CC BY
276
хозяйства. В почвах частных приусадебных хозяйств содержание тяжелых металлов в 1,5 раза меньше, чем в образцах почв из района городской застройки, что может быть объяснено более активным перемешиванием почвенных слоев при перепахивании и вскапывании огородов [8].
В результате исследования нами предложены следующие рекомендации:
1. Повышение качества контроля канцерогенов и обязательный систематический контроль за веществами, определяющими высокий канцерогенный риск (хром, мышьяк), и веществами, в отношении которых установлены средней приоритетности канцерогенные риски (свинец, бенз(а)пирен, никель).
2. Для получения более достоверной информации по загрязнённости почв следует проводить отбор проб на глубине не менее 10 см, так как, вследствие миграции химических элементов, более загрязнёнными являются глубинные слои почвы.
3. Для сравнительно небольших участков почвенного загрязнения можно применить метод удаления загрязнённого слоя и его захоронение. Но так как проводилось исследование больших территорий, то для улучшения состояния почвы хороший эффект даёт глубокая вспашка, при которой верхний, загрязненный слой почвы опускается на глубину 50-70 см, а нижние слои поднимаются на поверхность. Также можно применять известкование и внесение минеральных удобрений (например, фосфатных, снижающих токсическое действие свинца, меди, цинка).
4. Для ослабления действия выбросов хорошо зарекомендовали себя зелёные насаждения - деревья,
кустарники, растения. Например, одуванчик активно концентрирует из почвы свинец, тополя, липы, сосны, ели являются универсальными «санитарами» окружающей среды.
Литература
1. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем / Вай-нерт Э., Вальтер Р., Ветцель Т. и др. М.: Мир, 1988. 350 с.
2. Исследование почвенного покрова и растительности на загрязненность никелем. URL: http://www.ideasandmoney.ru/Ntrr/Details/119082 (дата обращения: 10.11.2013).
3. Докучаев В.В. Исследование почвы. Земля и почва. URL: http://www.ecofactor.ru/articles/issledovaniepochvi/ (дата обращения: 14.11.2013).
4. Инвестиционный паспорт Магнитогорского городского округа Челябинской области. URL: http://oblinvest74.ru/investpasport new?article=1579 (дата обращения: 6.11.2013).
5. Антипанова Н.А. Геохимическое загрязнение и канцерогенный риск здоровью экспонируемого населения центра черной металлургии // Современные проблемы науки и образования. 2007. №3. С. 97-101.
6. Экология городов Челябинской области. URL: http://www.protown.ru/russia/obl/articles/articles 1549.ht ml (дата обращения: 08.11.2013).
7. Большина Е.П. Экология металлургического производства. Курс лекций. Новотроицк: НФ НИТУ «МИСиС», 2012. 155 с.
8. Магнитогорская почва. URL: http://www.ecomagnitka.org/ (дата обращения: 13.11.2013).
Сведения об авторах
Боброва Залия Маратовна - канд. техн. наук, доц. факультета стандартизации, химии и биотехнологиии ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-84-88.
Елесина Валерия Валерьевна - студентка факультета стандартизации, химии и биотехнологиии ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: Lerik-elerik@mail.ru.
Дубинина Майя Витальевна - студентка факультета стандартизации, химии и биотехнологиии ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».
♦ ♦ ♦
УДК 628.316.12
Черчинцев В.Д., Серова А. А.
АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ УДАЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ СТОЧНЫХ ВОД ПРЕДПРИЯТИЙ ЮЖНОГО УРАЛА
Аннотация. Приведен анализ существующих способов удаления тяжелых металлов из сточных вод металлургических предприятий. Особое внимание обращается на целесообразность и эффективность применения различных методов. На основе проведенного исследования подчеркивается возрастающий интерес к биологической очистке техногенных вод от тяжелых металлов.
Ключевые слова: сточные воды, тяжелые металлы, способы очистки сточных вод, самоочищение водоемов, накопление металлов.
Раздел 7
Среди огромного числа технологических комплексов предприятия черной металлургии вносят наиболее существенный вклад в загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами.
Металлургические и горнодобывающие предприятия Южного Урала являются мощными источниками негативного воздействия на окружающую среду и здоровье человека. Сточные воды, образующиеся на различных этапах производства, сбрасываются, как правило, в водные объекты.
