CC BY
25
4. Манк В.В. Про можливють використання природних дисперсних мiнералiв для вщб> лювання соняшниково! олп / В.В. Манк, I.I. Марцiн, Л.В. Фiалковська // XiMi4ra промисло-BicTb Укра!ни : наук.-виробн. журнал. - 1997. - № 4. - С. 30-33.
5. Овчаренко Ф.Д. Ионный обмен и поверхностные явления на дисперсных минералах / Ф.Д. Овчаренко // В кн: Успехи коллоидной химии. - М. : Изд-во "Наука", 1973. - С. 67-77.
6. M. МаКоуапу Experience of using паШга1 dispersiblis аdsorbents of Ukraine for caning industrtal drains / M. Mа1iovаny, Y. Gumnitsky, M. Sаnnikov // Mikrozаnieczyszczeniа w srodowis-ku w swietle przepisow unii europejskiej : mаter. konf. - Ustron. - 2000. - Pp. 90-93.
7. Троцький B.I. Використання хiмiчно - активованих цеолтв для поглинання високо-молекулярних органiчних сполук / В.1. Троцький, Я.М. Ханик, С.Г. Ягольник // Бютехнолопя. Освгта. Наука : зб. тез II Всеукра. наук.-практ. конф. - Львiв, 6-8 жовтня 2004 р. - 2004. - С. 76.
8. Petrel M.A. Sorption of Sr on С1ау Minerals Modified with Ferrocyаnides аnd Hydroxides of Transition Metals / M.A. Petrel, I.M. Krip, A.G. Ftawers, T.V. Shimchuk, I.M. Petryshkа // Иа-diochemistry. - 2008. - Vol. 50, № 5. - Pр. 502-507.
9. Петрушка И.М. Внешнедиффузионная кшетика адсорбции красителя ашонного красного 8С на глауконите / И.М. Петрушка, Я.М. Гумницкий, М.С. Мальований // Теоретические основы химической технологий. - 2012. - Т. 46, № 6. - С. - 1-5.10.
10. Петрушка 1.М. Сумюний помел та кислотне модифжування бентонтв з цшлю отри-мання сорбента для очищення рщинних середовищ вiд органiчних забрудникiв. / 1.М. Петрушка, М.С. Мальований // Вюник Кременчуцького нацiонального ушверситету iм. Михайла Остроградського". - 2012. - № 2(73). - С. 167-170.
Мальованый М.С., Петрушка И.М., Малык Н.Ю., Петрушка К.И. Перспективность использования природных сорбентов для обеспечения экологической безопасности водно-ресурсного потенциала государства
Определены основные направления использования природных дисперсных сорбентов для очистки сточных вод от органических красителей, растворителей и радионуклидов. Предложена классификация методов модифицирования монтмори-лонитовых пород в зависимости от вида и концентрации загрязнителя для нейтрализации загрязняющих веществ II-IY классов опасности.
Ключевые слова: сорбенты, адсорбция, красители, растворители, радионуклиды, экологическая безопасность.
МаЬоухапуу M.S., Р&гткка I.M., МаЬук N.Yu., Р&гткка K.I. Perspective of using nаturаl sorbents for environmentаl sаfety vodnoresursnogo stаte cаpаcity
The mаin uses of nаturа1 dispersed аdsorbents for wаstewаter treаtment of orgаnic dyes, solvents аnd radionuclides. A c1аssificаtion of methods for modifying montmoriloni-tovyh breeds depending on the type аnd concentration of the pollutant to neutralize conta-m^nts 2-4th ctass of dаnger.
Keywords: sorbents, аdsorption, dyes, solvents, rаdionuc1ides, environment.
УДК 628.043 Доц. Л.В. Савчук, канд. техн. наук -
НУ "Львiвська полiтехнiка "
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ПРОЦЕС1В ОЧИЩЕННЯ ПОБУТОВИХ СТОК1В В1Д ОРГАН1ЧНИХ СПОЛУК
Дослщжено процеси очищення стiчних вод рiзномаштного походження вiд ор-гашчних сполук. Встановлено можливiсть використання бюлопчних процесiв очищення: анаеробного, аноксидно-аеробного окремо, або одночасно анаеробно-анок-сидно-аеробного та залежшсть ефективностi очищення вщ тривалостi процесу.
