CC BY
32
УДК 625.731.2: 624.138.22
Вестник СПбГУ. Сер. 7, 2003; вып. 1 (№7)
В. М. Кнатъко, М. В. Кнатъко. Е. В. Щербакова, П. П. Эйзлер. Хабонимана Дезире ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ
ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ГРАДОСТРОИТЕЛЬНЫХ И КОММУНАЛЬНЫХ ЗАДАЧ В УСЛОВИЯХ ГОСУДАРСТВА БУРУНДИ
Центрально-Африканское развивающееся государство Бурунди преодолевает известные трудности. связанные с проблемами деколонизации страны. С первых дней своего существования оно нуждается в безвозмездной помощи и научно-техническом содействии со стороны развитых стран Европы и Америки для решения первоочередных задач в области градостроительства и коммунального хозяй-
Молодое государство в настоящее время находится фактически в условиях экономической блокады: оно практически не имеет возможности свободно экспортировать традиционные для него виды сельскохозяйственной продукции, таких как чай, кофе, хлопок. Также очень ограничен импорт жизненно необходимых товаров, в том числе и различных видов строительных материалов. Последнее осложняет развитие первоочередной для нормального функционирования народно-хозяйственных комплексов транспортной инфраструктуры. В то же время высокие темпы развития городов и прироста населения приводят к необходимости увеличения в 5-6 раз объема строительства жилого фонда. Аналогично этому требуется и всемерное и разностороннее развитие коммунального хозяйства городов с целью оздоровления окружающей среды селитебных территорий. В условиях дефицита денежных средств и ограниченных возможностей импорта материальных ресурсов единственно рациональным выходом из создавшегося для государства затруднительного положения является использование местных природных минеральных и техногенных ресурсов. Государство Бурунди располагает достаточными сырьевыми ресурса.ми для обеспечения собственных потребностей в области градостроительства и экологически безопасного содержания городских селитебных территорий. Этому способствуют благоприятные климатические и инженерно-геологические условия, в частности отсутствие холодных зим, отрицательно влияющих на свойства материалов, а также наличие дисперсных грунтов в виде красноземов, которые пригодны для различных методов физико-химической модификации при производстве местных строительных материалов, и карбонатных пород, использующихся в производстве вяжущих — извести и цемента.
Разработанные в Санкт-Петербургском государственном университете и в Научно-техническом центре «Технологии XXI века» минерально-матричные технологии могут в значительной мере способствовать решению ряда проблем государства Бурунди. Они позволяют кардинально решать вопросы экологии селитебных территорий и производить различные материалы на основе местного минерального сырья и различных видов хозяйственных отходов. Кроме того, с помощью сорбционно-активных алюмосиликатных паст можно производить обезвреживание и регенерацию загрязненных вод как на очистных сооружениях, так и непосредственно в поверхностных водоемах.
Бытовые и промышленные отходы содержат различные виды химических веществ, миграция которых в окружающую сред}' представляет серьезную угрозу. Их неблагоприятное воздействие нарушает нормальный ход и естественное развитие биосферных процессов. Предотвращение миграции вредных веществ-экотоксикантов из отходов в окружающую среду, а также полное устранение или ограничение их влияния на биосферу являются одним из важнейших направлений исследований при решении современных экологических проблем.
Особо опасны для окружающей среды содержащиеся в отходах тяжелые металлы, полициклические ароматические углеводороды, хлорорганические соединения (диоксины), различные нефтепродукты, а также патогенная микрофлора. В настоящее время промышленные отходы, как правило, обеззараживают, нейтрализуют и складируют на специализированных полигонах — местах захоронения. Выполнение этих технологических операций сопряжено с большими материальными затратами. Мониторинг состояния отходов в процессе хранения (захоронения), поддержание надлежащего технического состояния полигонов и выведение значительных участков территорий из землепользования также приводят к безвозвратным потерям финансовых и земельных ресурсов.