В данной работе, на основе большого количества отечественных и зарубежных данных и экспериментальных исследований, был проведен анализ существующих методов очистки сточных вод. В настоящее время для удаления тяжелых металлов из техногенных вод применяются следующие методы: ионная флотация, сорбция, экстракция, катионирование, аэрация, окисление и биологическая очистка. Но все же основными технологиями по удалению тяжелых металлов являются химическое осаждение с последующей фильтрацией, мембранная технология и осаждение на каталитических смолах. Соли тяжелых металлов, находящиеся в недостаточно очищенной воде, сбрасываемой в водоемы предприятиями черной металлургии и других отраслей промышленности, представляют наибольшую опасность для живых организмов, обитающих в данных областях. Чаще всего они загрязнены солями цинка, меди, железа, никеля, марганца. Кроме этого, металлы, попадающие в воду, могут находиться и в других формах и, соответственно, требуют различных методов обработки. [1] В случае если металлы содержатся в воде в ионной форме, обработка воды сводится к изменению водородного показателя (рН) до нужного уровня, чтобы перевести металлы в нерастворимую форму (для многих металлов оптимальным является рН 9.0-10.5) с последующим отделением металла в виде осадка от воды.
Повсеместно используемым способом удаления ионов тяжелых металлов является их удаление в форме гидроксидов (или основных солей) обработкой сточных вод гидроксидами натрия или кальция.
Набиевым А.Т. разработана принципиальная технологическая схема очистки металлсодержащих сточных вод, которая включает защелачивание стока до рН 9,0, удаление взвешенных веществ и доочистку на биоплато, что обеспечивает организацию оборотного водоснабжения на предприятии и сброс в реку Белая, воды с содержанием загрязняющих веществ на уровне ниже ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения. [2]
Существует также предложенная Мишури-ной О.А. технология извлечения марганца из кислых подотвальных вод медноколчеданных месторождений в составе их комплексной переработки. Суть данного метода заключается в сочетании процессов электрокоагуляции Мп (II) «активным хлором» и последующего электрофлотационного извлечения из растворов
образующейся дисперсной фазы марганца [3].
При необходимости обработки больших объемов сточных вод с относительно невысоким содержанием металлов целесообразным будет применение ионообменной очистки. В этом случае ионы металлов при определенных условиях будут аккумулироваться на поверхности ионообменных смол. Этот метод отличается очень высокой степенью очистки. По достижении точки насыщения необходимо регенерировать смолу кислотой. После регенерации получается небольшой объем кислоты с высоким содержанием металла. В зависимости от нагрузки разнится и срок службы смолы.
В.А. Колесниковым, Е.В. Громовой, С.О. Варак-синым и др. разработан способ очистки сточных вод от ионов цветных и тяжелых металлов, который заключается в применении электрофлотатора с нерастворимыми анодами. Для повышения степени очистки от ионов цинка, никеля, меди, хрома в сточные воды вводят ионы Cl- или F- или NO в виде растворимой соли натрия или калия при массовом соотношении извлекаемого металла и введенного аниона 1 :(0,35-1,5) [4].
На сегодняшний день разработаны и достаточно хорошо изучены способы извлечения тяжелых цветных металлов из высококонцентрированных сточных вод. Способы комплексной переработки твердых и жидких отходов горнодобывающих предприятий рассмотрены в работах В.А. Чантурии, В.М. Авдохина, А.Е. Воробьева, В.Е. Вигдергауза, С.А. Голяка, Е.В. Зелинской, В.З. Козина, Ю.П. Морозова, В.П. Мязина, Б.Н. Ласкорина, В.К. Трубецкого, В.П. Небе-ры и других. Также известны технологии защиты водных объектов от загрязнения стоками с отвалов забалансовых медных и медно-цинковых руд, разработанные Ю.С. Рыбаковым, Б.Д. Халезовым и Д.А. Пирмагомедовым [5].
Переходя к биологическому способу очистки, можно сказать, что это достаточно новый и перспективный способ. Бактерии рода Pseudomonas практически всеядны. Например, P. putida могут утилизировать нафталин, толуол, алканы, камфару и другие соединения. Выделены чистые культуры микроорганизмов, способные разлагать специфические фенольные соединения, компоненты нефти в загрязненных водах и т.д. Генетически сконструированные штаммы микроорганизмов в будущем смогут решить проблему очистки сточных вод и почв, загрязненных антропогенными веществами.