Ключовг слова: стсчш води, бiологiчне очищення, анаеробнi, аноксидш, аероб-нi процеси, хiмiчне споживання кисню.
2. Екологiя довкiлля
75
Вступ. Одшею з найважливiших проблем сьогодення е забезпечення людства чистою питною водою. Укра!на належить до держав з малими запасами природно! води. Близько 80 % цих запашв припадае на поверхневi води, стан яких вкрай незадовшьний i з кожним роком попршуеться. Це пов'язано зi скиданням у довкiлля погано або цшком неочищених стоюв, юльюсть яких дедалi збiльшуеться. Однiею з причин цього е погана робота застарших очис-них споруд або взагат !х вiдсутнiсть. Не вистачае кошпв на ремонт, ре-конструкщю iснуючих очисних споруд, а тим бшьше на будiвництво нових. Шдприемства, зокрема з перероблення сшьськогосподарсько! продукцп, не мають локальних очисних споруд, тому що !х будiвництво коштуе зазвичай бiльше, нiж спорудження i запуск самого виробництва. Тому вони, в кращо-му випадку, скидають сильно концентрованi стоки у мюью каналiзацiйнi очиснi споруди, погiршуючи !х роботу, а в гiршому - без будь-якого очищен-ня скидають у довюлля. Тi очиснi споруди, яю були збудованi у 70-80-х роках минулого столiття технолопчно застарiлi, включають тiльки аеробну ста-дiю бiологiчного очищення, що недостатньо для ефективного усунення зi стоюв "тяжко!" органiки, вуглеводiв, поверхнево активних та бюгенних речо-вин. У багатьох державах свпу для очищення комунальних та промислових стiчних вод широко використовують бiологiчнi процеси, яю включають ана-еробнi, аноксиднi та аеробш зони. Послiдовнiсть розмiщення цих стадш зале-жить вiд складу стоюв i вимог щодо юнцевих показникiв очищено! води. В Укра!ш вiдсутнiй досвiд використання анаеробних процешв для очищення таких стокiв i методики розрахункiв споруд для цього.
Анал1з останн1х досл1джень. У бшьшосп розвинених кра!н свiту очищення комунальних та промислово-побутових спчних вод проводять бюло-гiчними методами з використанням не тшьки аеробних процеив, але й анаеробних та аноксидних [1-4]. Аеробш процеси, особливо тд час оброблення концентрованих спчних вод, характеризуються такими недолiками: висою енергозатрати на аерацiю, проблеми пов'язаш з обробленням i утилiзацiею великих юлькостей активного мулу, що утворюеться i мае низьку водовщда-чу i високу вологiсть. В анаеробних процесах вщсутш затрати на аеращю, в процесi утворюеться цiнний енергоносш - метан, на кожен юлограм субстрату (за бiологiчним споживанням кисню) утворюеться 0,1...0,2 кг мулу, 1,01,5 кг в аеробних умовах. Активний мул анаеробно! стадп мажна високу во-довщдачу, швидко сохне i може без додаткового оброблення використовува-ти як добриво або як додаток до харчiв для тварин [5, 6]. За останш роки за кордоном розроблено i введено в дто анаеробш реактори, так званого другого поколшня, якi забезпечують очищення спчних вод у дуже широкому дь апазонi концентрацiй (за бiологiчним споживанням кисню вщ 0,3 до 100 г/дм3), тривалють !х ефективно! роботи вщ 4 до 48 год на противагу ме-тантенкам, яю працюють до 20 дiб [4].
Тому метою роботи е дослщження можливосп використання ана-еробно-аноксидно-аеробних процешв для бiологiчного очищення стiчних вод вщ органiчних сполук.
