамииДмМ
ДДММИМДММИ
И СТОЯЛИ
Рис. 1. Схема обеззараживания воды
Сравнительная таблица ПДК хлора и ПГМХ
Таблица 1
Показатели ПДК для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового значения ПДК для водных объектов рыбохозяйственного значения
ПГМХ 0,1 мг/л 0,01 мг/л
Хлор Отсутствие 0,00001 мг/л
Таблица 2
Сравнение методов обеззараживания
Критерии Хлорирование УФ-обеззараживание Обеззараживание полимерными реагентами
Последействие Есть Нет Есть
Воздействие обеззараженной воды на организм человека и водоемы Есть. В случае неправильной дозировки возможно нанесение тяжкого вреда здоровью Нет Полномасштабные исследования не проводились
Ущерб окружающей среде при возникновении ЧС В случае утечки жидкого хлора происходит загрязнение атмосферы и почвы Нет Нет
План на отм, 0,000
iE
ЗЕ
II ©1
¡и
3
i а
©I
31
г:
33 [¿i4CCj _ PMl^Mlin
„ В1 ¿1W low
[ГШ
И «W.
Зипул ю вдьуя ч» отискп-2.TCDи тр</» CTmum iHBrt r«T1ijm)*-i1
ÄX»
има
07
©
Рис. 2. Пример размещения оборудования
эксплуатации оказывает негативное влияние на организм человека и водные объекты. В случае возникновения ЧС наносит значительный урон окружающей среде;
• Уф-обеззараживание - современный метод, предполагающий значительные капитальные и эксплуатационные затраты и не имеющий негативного воздействия на человека и окружающую среду;
• полимерные реагенты - новый метод с незначительными капитальными и эксплуатационными затратами без негативного воздействия на окружающую среду.
Таким, образом использование технологической схемы обеззараживания с помощью полимерных реагентов обеспечивает наилучший доступный экономический эффект по сравнению с остальными методами обеззараживания, достигая снижения затрат на капитальное строительство в два раза и эксплуатационные расходы в 4-10 раз.
Список литературы
1. Ефимов В.И., Рыбак Л.В. Загрязнение поверхностных вод Кузбасса // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск: Экология Кузбасса. 2007. ОВ № 3. С. 21-34.
2. Ефимов В.И., Рыбак Л.В. Производство и окружающая среда. М.: МГГУ, 2012. 336 с.
3. К вопросу минимизации негативного воздействия горного производства на окружающую среду / В.И. Ефи-
мов, Р.Р. Минибаев, Т.В. Корчагина, Я.А. Новикова // Уголь. 2017. № 1. С. 66-68. doi: 10.18796/0041-57902017-1-66-68.
4. К вопросу снижения техногенного воздействия предприятий угольной промышленности на водные ресурсы / В.И. Ефимов, Р.Р. Минибаев, Т.В. Корчагина, С.А. Свинаренко // Уголь. 2017. № 6. С. 62-64. doi: 10.18796/00415790-2017-6-62-64.
5. Водный кодекс Российской Федерации. Текст с последними изменениями и дополнениями на 2017 год. М.: Эксмо, 2017. 64 с.
6. ГН 2.1.5.1315-03. Предельно допустимые концентрации химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования: утв. постановлением гл.
гос. санитар. врача РФ от 30 апреля 2003 г. № 79. М.: Нефтяник, 2003. 152 с.
7. Нормативы допустимого воздействия на водные объекты бассейна р. Обь в пределах водохозяйственных участков [Электронный ресурс]: утв. Федеральным агентством водных ресурсов 21.11.2014. URL: http://www.salekhard. org/files/ndv-Ob-2-pz.pdf (дата обращения: 15.11.2017).
8. Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения: приказ Министерства сельского хозяйства РФ № 552 от 13.12.2016 [Электронный ресурс]. URL: www. pravo.gov.ru (дата обращения: 15.11.2017).