Характерный пример нейтрализации промышленных отходов — широко распространенный метод их сжигания (или пиролиза). Однако он не может рассматриваться как экономически оправданный
© В.М.Кнатько, М.В.Кнатько, Е.В.Щербакова, П. П. Эйзлер, Хабонимана Дезире, 2003
или ресурсосберегающий, так как многие органические вещества, которые могли бы быть использованы, кремируются со значительными затратами энергии. Кроме того, содержащиеся в отходах тяжелые металлы переходят в окисную форму и остаются в золе. Концентрация тяжелых металлов в зольных остатках на два-три порядка (а иногда и более) выше, чем в сжигаемых отходах. Потому, хотя метод пиролиза и позволяет в значительной степени сократить объем отходов, при этом производятся более опасные для окружающей среды продукты в виде золы и шлаков, требующие специальных мер по их утилизации или захоронению. Лишь небольшая часть отходов подвергается переработке с целью извлечения отдельных химических веществ (например, редкоземельных и цветных металлов) или утилизируется при производстве строительных материалов (в частности, цементов).
В настоящее время для переработки токсичных отходов в европейских странах широко используется технология экобетонирования. Она заключается в смешивании отходов (после их нейтрализации) с цементом, известью или двуокисью кремния с последующим отвердеванием смеси [1]. При правильном смешивании отходов с вяжущим агентом ионы тяжелых металлов оказываются связанными с твердой фазой и противостоят выщелачиванию [1]. Таким образом достигается своеобразное «капсулирование» токсичных веществ в твердой матрице — цементном камне, обеспечивающем упреждение миграции экотоксикантов в окружающую среду. Однако эта технология требует производить предварительную нейтрализацию отходов и применять большое количество химических реагентов для нейтрализации отходов и вяжущих веществ (цемента, извести и т. п.) для их отверждения (бетонирования). Кроме того, ряд веществ, составляющих отходы (например, серосодержащие), могут вызывать деградацию цементного камня, что приводит к постепенному разрушению твердой матрицы и повышению десорбции загрязнителей в окружающую среду.
Разработанный нами усовершенствованный аналог обезвреживания токсичных отходов методом экобетонирования отличается от предложенного в [1] тем, что при его реализации используется химическая активность токсичных веществ, а это позволяет исключить нерациональную операцию по их нейтрализации. Компоненты отходов участвуют в химических процессах формирования новообразований, обладающих вяжущими свойствами, и становятся вследствие этого компонентами новой структуры благодаря формирующейся в процессе переработки отходов минеральной матрице [2-5].
Механизм физико-химического преобразования токсичных отходов основан на искусственном воспроизводстве природных процессов минералообразования. Для их реализации применяются специально трансформированные природные минеральные системы, такие как глины и глинистые грунты. Алюмосиликаты этих пород в результате интенсивного гидролиза преобразуются в высокодисперсную минерально-матричную систему, обладающую высокой сорбционной емкостью. Полученная таким образом минеральная матрица, согласно принципу Ле-Шателье, стремится вернуться в исходное состояние и претерпевает самопроизвольный процесс регенерации, в ходе которого про исходит синтез алюмосиликатных вяжущих композиций. В их состав вовлекаются всевозможные (органические и неорганические) химически активные загрязнители (экотоксиканты), содержащиеся в промышленных отходах. Данный процесс имитирует по существу природные процессы литогенеза минеральных систем в ходе формирования различных видов осадочных пород.
Предлагаемый усовершенствованный метод экобетонирования назван нами интеграционной мине-рально-матричной технологией (ИММ-технология) обезвреживания путем литификации различных видов промышленных отходов (жидких, вязкопластичных и твердых). Эта технология названа интеграционной потому, что при рационально подобранных компонентах системы суммируются потенциально положительные химические свойства составляющих системы и их механические характеристики. Ее научной основой является теория синтеза неорганических вяжущих веществ в дисперсных минеральных средах, основанная на минерально-генетической концепции [6-8] и теории оптимальных механических смесей (конгломератов), отличающихся повышенной плотностью, пониженной пористостью и в результате этого улучшенными прочностными и другими свойствами. ИММ-технология защищена патентами РФ [9—11].
Для каждого вида отходов разрабатывается свой вариант ИММ-технологии с оптимальным составом дополнительных ингредиентов, обеспечивающих указанные процессы и стабилизацию свойств получаемых продуктов во времени. Наряду с этим в целях упрощения технологического процесса переработки отходов на местах их производства или складирования применяются смеси дополнительных ингредиентов, заранее приготовленные в виде сухих литифицирующих порошковых концентратов (ЛПК), поставляемых к месту переработки отходов в расфасованном виде.