Методика дослщжень. Дослщження процесiв бiологiчного очищення спчних вод, яю мiстили речовини, що легко та важко окислюються, проводили в анаеробних, аноксидних та аеробних умовах. Лабораторна установка, в яюй проводили дослщження, включала цилшдричш, полiетиленовi бутилi, об'емом 2 дм3, з'еднаш мiж собою i яю працювали в проточному режимi. Перший реактор, анаеробний, був повшстю закритий, другий i третш, вщповщ-но, аноксидний й аеробний були вщкритг Стiчнi води подавали на очищення в анаеробний реактор знизу за допомогою спещального розподiлювача, що давало змогу перемiшувати активний мул, збшьшуючи поверхню контакту-вання та штенсиф^ючи процеси очищення. З анаеробного реактора частко-во очищена вода перетжала в аноксидний, а поим в аеробний реактори. Збiльшення поверхш контактування та iнтенсифiкацiю процесiв очищення в аноксидному i аеробному реакторах здшснювали, подаючи повiтря знизу, вщповщно, крупно- i дрiбнобульбашковими аераторами. Подачу повггря в аноксидний реактор проводили для перемiшування факультативного мулу i збшьшення поверхнi контактування зi стоками. У цьому випадку вмiст роз-чиненого кисню ствновив 0,2-0,3 г О2/м3, тобто не перевищував 0,5 г О2/м3 (граничне значення для аноксидних процеив). Анаеробний активний мул спещально готували, витримуючи його протягом 100 дшв у модельному роз-чинi в анаеробних умовах. Отриманий анаеробний мул мав вигляд гранул розмiрами близько 2-10"3 м. Активний мул для аноксидноï зони витримували близько двох тижнiв у модельному розчиш за вiдсутностi кисню, але eмнiсть тримали вiдкритою. Весь шокулят, який використовували в дослiдженнях, готували з активного мулу аеротенюв Львiвських мiських очисних споруд. У пусковий перiод концентрацiя бiомаси за сухою речовиною дорiвнювала 15,6-12,2 г на 1 дм3 реактора. Процеси очищення стоюв у анаеробних умовах тривали вщ 1 до 12 год, проби вщбирали щогодини й аналiзували. Досль дження проводили на модельних розчинах, яю готували розведенням молоч-ноï сироватки, що мiстила бшки, жири i вуглеводи, вiдстояною водопровщ-ною водою. Для швидкого розвитку мiкроорганiзмiв у модельний розчин додавали №N03 i K2HPO4. Ефектившсть очищення оцiнювали за хiмiчним по-казником кисню (ХСК), який визначали за загальноприйнятими методиками [7,8]. Концентращю органiчних речовин на входi в реактор змшювали у межах 300-4000 мг/дм3. Витрата модельного розчину становила 7,2-36 дм3/добу. Гiдравлiчне навантаження на один реактор складало 3,6... 10,8 м3/м3-добу.
Результати досл1джень. Пусковий перюд роботи лабораторноï установки в аноксиднш та аеробнiй зонах для слабко концентрованих стоюв (300500 мг/дм3) тривав близько 15 дшв, а для стоюв з високою концентращею забруднювальних речовин (500-4000 мг/дм3) - 30 дшв. В аеробнш зош адап-тащя тривала, вiдповiдно, приблизно 30 i 60 дшв. У цей перюд значення по-казниюв якостi очищення (ХСК, БСК, вмют сполук Карбону, Нпрогену, Фосфору) дуже коливалися, що не давало змоги визначати характеристики про-цесу та зробити висновки щодо ефективност очищення. Пюля двох мiсяцiв роботи, дослiдна установка запрацювала бiльш-менш стабiльно.
Через вщсутшсть даних щодо впливу навантаження за оргашчними забрудниками на тривалiсть анаеробного очищення (для нашого конкретного
модельного розчину) в стацюнарному режимi ми провели щ дослiдження. Отриманi результати наведено на рисунку.
