CC BY
19
УДК 658.567.1
A.A. Шамарина, C.B. Максимова
Пермский национальный исследовательский политехнический
университет
ПРОЦЕССЫ B ДЕПОНИРОВАННЫХ ЩЕЛОКАХ
Рассматриваются процессы, происходящие в накопителях промышленных отходов, и возможности повторного использования накопителей после рекультивации.
Ключевые слова: полигоны отходов, рекультивация.
Сброс сульфитного щелока, сульфитно-спиртовой барды в водоемы наносит большой ущерб окружающей среде.
На заводах целлюлозно-бумажной промышленности в 60-90-е годы прошлого века щелокосодержащие сточные воды накапливались в специальных накопителях. Накопители представляли собой котлован, отделенный по периметру от остальной территории дамбой обвалования. Дном накопителя являлся экран из глины. Выпуск стоков осуществлялся в паводок с отметки максимального горизонта. Для выпуска стоков в каждой секции накопителя под дамбами обвалования были заложены водоспускные трубы, по которым сточные воды направлялись в водоотводные каналы и коллектор промышленных стоков.
По завершении срока эксплуатации площадки рекультивировались. Динамика изменений, протекающих в подобных техногенных объектах по завершении срока эксплуатации, не исследовалась.
Целью работы было изучение процессов, проходящих в депонированных щелоках.
Для этого необходимо было решить две задачи:
1. Проанализировать инженерно-геологические изыскания и отчет.
2. Изучить влияние щелока на плодородную почву.
В Пермском крае действует сульфитно-целлюлозное предприятие ОАО «Соликамскбумпром», выпускающее картон и бумагу. На территории предприятия находится щелоконакопитель, эксплуатация которого завершена в 1990 г.
По данным инженерно-геологических изысканий, строение основания, изученное до глубины 12,0 м от поверхности, представлено техногенными грунтами, биогенными торфами и глинами заторфованны-
ми, аллювиальными песками пылеватыми и суглинками. Также были определены химические составы подземных вод и грунтов по водным вытяжкам.
По химическому составу подземные воды умеренно пресные, гидрокарбонатно-кальциевые, с общей минерализацией 0,47-0,50 г/л.
Согласно химическим анализам подземные воды неагрессивные к бетону нормальной проницаемости и к арматуре железобетонных конструкций.
Сравнение показателей химического состава подземных вод, отобранных в районе щелоконакопителя в 2004 и в 2009 гг., показало, что концентрации контролируемых показателей в рассматриваемый период не превышают ПДК (табл. 1) [1].
Концентрации большинства загрязняющих веществ в подземных водах снизились, за исключением концентраций нитритов, нитратов, БПК.
Содержание легкорастворимых солей в щелоках определялось с помощью водных вытяжек. Анализы водных вытяжек проводились по общепринятым методикам с определением величины сухого остатка, рН и содержания ионов НСОз-, С1-, Б042+, Са2+, М^2+, №+ + К+. В табл. 2 приведены результаты химических анализов водных вытяжек.
Таблица 1
Оценка химического состава подземных вод в районе щелоконакопителя
Ингредиенты Ед. измерения 09.2004 г. 09.2009 г. ПДК, мг/л
Кальций мг/л 110,2 15,87 180
Магний мг/л 17,05 7,73 40
Железо общее мг/л 1,35 <0,3 0,3
Аммиак и аммоний-ион (по азоту) мг/л 30 0,41 1,5
Хлориды мг/л 26,62 3,5 350
Сульфаты мг/л 61,6 3 500
Нитриты мг/л отс. 0,012 3,3
Нитраты мг/л отс. 1,1 45
рН ед. рН 6,6 6,2 6-9
Окисляемость мгО2/л 42,1 44,5 30
БПК5 мгО2/л 4,8 5,2 6
Сухой остаток мг/л 475,4 271 1000
Согласно расчету содержание гипотетических солей в водных вытяжках следующее:
- (Са + М^) Б04 - 47,6-57,8 % мг-экв;
- (Са + Mg) (НС03)2 - 24,7-31,7 % мг-экв;
-(Ка + К) С1 - 12,4-15,9 % мг-экв;
- (Ка + К)2 Б04 - 5,1-6 % мг-экв.
Разница в экспериментальной и расчетной минерализации сухого остатка указывает на содержание в грунтах каких-либо специфических водорастворимых компонентов и большое содержание органических веществ (32-53 %) [2].