Предназначенные для переработки отходы должны иметь характеристики исходного агрегатного состояния, химического состава, с обязательным выделением видов и количественного содержания токсичных веществ, а также оценки их миграционной активности и реакции среды (рН). В случае порошковых твердых отходов должны быть представлены: гранулометрический состав, объемная масса, плотность, влажность, содержание органических и неорганических веществ. Вязкопластичные отходы, кроме вышеизложенных показателей, должны иметь характеристику консистенции (вязкость, соот-
ношение твердого к жидкому). Для жидких отходов необходимо знать концентрацию растворенных веществ и взвешенных частиц.
ИММ-технологии физико-химической переработки различных видов промышленных отходов позволяют формировать искусственные грунты, экологически безопасные для окружающей среды, которые при соответствующей корректировке их состава могут быть использованы как местные материалы (типа укрепленных грунтов), а также в виде рекультивационных смесей и гидроизоляционных материалов. Данные технологии обеспечивают возвратную стоимость — стоимость произведенных на их основе материалов, т. е. могут быть доходными. Из вязкопластичных и твердых отходов можно получать не только местные строительные материалы, но и брикетируемое твердое топливо [12-14], и удобрения [15, 16].
Рассмотрим основные направления применения ИММ-технологии для переработки отходов и местных дисперсных грунтов по группам получаемых конечных продуктов, а также при регенерации загрязненных вод.
Местные строительные материалы. Местные дисперсные грунты, отходы промышленного производства и другие виды техногенных образований (например, твердые бытовые и строительные отходы), состоящие в основном из неорганических соединений и не представляющие интереса для извлечения из них каких-либо полезных компонентов, могут быть переработаны в местные строительные материалы. Промышленные и бытовые отходы содержат всевозможные виды неорганических и органических загрязнителей, в том числе нефтепродукты. Наряду с этим в такую группу техногенных образований следует включать различные виды загрязненных дисперсных грунтов. При переработке указанных техногенных образований и естественных дисперсных грунтов ИММ-технологии должны осуществляться с учетом их специфических химических свойств и минерального состава. Потому предварительной стадией переработки является подбор состава производимой смеси таким образом, чтобы в ней формировалась активированная алюмосиликатная минеральная матрица, способная обеспечить хемосорбционное связывание (поглощение) загрязнителей и синтез вяжущего вещества. Благодаря этому реализуются последующая литификация перерабатываемой массы и получение заданного вида конечного продукта — местного строительного материала [17-21]. Второй необходимой стадией служит гомогенизация смеси, обеспечивающая равномерное совмещение компонентов и протекание физико-химических процессов и реакций. Следующей стадией технологии является уплотнение смеси «в деле» (в конструктивном слое основания или покрытия и т.д.) или формование из нее блоков, плит с последующей термовлажностной обработкой или без нее. К завершающей стадии относятся мероприятия по уходу за материалом, приготовленным без термовлажностной обработки. В ходе осущес 1 олония ИММ-технологии проводится контроль состава, химических свойств смеси, степени уплотнения, а также экологической безопасности технологических операций и получаемой продукции.
При подборе состава смеси учитывается назначение конечного продукта: для производства кон-струкц;;о:и:ь;х материалов с повышенной прочностью рргламентируются содержание скелетных минеральных заполнителей и состав синтезируемого вяжущего в смеси; при формировании гидроизоляционных смесей, а также тампонажных растворов — повышенное содержание в смеси коллоидно-дисперсных и золь-гелевых фаз, для чего в смесь вводится значительное количество алюмосиликатных составляющих (глинистых частиц) или органических комплексов (например, активный ил, обезвоженный осадок (кек), сапропель, торф) [17, 18].
Экологическая безопасность получаемого материала достигается за счет химического связывания загрязнителей вплоть до их включения в кристаллическую решетку цементирующих новообразований (например, тяжелых металлов) либо блокировки загрязнителей коллоидно-дисперсными и золь-геле-выми фазами в массе формирующегося материала. Последнее наиболее характерно для органических слабо- или неполярных соединений (в частности, органических растворителей, легких углеводородов). В этом случае представляются важными типоразмер конечного продукта и соотношение поверхностного объема (слоя нарушенной структуры, наиболее подверженного десорбционным процессам) к общему объему конечного продукта. Также существенно значима степень уплотнения материала, способствующая снижению его фильтрационных свойств. Благодаря тому, что оптимально приготовленный материал имеет предельно малый коэффициент фильтрации (Кф = Ю-6 — Ю-7 м/сутки), миграция слабосвязанных загрязнителей из объема материала практически исключается. Прочностные показатели рассматриваемых местных материалов могут составлять: прочность при сжатии водонасыщенных образцов — в пределах 0,5-50 МПа, модуль деформации — 40-150 МПа, что позволяет их применять для устройства конструктивных слоев оснований дорожных и аэродромных покрытий.