Рис. Залежшсть ступеня вилучення оргашчнихречовин вiд тривалостi процесу для стiчних вод з рiзним початковим значенням ХСК (г О/м3)
Як видно з наведеного рисунка, концентроваш ст1чт води потребують значно бшьшого часу для досягнення бшьш-менш задовшьного ступеня очи-щення. Якщо за 12 год для стоюв з ХСК > 4000 г О2/м3 ступiнь вилучення становив ~ 25 %, то для менш концентрованих стокiв (ХСК = 3000-1000 г О2/м2) за цей же час можна було досягнути 50-65 % вилучення оргашчних забрудниюв. Очищення с^чних вод з ХСК = 300 i 500 г О2/м3 вщбуваеться значно енергiйнiше i вже протягом перших двох годин стушнь вилучення становить > 50 % для стоюв з ХСК = 500 г О2/м3 i ~ 70 % для стокiв з ХСК = 300 г О2/м3. За 6-годинного очищення, для стоюв з ХСК = 500 г О2/м3, i 4-го-динного очищення, для стоюв з ХСК = 300 г О2/м3 досягали ступеня очищення понад 80 %. Збшьшувати тривалють процесу для стоюв з такою концен-тращею економiчно не доцiльно, тому що з кожною додатковою годиною юльюсть забрудника зменшуеться на 1-2 %. Як видно з наведеного рисунка, тсля двогодинного очищення практично для вЫх дослщжуваних модельних розчинiв, ^м цього, що мае найнижче значення ХСК (300 г О2/м3), спостерь гаемо сповiльнення процесiв руйнування забрудниюв. Тривалють цього процесу е рiзною: для розчину з ХСК = 4000 г О2/м3 - деструкщя сповiльнюеться пiсля двогодинного штенсивного очищення, протягом наступних 10 год сту-пiнь вилучення змшюеться в межах 1-5 %; з ХСК = 3000 г О2/м3 - тривае 3 год; з ХСК! = 2000 г О2/м3 i 1000 г О2/м3 - близько 2 год, а для стоюв з ХСК = 500 г О2/м3-1 год. Шд час анаеробного очищення слчних вод з показником ХСК = 300 г О2/м3 це явище не спостер^аемо. Наявшсть тако! залежностi у змш ХСК для концентрованих стокiв може свщчити про те, що вони мютять речовину або речовини, яю погано пiддаються бiологiчнiй деструкци. Чим вища концентращя цих забруднювальних речовин, тим вони прше руйнують-ся присутшм бiоценозом i потребують тривалшого анаеробного очищення.
Отже, враховуючи отримаш результати, для руйнування тяжко! орга-нiки мiнiмальний час перебування ст1чних вод у анаеробнiй зонi становить близько двох годин. Тому наступт дослщження проводили на описанiй вище лабораторнш установцi у проточному режимi з витратою модельного розчину 7,2-36 дм3/добу. Тобто тривалiсть перебування розчину в анаеробнш,
аноксиднш та аеробнш зонах становить вiд 6,5 до 1,2 годин, сумарний час дослдав - вщ 19,5 до 3,6 годин. Результати дослщжень наведено в табл.
Як видно, найкраще очищаються стоки з вмютом органiчних забруд-ниюв 300 i 500 г О2/м3 за найменшо1 витрати (7,2 м3/добу). У цьому випадку, бiльша частина забрудникiв видаляеться в анаеробнiй зонi, в аноксиднш зош вiдбуваються процеси доокиснення летючих жирних кислот i процеси дешт-рифжацп. В аеробнiй зонi вщбуваються процеси штрифшацп i дефосфатиза-цп. Органiчнi сполуки в аеробнiй зонi практично вiдсутнi.
Для бiльш концентрованих стоюв за забрудниками, в анаеробнш зонi спостерiгаемо не високий стутнь вилучення навiть за низьких витрат спчних вод. З пiдвищенням витрати значно зменшуеться час перебування спчних вод у цiй зонi ^ вiдповiдно, ступiнь вилучення забрудникiв. Шдвищення вмю-ту у стiчних водах домшок i збiльшення витрати супроводжуеться попршен-ням якостi очищення.
В аноксиднш зош за вщсутност кисню, процеси окиснення оргашч-них домшок здiйснюються киснем, який зв'язаний з оксидами Итрогену, вуглецю тощо. Деструкщя органiчних домiшок залежить вiд тривалосп перебування субстрату в цш зонi. За вищих концентрацiй субстрату i сполук Ит-рогену та Карбону процес вщбуватиметься iнтенсивнiше, за 1х вiдсутностi та зменшення тривалосп процесу, вiн практично не протжатиме. Це видно з результата дослiджень, якi наведено у табл.