9. СанПиН 2.1.5.980-00. Гигиенические требования к охране поверхностных вод. Взамен СанПиН 4630-88; введ. 01.01.2001. М., 2000. 20 с.
10. СП 32.13330.2012. Канализация наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85* (за исключением раздела 9). Введ. 01.01.2013. М.: Минре-гион России, 2012. 91 с.
11. Рекомендации по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты: метод. пособие / Ю.А.Меншурин, А.М.Верещагина, А.С. Керин и др. М.: НИИ ВодГео, 2015.
ECOLOGY
UDC 622.852.2:628.3 © V.I. Efimov, T.V. Korchagina, S.A. Svinarenko, 2017
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2017, № 12, pp. 64-67 Title
WATER WASTES DISINFECTION USING POLYMER AGENTS DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2017-12-64-67 Authors
Efimov V.I.1, 2, Korchagina T.V.3, Svinarenko S.A.3
1 "SBU-Coal" Holding Company, JSC, Moscow Branch, Moscow, 119034, Russian Federation
2 National University of Science and Technology "MISIS" (NUST "MISIS"), Moscow, 119049, Russian Federation
3 "Mining Engineering Institute of Siberia" LLC, Kemerovo, 653066, Russian Federation
Authors' Information
Efimov V.I., Doctor of Engineering Sciences, Professor, Deputy Director for Future Development, e-mail: v.efimov@sds-ugol.ru Korchagina T.V., PhD (Engineering), Director, e-mail: t.korchagina@sds-ugol.ru Svinarenko S.A., Industrial Construction Department Chief Specialist, e-mail: svinarenko@sigd42.ru
Abstract
Disinfection process using polymer agents was recommended as a solution for critical present-day problem of water wastes disinfection. Such method deployment will enable reducing capital construction and operation costs, as well as negative environmental impact.
Keywords
Water body, Treatment facilities, Coal enterprises, Water wastes, Mine waters treatment practice, Disinfection.
References
1. Efimov V.I. & Rybak L.V. Zagryaznenie poverhnostnyh vod Kuzbassa [Kuzbass surface water contamination]. Gornyy Informatsionno-Analiticheskiy Byulleten' - Mining Information and Analytical Bulletin, Special issue: Kuzbass ecology, 2007, no. 3, pp. 21-34.
2. Efimov V.I. & Rybak L.V. Proizvodstvo i okruzhayushchaya sreda [Production and environment]. Moscow, MGGU Publ., 2012, 336 p.
3. Efimov V.l., Minibaev R.R., Korchagina T.V. & Novikova Ya.A. K voprosu minimizatsii negativnogo vozdeystviya gornogo proizvodstva na okruzhayushchuyu sredu [On mining negative environmental impact mitigation]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2017, no. 1, pp. 66-68. doi: 10.18796/0041-5790-2017-1-66-68.
4. Efimov V.l., Minibaev R.R., Korchagina T.V. & Svinarenko S.A. K voprosu snizheniya tekhnogennogo vozdeystviya predpriyatiy ugol'noy promyshlennosti na vodnye resursy [On mitigation of the coal enterprises technogenic impact on water resources]. Ugol'-Russian Coal Journal, 2017, no. 6, pp. 62-64. doi: 10.18796/0041 -5790-2017-6-62-64.
5. Vodnyy kodeks Rossiyskoy Federatsii [Water code of the Russian Federation]. Revised and amended version 2017. Moscow, Eksmo Publ., 2017, 64 p.
6. GN 2.1.5.1315-03. Predelno dopustimye kontsentratsii himicheskih veshchestv v vode vodnyh obektov hozyaystvenno-pitevogo i kulturno-bytovogo vodopolzovani-ya: utverzdeno postanovleniem glavnogo gos. sanitar. vracha RF ot 30 aprelya 2003 g. N 79 [Maximum permissible concentrations of chemical substances in domestic -potable and amenity water supply water bodies: approved by the statement of the Ch. State Sanitary Inspector of the Russian Federation on April 30, 2003, no. 79]. Moscow, Neftianik Publ., 2003, 152 p.