Штучцые строительные материалы. Такие материалы в виде стеновых и фундаментных блоков, кирпичных и плиточных изделий производят при использовании пластичных смесей — техногенных грунтов, подвергающихся формовке с последующей низкотемпературной (до 130°С) гидротермальной обработкой в течение 5-10 ч. При этом в материале ускоренно протекают физико-химические процессы литификации, обеспечивающие ему требуемые физико-механические свойства. Наи-
более удачным для такого производства можно считать применение промышленных и строительных отходов, содержащих волокнистые материалы (шлаковата, стекловата, асбест и т. п.), обеспечивающих армирование. Кроме того, в состав указанных отходов входит ряд компонентов, потенциально полезных для формирования материала. К их числу можно отнести различного вида цементно-известково-песчаную крошку, кирпичный бой, крошку гипсовых штукатурных изделий и т. д.
Рекультивационные смеси. На очистных сооружениях, использующих биологическую очистку сточных вод, образуется большое количество отходов в виде илов, кека и золы от его сжигания. Эти отходы относятся к Ш-ТУ классам опасности, что требует специальных условий для предотвращения попадания экотоксикантов в окружающую среду из мест складирования (полигонов, шламохранилищ и т. п.), обеспеченных глиняными или иными экранами. Кроме того, необходимы организация санитарно-защитных зон, отвод ливневых загрязненных стоков, мониторинг состояния окружающей среды и т. д. Все это создает значительные проблемы как экологического, так и технического характера и требует больших материальных затрат.
Для решения данных проблем были выполнены исследования по применению ИММ-технологии для физико-химической переработки кека и золы от его сжигания с целью получения экологически безопасных укрепленных техногенных грунтов (УТГ) и рекультивационных смесей для планировочных земляных работ [18-20]. Были использованы образцы кека (влажность 1У=309%, рН=7-8) и золы, получаемой при его сжигании (IV—0,77% 1 рН=5-6). Кек в заданных соотношениях совмещался с золой после сжигания осадков и с ЛПК, включающим в различных пропорциях гидролизуемые алюмосиликаты, гидролизующую добавку извести и литифицирующую добавку цемента, и тщательно перемешивался [17, 18]. Составы ЛПК подбирались к каждой смеси в отдельности. Из свежеприготовленных смесей формовались образцы (с1 « И, и 2,4 см) под нагрузкой 30 кг/см2, которые затем выдерживали при заданных температурно-влажностных условиях в течение 28 суток. Исследовалась кинетика твердения образцов по изменению прочности на одноосное сжатие сразу после их приготовления и через 7, 14 и 28 суток хранения в эксикаторе. Коэффициент водоустойчивости рассчитывался исходя из прочности образцов г.осле 28-суточного твердения в эксикаторе (11э) и в водонасыщенном состоянии (Яы) : Кв = Я^/Яэ. Кроме того, по изменению объема образца в сухом и водонасыщенном состоянии определяли степень набухания О (%).
Приготовленные образцы-цилиндры хранили в эксикаторе « 100%) и испытывали по методике, описанной выше. Приведем средние показатели образцов (при пятикратной повторности) отдельных составов смесей (смесь 1 составлена в равных весовых частях кека, золы его сжигания и ЛПК, а смесь 2 — в два раза меньшее количество золы, но при повышенном содержании цемента в ЛПК; Яо — прочность на одноосное сжатие образцов сразу после приготовления; Яу — прочность на одноосное сжатие образцов после 7 суток твердения; Л14 — прочность на одноосное сжатие образцов после 14 суток твердения):
№ смеси 1 2
;т!о, кг/см2 2,77 1,70
Яг, кг/см2 6,45 4,40
/?14, кг/см2 6,48 5,20
Яэ, кг/см2 7,52 6,21
кг/см2 5,57 5,59
кв 0,74 0,90
о, % 0 0
На основании приведенных показателей можно заключить, что получаемые УТГ пригодны в качестве материалов нижних слоев оснований покрытий и гидроизоляционных экранов, а также как искусственные укрепленные грунты для планировочных работ.