Как уже было сказано, тяжелые металлы отрицательно влияют на флору и фауну и затрудняют биологические процессы самоочищения водоемов. Природные штаммы микроорганизмов не всегда могут быть использованы для накопления этих металлов в силу их высоко токсичности. Однако существует белок высших организмов - металлотионеин, который активно связывает различные тяжелые металлы. Ген,
58
Теория и технология металлургического производства
кодирующий синтез мышиного металлотионеина, клонирован в бактериях. Это открывает возможность получения белка в больших количествах с использованием иммобилизованных бактерий и его применения для связывания и экстракции тяжелых металлов.
Исходя из вышесказанного в настоящее время наиболее перспективными с экономической и экологической точки зрения являются комбинированные методы очистки промышленных стоков от солей тяжелых металлов, преимущественно биологические, и технологические комплексы с замкнутой системой водоснабжения.
Литература
строительного и горнорудного предприятий республики Башкортостан): автореф. дис. ... канд. техн. наук. Уфа, 2010. 23 с.
Мишурина О.А. Технология электрофлотационного извлечения марганца в комплексной переработке гидротехногенный георесурсов медноколчеданных месторождений: дис. ... канд. техн. наук: 25.00.13. Магнитогорск, 2010. 153 с.
Пат. 2122525 РФ, МПК C 02 F 1/465. Способ очистки сточных вод от цветных и тяжелых металлов / Ильин В.И., Колесников В.А.; заявитель и патентообладатель Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева. 97103077/25; заявл. 28.02.1997; опубл. 27.11.1998, Бюл. №10. 4 с.: ил. Волкова Е.А. Совершенствование способа очистки низкоконцентрированных сточных вод медноколчеданных месторождений с попутным извлечением ценных компонентов: дис. ... канд. техн. наук: 03.00.16. Магнитогорск, 2008. 150 с.
2
Будников Г.К. Тяжелые металлы в экологическом мониторинге водных систем // Соросовский образовательный журнал. 1998. №5. С. 23-29.
Набиев А.Т. Защита водных объектов от воздействия металлсодержащих сточных вод (на примере машино-
Сведения об авторах
Черчинцев Вячеслав Дмитриевич - д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности факультета стандартизации, химии и биотехнологии ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519)29-85-15. E-mail: eco_safe@magtu.ru
Серова Анна Андреевна - аспирантка факультета стандартизации, химии и биотехнологии ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: anet28061989@rambler.ru
♦ ♦ ♦
3
4
5
УДК 669.058.82
Гусева Ю.О., Сычева Т.С., Моторина О.С., Сериченко Ю.С., Боброва З.М.
ФОРМИРОВАНИЕ ШЛАКОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПЕРЕДЕЛА И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
Аннотация. Изучены основные характеристики металлургических шлаков, химический состав, способы утилизации, использование и применение.
Ключевые слова: шлаки, сталеплавильные шлаки, доменные шлаки, ваграночные шлаки, шлаки ферросплавов, переработка металлургических шлаков, утилизация.
Источниками загрязнения атмосферы, прилегающих земель и подземных вод являются заскладирован-ные в отвалах отходы производства и потребления.
С целью уменьшения нагрузки на земельные участки и количества складируемых отходов необходимо увеличивать переработку отвальных шлаков. Для этого применяют малоотходные технологии, которые приводят к увеличению объёма товарной продукции.
Шлаки являются неизбежным побочным продуктом основного производства, выход которых составляет от 10 до 40% произведенного металла. Основными источниками образования отвальных шлаков являются:
• продукты реакций окисления примесей чугуна и металлического лома (кремния, марганца, фосфора и др.);
• продукты разрушения футеровки сталеплавильного агрегата;
• загрязнения, вносимые металлической шихтой (песок, миксерный шлак и др.);
• ржавчина, покрывающая металлический лом;
• флюсы и твердые окислители (известняк, известь, боксит, плавиковый шпат, железная руда и др.) [1]
Были проанализированы основные характеристики шлаков, позволяющие классифицировать их по способу образования. Составлена схема, представленная на рис. 1 [2].