Табл. Залежтсть ступеня вилучення органiчних забруднишв для р 'иноТ витрати стiчних вод вид Тх вм '1сту
Хшшне спожи- Стутнь вилучення забрудниюв для р1зних витрат, %
вання кисню, г О2/м3, (початкове) витрати, м3/добу
7,2 14,4 21,6 28,8 36
Анаеробна зона
300 77 73 61 52 34
500 69 63 53 46 29
1000 54 41 37 34 25
2000 46 36 32 24 18
3000 39 26 22 18 12
4000 24 19 16 11 7
Аноксидна зона
1 2 3 4 5 6
300 88 79 81 78 73
500 82 80 81 72 68
1000 23 24 22 8 7
2000 20 18 15 6 7
3000 18 14 15 7 6
4000 14 10 10 6 5
Аеробна зона
300 6 4 5 4 4
500 8 6 4 4 4
1000 53 46 23 26 21
2000 48 42 22 21 19
3000 47 43 20 22 17
4000 49 44 26 23 16
В аерацшнш 30Hi за вiдсутностi органiчних домшок вiдбуваються процеси штрифжацп, тобто амоншний штроген окиснюеться до нiтритiв i HiTpaTiB. Це спoстepiгаемo для спчних вод, якi практично не мютять оргашч-них сполук, або ïx вмiст низький (ХСК = 300... 500 г О2/м3). Ступiнь вилучення оргашчних домшок малий, осюльки ïx зaлишкoвi кiлькoстi незначш, а процес окиснення зводиться до штрифжацп. Шдвищення вмiсту opгaнiчниx дoмiшoк супроводжуеться зростанням ступеня вилучення, який е найвищим для малих витрат стоюв - 7,2-21,6 м3/добу. Пiдвищeння витрати стоюв пов'язане 3i зменшенням часу перебування стоюв в аерацшнш зош i, вщпо-вiднo, зменшенням ступеня вилучення оргашчних домшок.
Висновки. Проведет дослщження дають змогу стверджувати, що тд час очищення низькоконцентрованих спчних вод стaдiя анаеробного очищення пoтpiбнa для дeстpуктуpизaцiï тяжкoï оргашки (вуглeвoдiв, гетероцик-лiчниx речовин, нафтопродукпв тощо), поверхнево активних речовин i тяжких метатв. Залежно вщ виду i вмiсту цих забрудниюв, тривалють цього процесу вiд 2 до 4 год. Аноксидна зона для таких стоюв не е обов'язковою. Процеси штрифжацп, у цьому випадку, можна здiйснювaти в анаеробнш зoнi або на iммoбiлiзoвaнiй мжрооргашзмами нaсaдцi aepaцiйнoï камери. Концен-троваш стiчнi води пoтpiбнo очищати у двоступеневих анаеробних та анок-сидних реакторах, а завершувати процес пoтpiбнo аеруванням. Для збшьшен-ня поверхш контактування i, вiдпoвiднo, ступеня вилучення необхвдно пдаб-рати спeцiaльну конструкщю анаеробних i аноксидних peaктopiв, яю б забез-печували максимальну штенсифжащю цих пpoцeсiв.
Л1тература
1. Мишуков Б.Г. Удаление азота и фосфора на очистных сооружениях городской канализации / Б.Г. Мишуков, Е.А. Соловьева // Вода и экология: проблемы и решения : прилож. к журналу, 2004. - 72 с.
2. Хенце М. Очистка сточных вод / М. Хенце, П. Армоэс, Й. Ля-Кур-Янсен, Э. Арван. -М. : Изд-во "Мир", 2004. - 480 с.
3. Жмур Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аеротенками. - М. : Изд-во АКВАРОС, 2003. - 512 с.
4. Henze M. Hydrolysis of Particulate Substrate by Аctivated Sludge under АегоЫс, Änoxic and Аnaerobic Conditions / M. Henze, C. Miadenovski // Water Res. - 1991. - Vol. 25. - Pp. 61-64.
5. Калюжный С.В. Анаэробная биологическая очистка сточных вод / С.В. Калюжный, Д. А. Данилович, А.Н. Ножевникова // Итоги науки и теники. - Сер.: Биотехнология. - М. : ВИНИТИ. - 1991. - Вып. 29. - 187 с.