Производство удобрений из органических отходов. С помощью ИММ-технологии возможно производство сельскохозяйственных удобрений из различных видов органических отходов [15, 16]. При этом могут быть использованы активные илы и кек очистных сооружений бытовых стоков, илы, осадки прудов-отстойников и фекальные массы животноводческих ферм, органические отходы пищевой промышленности и т. д. Обязательной стадией переработки органических отходов в удобрения является их обеззараживание и упреждение процессов гниения, так как большая часть органических отходов загрязнена различными видами микроорганизмов, в том числе и патогенных. Это достигается в результате щелочного гидролиза при рН > 9,5 всей массы отхода. В качестве щелочного реагента наиболее предпочтительно применять кальциевую известь. В процессе щелочного гидролиза происходит «омыление» белковых и жировых соединений. При этом содержащаяся в отходах микрофлора
полностью погибает, что, собственно, и обеспечивает обеззараживание перерабатываемой массы и упреждает дальнейшие процессы гниения. Следующая стадия обязательной технологической переработки указанных отходов в удобрения — их обезвреживание от тяжелых металлов и других экотоксикантов. В большинстве органических отходов основными загрязнителями обычно являются соединения и комплексы на основе тяжелых металлов, таких как свинец, ртуть, цинк, медь, никель, мышьяк, кадмий, и различные виды поверхностно-активных веществ и полиароматичсских углеводородов. С помощью ИММ-технологии при производстве удобрений обезвреживание достигается за счет хемосорбционно-го поглощения и дальнейшего капсулирования указанных загрязнителей в минеральной матрице, для формирования которой на стадии обезвреживания в обрабатываемые отходы вносится добавка глинистых веществ. На заключительной стадии процесса переработки отходов дополнительно вносятся наполнители, такие как растительный грунт, торф и т.п., которые позволяют регулировать рН получаемого продукта до рациональных значений применительно к удобряемым почвам. Так, для кислых почв эти удобрения могут иметь рН от 7,5 до 8,5, а для щелочных уровень рН принимается близким к нейтральному.
Удобрения, полученные таким способом, обладают комплексным характером, так как в них содержатся все «элементы жизни» — М, Р, К, Са и микроэлементы в доступной (усвояемой) для растений форме. '
Твердое топливо. Все виды промышленных отходов, содержащие преимущественно нефтепродукты, масла, жиры и другие углеводородные соединения, рационально перерабатывать в топливо [21], так как они имеют неоднородные строение и состав: жидкости, вязкопластичные или твердо-пластичные массы с большим содержанием воды и посторонних включений. Кроме того, в них могут находиться в значительных количествах тяжелые металлы и другие токсиканты. Все это делает невозможным их непосредственное применение в качестве топлива на стандартном теплотехническом оборудовании. Потому была реализована ИММ-технология для производства твердого топлива в виде топливно-органической смеси ТОС [12-14].
ТОС представляет собой конгломерат рационально под 'ранных органических и неорганических ингредиентов, по исходному состоянию представляющих собой жидкие, вязкопластичные и твердые порошковые вещества. Преобладающая часть массы ТОС — это продукты растительного происхождения (торф, древесные опилки, молотая солома и т.п.), а также углеводородные отходы (нефтепродукты, масла и т. п.).
Входящие в состав ТОС ингредиенты по своему назначению можно разделить на четыре группы.
Группа I — жидкие, вязкопластичные и твердопластичные углеводородные отходы, осадки мазута, нефтешламы, отработанные масла, кислые гудроны и др. Ее ингредиенты обладают высокой 'теплотворной способностью я в значительной степени определяют теплотворную способность ТОС.
Группа II включает волокнистые и сыпучие вещества (торф, древесные отходы, молотая солома и др.), которые выполняют роль органического горючего наполнителя. Они обеспечивают абсорбцию ингредиентов группы I, чем способствуют формированию структуры твердого тела ТОС, а также определенную часть теплотворной способности ТОС.