Для решения второй задачи был смоделирован эксперимент. Целью эксперимента было выявление влияния щелока на почвеннорастительные ресурсы.
Таблица 2
Компоненты Номера выработок
С-11 (1351)* С-10 (1348)**
Катионы, мг/л
1. Кальций, Са2+ 80,2 80,2
2. Магний, Мg2+ 12,2 12,2
3. Натрий+Калий, Ка+ +Ка+ 23,7 24,4
Анионы, мг/л
4. Бикарбонаты, НСО3- 61,0 61,0
5. Хлор, СЬ- 35,5 26,6
6. Сульфаты, БОд2- 145,7 159,2
Другие определения
7. Бикарбонатная щелочность, мг-экв/л 2,0 2,0
8. Водородный показатель 6,7 6,6
9. Сухой остаток, мг/л: экпериментальный расчетный 772.0 328.0 814.0 333.0
Примечания: 1. Глубина отбора - 1 м.
2. Дата отбора: * - 27.09.04; ** - 27.07.04.
В качестве контрольного образца были взяты три объема по 0,5 л, заполненные плодородной почвой. Для экспериментальных образцов взяты аналогичные объемы с почвой, но первую группу образцов пролили раствором щелока и воды в соотношении 1:1, вторую группу образцов в соотношении 1:2. Во все образцы произвели посев семян (lo-lium perenne, pea pratensis, fecstuca rubra rubra, agrostis tenuis) по 2 г в каждый. Последующий полив осуществлялся водой через день. В контрольных образцах почва высыхала, в образцах с щелоком дольше оставалась влажной. Разрыв по времени всхожести составил 15 дней между контрольными образцами и первой группой и 20 дней между второй группой и контрольной. Окраска всходов во всех группах одинакова. Рост в первой и второй экспериментальной группе по сравнению с контрольной замедленный.
При поливе из образцов вместе с лишней водой вымывается щелок, который скапливается в лотках под образцами.
В процессе испарения воды из лотков щелок перешел в твердую фазу, стал хрупким и ломким.
По показателям кислотности рН 6,5-7,0, для почвы это норма, также в норме показатели плодородия почвы.
При депонировании щелоков со временем из раствора удаляется коллоидносвязанная вода и частицы, лишенные гидратной оболочки, сближаются, образуя высоковязкие ассоциаты.
Проведенный анализ инженерно-геологических изысканий и изучение влияния щелока на плодородную почву позволяют заключить, что процессы, происходящие со щелоками во времени, дают возможность использования накопителей повторно.
Одно из направлений повторного использования - это применение щелоконакопителя в качестве технологической площадки микробиологической ремедиации (МБР) нефтезагрязненных грунтов (НЗГ) для приема и временного хранения отработанных буровых шламов (ОБШ) и нефтесодержащих жидкостей (НСЖ).
Прием, временное хранение и очистка нефтесодержащих жидкостей и бурового шлама в накопителях составляют технологические этапы подготовки отходов к процессу микробиологической ремедиации.
МБР, как природоохранная технология, не причиняет вред земле как природному объекту, не приводит к деградации, загрязнению, порче, уничтожению плодородного слоя и иным негативным последстви-
ям хозяйственной деятельности. Очищенные сточные воды вывозятся с площадки, а обезвоженный буровой шлам подвергается микробиологической очистке на технологических картах. Микробиологическая ремедиация нефтезагрязненных грунтов и буровых шламов направлена на возвращение грунтов, загрязненных нефтепродуктами, в продуктивное использование. После проведения агротехнических (вспашка, рыхление, фрезерование), агрохимических (внесение запроектированных доз структураторов, извести, минеральных удобрений и биопрепарата в нефтезагрязненный грунт) и фитомелиоративных мероприятий (посев однолетних и затем многолетних трав), по завершении технологического цикла уровень содержания углеводородов в грунте должен снизиться до следовых значений или до уровня фона. Сам грунт может быть использован в качестве биологически активного субстрата для рекультивации технологической площадки МБР по завершении срока ее эксплуатации с высевом на нем многолетних трав.
Список литературы
1. Максимова С.В., Ручкинова О.В., Шамарина А. А. Размещение полигона строительных отходов на территории бывшего щелоконако-пителя // Экология и промышленность России. - 2010. - № 12. - С. 14.
2. Технический отчет по инженерно-строительным изысканиям / НПП «Изыскатель». - Пермь, 2004.
Получено 15.09.2011