6. Münch E.V. А survey of prefermenter design, operation and performance in Аш^аЬа and Canada / E.V. Münch, Е.А. Koch // Water Sci. Technol. - 1999. - Vol. 39(6). - Pp. 105-112.
7. Унифицированные методы анализа воды / под ред. Ю.Ю. Лурье. - М. : Изд-во "Химия", 1973. - 376 с.
8. Методика визначення xiмiчнoгo споживання кисню (ХСК) в поверхневих i спчних водах: КНД 211.1.4.021-95. - Метролопчне забезпечення / Офщ. вид. - К. : Мш-во охорони навколишнього природного середовища та ядерно!' безпеки Украши, 1995. - 17 с.
Савчук Л.В. Исследование процессов очистки бытовых стоков от органических соединений
Исследованы процессы очистки сточных вод различного происхождения от органических соединений. Установлена возможность использования биологических процессов очистки: анаэробного, аэробного в отдельности, или совместно анаэроб-но-аноксидно-аэробного, а также зависимость эффективности очистки от продолжительности процесса.
Ключевые слова: сточные воды, биологическая очистка, анаэробные, анокси-ческие, аэробные процессы, химическое потребление кислорода.
Savchuk L.V. Investigation of domestic wastewater treatment processes of organic compounds
Investigаted the process of wаstewаter 1геа1шеп1 of уапо^ origins of о^ашс compounds. The possibility of the use of Ью^юа1 treаtment processes: аnаerobic, аerobic se-pаrаte1y or together аnoxic-аnаerobic-аerobic, аnd the dependence on the duration of 1геа£-ment efficiency process.
Keywords: wаstewаter, bio1ogicа1 treаtment, аnаerobic, аnoxic, аerobic processes, chemicа1 oxygen demаnd. _
УДК 332.33:502.35:63 Астр. А.В. Андрущенко1 -
НУ öiapecypcie i природокористування Украти, м. Кшв
ПРИРОДООХОРОНН1 ЗАХОДИ НА ЗЕМЛЯХ С1ЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО ПРИЗНАЧЕННЯ
Проан^зовано сучасний стан використання земель сшьськогосподарського призначення, розглянуто класифжащю землеохоронних заходiв, подано пропозицп для удосконалення системи природоохоронних заходiв на землях сшьськогосподарського призначення.
Ключовг слова: охорона земель, мошторинг, еколопчна мережа, ерозшш процеси, водна i вiтрова ерозiя, деградованi i малопродуктивнi землi.
Вступ. Конституцшш положення щодо охорони земель детал1зуються в нормах земельного законодавства. Узагальнеш вимоги щодо охорони земель сконцентровано у Земельному кодекс! Украши (роздш IV), а у статп 162 ЗКУ подано визначення поняттю "охорона земель". Завданням охорони земель е забезпечення збереження та вщтворення земельних ресуршв, еколо-пчно! цшносп природних i набутих якостей земель.
Постановка завдання. Об'ективний анал!з стану земель сшьськогосподарського призначення св!дчить про штенсивний розвиток деградацшних процешв, надм!рну розоранють, порушення норматив!в оптимального ств-вщношення земельних угадь в агроформуваннях. Аби уникнути цих негатив-них явищ, потр!бно запровадити д!ев! землеохоронш заходи. Для цього необ-хадно застосувати на державному р!вн! такий ефективний спошб, як стиму-лювання власниюв земельних дшянок i землекористувач!в до рацюнального використання i охорони земель шляхом компенсацшних заходiв.
Результати дослщження. Законом Укра1ни "Про охорону земель" (ст. 22) деталiзуеться система заходiв у галузi охорони земель, яка охоплюе: дер-жавну комплексну систему спостережень; розробку загальнодержавних i ре-гiональних (республiканських) програм використання та охорони земель; до-кументащю !з землеустрою щодо охорони земель; створення еколопчно! ме-режi; здшснення природно-сiльськогосподарського, еколого-економiчного, протиерозiйного та шших вид!в районування (зонування) земель; економiчне стимулювання впровадження заходiв щодо охорони та використання земель i тдвищення родючосп грунлв; стандартизацiю й нормування [1].
1 Наук. керiвник: проф. Г.К. Ло1к, канд. екон. наук