Группа III содержит ингредиенты, которые обеспечивают в процессе горения генерацию веществ, интенсифицирующих процесс горения (например, свободных электронно-возбужденных атомов водорода и кислорода). Взаимодействие активных (электронно-возбужденных) атомов и молекул с тяжелыми предельными углеводородами приводит к протеканию реакций диссоциации углеводородного сырья с выделением энергии и образованию радикалов высокомолекулярных соединений, активно участвующих в процессе горения.
Группа IV включает ингредиенты, которые связывают влагу, а также токсичные соединения тяжелых металлов, оксиды серы, азота, фосфора. Кроме того, они обеспечивают требуемую монолитность и прочность ТОС. К ним относятся добавки неорганических веществ, подобранные согласно ИММ-технологии, на основе модифицированной глины. Снижение влажности смеси вызывает рост теплоты сгорания ТОС.
Механизм воздействия ингредиентов группы IV может быть описан следующим образом. Их взаимодействие друг с другом приводит к синтезу кальций (магний)-алюмосиликатного вяжущего вещества, которое совместно с другими минеральными соединениями обеспечивает монолитность, требуемую прочность и водоустойчивость, а также предельно пониженную водопоглощаемость ТОС за счет приобретенной гидрофобности. Кроме того, в процессе синтеза указанного вяжущего вещества образуются комплексные соединения типа пСаОА12Оз ■ дН20, тСаО ■ БЮг ■ гН20 и т.д. При горении топлива эти соединения вступают в твердофазные реакции с оксидами серы, азота, фосфора, углерода и т.д., что приводит к связыванию указанных оксидов в сложные комплексные соединения типа: ЗСаО А1203 -ЗСа304, ЗСа0А1203 ■ Са(1Ч03)2, ЗСаО ■ А1203 -СаС12, ЗСаО ■ А1203 • (Са, Мб)С03 и т.д. Из приведенных комплексных соединений следует, что благодаря связыванию указанных оксидов серы, фосфора, азота и т. д. их выход в газообразные продукты сгорания существенно снижается, а это
повышает экологичность топлива и обеспечивает требуемое соответствие нормам СЭС и экологических комитетов.
Наличие в TOC негорючих ингредиентов, входящих в состав вяжущего вещества, не превышает допустимых норм зольности топлива в сравнении с каменным углем (зольность TOC находится в пределах 10-20%), теплотворная способность TOC в зависимости от соотношения ингредиентов составляет 3000-7500 ккал/кг.
Процесс горения за счет достаточно высокого выхода летучих веществ происходит в основном в надслоевом пространстве, а процесс образования и горения коксовых частиц существенно ограничен. Это позволяет значительно уменьшить или вообще исключить характерные для твердого топлива процессы шлакования.
Приготовление топлива заключается в предварительном смешивании смеси и гомогенизации компонентов, формовании, обеспечении процессов литификации (реакций цементации и комллексообразо-вания), частичном или полном отборе излишней влаги. В настоящее время налажен выпуск топлива в виде цилиндров диаметром 70 и 150 мм и высотой от 50 до 200 мм. Цилиндры могут иметь внутреннее отверстие с диаметром до 30 мм.
Производственные линии позволяют гибко изменять рецептуру топлива. К настоящему времени прошли производственную проверку составы TOC:
торф с влагосодержанием от 40 до 70%..........................40-65%
опилки.............................................................5-20%
нефтепродукты...................................................10-40%
минеральные добавки............................................10-17%.
Также эффективен состав топлива, включающий измельченные горючие сланцы:
торф с влагосодержанием от 40 до 70%..........................40—65%;
измельченный горючий сланец...................................10-20%;
нефтепродукты...................................................10-40%;
минеральные добавки..............................................6-10%.
Следует иметь в виду, что запасы естественного органического сырья (группы II) практически не ограничены за счет его воспроизводства в процессе биосинтеза (например, торф, солома, древесина и т.д.). Кроме того, в промышленном производстве постоянно происходит накопление различных углеродных и углеводородных отходов. Поэтому можно заключить, что производство TOC как наиболее целесообразного местного топлива имеет перспективу практически для всех регионов мира. В отдельных случаях производство TOC может решать задачу по обеспечению энергетической безопасности регионов, не обладающих собственными топливными ресурсами.