7. Normativy dopustimogo vozdeystviya na vodnye obekty basseyna reky Ob' vpre-delah vodohozyaystvennyh uchastkov [Standard rates of allowable impact on the river Ob' water bodies within water resources region]. Web-resource: approved by the Federal Agency of water resources 21.11.2014. Available at: http://www. salekhard.org/files/ndv-Ob-2-pz.pdf (accessed 15.11.2017).
8. Ob utverzhdenii normativov kachestva vody vodnyh obektov rybohozyaystvennogo znacheniya v tom chisle normativov predelno dopustimyh kontsentratsiy vrednyh veshchestv v vodah vodnyh obektov rybohozyaystvennogo znacheniya: prikaz Ministerstva selskogo hozyaystva RF552 ot 13.1216 [On establishing fishery water quality standards, including maximum permissible concentrations of harmful substances in fishery water regions: directive of the Ministry of Agriculture of the Russian Federation no.552 dated 13.12.2016]. Web-resource. Available at: www.pravo.gov.ru (accessed 15.11.2017).
9. SanPiN 2.1.5.980-00. Gigienicheskie trebovaniya kohranepoverhnostnyh vod [Hygienic requirements to surface water protection]. Supersedes SanPiN 4630-88, introduced on 01.01.2001. Moscow, 2000, 20 p.
10. SP 32.13330.2012. Kanalizatsiya naruzhnye seti i sooruzheniya. [Sewage, external network and facilities] Updated revision of SNiP 2.04.03-85* (except for section 9). Introduced on 01.01.2013. Moscow, Minregion Rossii Publ., 2012, 91 p.
11. Menshurin Yu.A., Vereschagina A.M., Kerin A.S. et al. Rekomendatsiipo raschetu sistem sbora otvedeniya i ochistkipoverhnostnogo stoka sselitebnyh territoriyplosh-chadokpredpriyatiy i opredeleniyu usloviy vypuska ego v vodnye obekty:metod. poso-bie [Recommendations for collection, disposal and treatment of water wastes from residential areas, industrial sites and establishing the conditions for discharge into water bodies: Methodological aid]. Moscow, NII VodGeo Publ., 2015.
Пресс-служба АО ХК «СДС-Уголь» информирует
План выполнен досрочно
УГОЛЬ
6 ноября 2017 г. коллектив участка № 2 ООО «Шахтоуправление Майское» (АО ХК «СДС-Уголь») досрочно выполнил годовой план. За 10 мес. 2017 г. горняки добыли 2 млн 600 тыс. т угля и отгрузили 23 млн 200 тыс. куб. м горной массы.
«Наш успех - это совместный результат работы всего коллектива, с такими опытными машинистами и помощниками, как на нашем участке, работать одно удовольствие, - говорит начальник участка № 2 разреза «Первомайский» (ООО «Шахтоуправление Майское») Михаил Рудаков. - Особо хочется отметить горных мастеров: Дмитрия Юркина, Владимира Ветелкина, Алексея Хомайко, Владимира Тягина, механика Дмитрия Прокопьева, а также моего заместителя Виталия Вегнера. Благодаря их профессионализму нам удалось за 10 мес. выполнить годовой план в объеме 2,6 млн т».
Всего в 2017 г. объем добычи на участке № 2 составит 3,08 млн т угля (+680 тыс. т к годовому плану), а отгрузки - 5,348 млн куб. м горной массы. Коллектив участка № 2 состоит из 45 человек, в том числе восьми бригад машинистов экскаваторов:
три экскаватора Hitachi 1200 (вместимостью ковша 7 куб. м), три экскаватора Liebherr L-984 (7 куб. м), экскаватор Liebherr L-9200 (12,5 куб. м) и экскаватор типа драглайн ЭШ-10/70.
План на 2018 г. перед коллективом участка № 2 разреза «Первомайский» уже поставлен: уровень добычи увеличить до 3,02 млн т угля и отгрузить 24,8 млн куб. м горной массы.