Регенерация загрязненных вод поверхностных водоемов и промышленных стоков. ИММ-технология была принята нами в основу разработки минерально-матричной хемосорбционной технологии регенерации загрязненных вод. В работах [22, 23] были показаны преимущества принципиально новой технологии очистки загрязненных вод, использующей в качестве сорбентов специально подготовленные алюмосиликатные системы, полученные при взаимодействии химических реагентов с глинистыми породами (или глинами). В результате интенсивного гидролиза глинистых минералов достигается формирование коллоидно-дисперсной и золь-гелевой фаз, а также минерально-матричной системы, обладающей высокой хемосорбционной емкостью по отношению к различным видам химически активных загрязнителей [24, 25]. Указанные особенности и были использованы для разработки минерально-матричных способов хемосорбционной технологии очистки загрязненных вод поверхностных водоемов и промышленных стоков [26, 27]. Осадок, получаемый в результате очистки загрязненной жидкости (согласно теории синтеза вяжущих [6]), является энергетически уравновешенной системой, обладающей способностью к самопроизвольной литификации, что делает его экологически безопасным и пригодным для получения различных видов строительных материалов или формирования укрепленных техногенных грунтов [26, 27]. Благодаря этому рассмотренная технология очистки загрязненных вод более экологически состоятельная, чем известные методы регенерации загрязненных вод, сопровождаемые образованием токсичных осадков, которые необходимо подвергать захоронению на специально оборудованных полигонах.
Рассмотренные новые ИММ-технологии, эффективно использующие отходы для производства вторичных материальных ресурсов, могут служить альтернативой существующей затратной практике борьбы с промышленными, сельскохозяйственными и бытовыми отходами.
Summary
Knatko V.M., Knatko M. V., Sherbakova Ye. V., Aisler P.P., Habonimana Desire. Environmentally effective technologies of using local natural resources in civil engineering and economy of Burundy.
The prospective directions of environmentally effective technologies of using local natural resources in civil engineering and economy of the developing countries are considered on the example of the Central African State Burundy.
Литература
1. UNEP. Техн. докл. №1: Экологические аспекты гальванических производств. Техническое руководство. СПб., 1989. 2. Кнатъко В.М., Щербакова Е. В. Минерально-генетическая концепция и ее преимущества при решении проблемных задач по охране окружающей среды // Тез. докл. Рос. межотрасл. науч.-практ. конференции. Санкт-Петербург, 23-24 апр. СПб., 1997. 3. Кнатъко В. М., Горбачев A.B.. Владимирская Н.В., Щербакова Е. В. Экологические проблемы техногенеза и новая концепция их решения // Тез. докл. Междунар. конференции «Экологическая геология и рациональное недропользование». СПб., 1997. 4. Кнатъко В. М., Кнатъко М. В., Иванникова Н. П., Полищук Т. Г.. Щербакова Е. В. Минерально-генетическая концепция в решениях экологических проблем техногенеза // Экологическая геология и рациональное недропользование /' Под ред. В. В. Куриленко. СПб., 1999. 5. Кнатъко В. М, Масленникова И. С., Щербакова Е. В. Новые направления эффективных решений проблемных задач инженерной геоэкологии по охране геологической и окружающей среды // Тез. докл. Междунар. конференции «Проблемы инженерной геологии», посвященной 85-летию со дня рождения В. Д. Ломтадзе. СПб., 1997. 6. Кнатъко В.М. Теория синтеза неорганических вяжущих веществ в дисперсных грунтах. Л., 1989. 7. Кнатъко В. М. Теория синтеза вяжущих как научная основа химических методов укрепления грунтов // Вестн. Ленингр. ун-та. Сер. 7: Геология, география. 1983. №24. 8. Кнатъко В.М. Укрепление дисперсных грунтов путем синтеза неорганических вяжущих веществ. Л., 1989. 9. Патент №2084417 (Российская Федерация) / Кнатъко В.М., Щербакова Е. В. Смесь для рекультивации шламохранилищ // Офиц. бюл. Рос. агентства по патентам и товарным знакам. 1997. №20. С. 248. 10. Патент РФ №2150437 (Российская Федерация) / Кнатъко В.М., Кнатъко М. В., Щербакова Е.В., Горбачев A.B., Урюпин С. А. Способ обезвреживания загрязненных осадков // Офиц. бюл. Рос. агентства по патентам и товарным знакам. 2000. №16. С. 320. 11. Патент № 2162068 (Российская Федерация) / Кнатъко В.М., Кнатъко М.В., Щербакова Е. В.. Масленникова И. С. Смесь для обезвреживания и литификации бытовых и промышленных отходов, а также донных осадков // Офиц. бюл. Рос. агентства по патентам и товарным знакам. 2001. №2. С. 337. 12. Патент №2125083 (Российская Федерация) / Кнатъко В.М., Кнатъко М. В., Каза-ров Г. А., Вознесенский А.Э.. Горбачев A.B. Способ получения топливных брикетов // Офиц. бюл. Рос. агентства по патентам и товарным знакам. 1999. №2. С. 486. 13. Патент №2132360 (Российская Федерация) / Кнатъко В.М, Кнатъко М.В., Казаров Г. А., Вознесенский А.Э., Горбачев A.B. Состав для брикетированного топлива // Офиц. бюл. Рос. агентства по патентам и товарным знакам. 1999. №18. С. 383. 14. Патент № 2157401 (Российская Федерация) / Кнатъко В. М., Кнатъко М. В., Казаров Г. А. Состав для брикетированного топлива // Офиц. бюл. Рос. агентства по патентам и товарным знакам. 2000. №28. С. 201. 15. Патент №2132320 (Российская Федерация) / Кнатъко В.М, Кнатъко М. В., Щербакова Е. В., Горбачев А. В., Владимирская Н. В. Способ приготовления удобрений из органических отходов // Офиц. бюл. Рос. агентства по патентам и товарным знакам. 1999. № 18. С. 373. 16. Кнатъко В. М., Кнатъко М. В., Щербакова Е. В. и др. Физико-химическое преобразование активных илов в строительные материалы и удобрения // Тез. докл. Междунар. конференции «Экологическая геология и рациональное недропользование». СПб., 2000. 17. Кнатъко В. М. Управление свойствами шламов при производстве техногенных пород // Геология-2. Программы «Университеты России». М., 1995. 18. Кнатъко В. М., Щербакова Е. В., Полищук Т. Г. и др. Искусственное формирование грунтов из иловых осадков и промышленных отходов // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 7: Геология, география. 1996. Вып. 2 (№ 14). 19. Кнатъко В. М., Щербакова Е. В. Интеграционная технология литификации вязкопластичных и твердых промышленных отходов, содержащих экологически опасные компоненты // Матер, семинара «Новое в очистке промышленных и хозяйственно-бытовых стоков». СПб., 1997. 20. Кнатъко В. М., Щербакова Е. В., Владимирская Н. В. и др. Формирование искусственных грунтов как наиболее эффективный способ обезвреживания и утилизации вязкопластичных и твердых промышленных отходов // Сергеевские чтения. М., 2000. Вып. 2. 21. Кнатъко В. М., Кнатъко М. В., Щербакова Е. В. ИММ-технология против отходов..Искусственное воспроизводство природных процессов минералообразования — перспективное направление обезвреживания и утилизации промышленных отходов // Энергия: экономика, техника, экология. 2001. №12. 22. Кнатъко В.М., Щербакова Е.В.
Регенерация загрязненных вод новыми видами алюмосиликатных сорбентов // Сергеевские чтения. М., 2001. Вып. 3. 23. Кнатъко В.М., Щербакова Е.В., Кнатъко М. В. Преимущества минеральной матричной технологии регенерации загрязненных вод // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 7: Геология, география. 2001. Вып. 4 (№31). 24. Патент №2096081 (Российская Федерация) / Кнатъко В.М., Щербакова Е. В. Способ производства сорбента тяжелых металлов и других загрязнителей на основе глинистых пород // Офиц. бюл. Рос. агентства по патентам и товарным знакам. 1997. №32. С. 169. 25. Патент №2143316 (Российская Федерация) / Кнатъко В.М., Щербакова Е.В., Кнатъко М. В. Сорбент на основе соединений алюминия // Офиц. бюл. Рос. агентства по патентам и товарным знакам. 1999. №36. С. 93. 26. Патент №2143404 (Российская Федерация) / Кнатъко В. М., Щербакова Е. В., Кнатъко М.В. Способ очистки промышленных стоков // Там же. 27. Патент №2143403 (Российская Федерация) / Кнатъко В. М., Щербакова Е. В., Кнатъко М. В. Способ очистки загрязненных вод поверхностных водоемов // Там же. С. 130.
Статья поступила в редакцию 19 июля 2002 г.
