CC BY
329
существующих цехов без занятия дополнительных земельных площадей, что позволит уменьшить затраты как по передаче отходов специализированным организациям по переработке, так и по транспортировании.
Литература
1. Боброва З.М., Ильина О.Ю. Природоохранная деятельность предприятий: учеб. пособие. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007.
2. Рациональные пути использования сталеплавильных шлаков / Н.А. Шаповалов, Л.Х. Загороднюк, И.В. Тику-нова, А.Ю. Шекина // Фундаментальные исследования. 2013. №1. С.439-441.
3. Зборщик А.М. Конспект лекций по дисциплине «Металлурга стали». Донецк: ГВУЗ «ДонНТУ», 2008. 238 с.
4. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. 12-е изд., доп. и перераб. Ростов н/Д.: Феникс, 2007. 602 с.
5. Годовой отчет / ОАО «ММК». Магнитогорск, 2012.
6. Переработка металлургических шлаков. URL: http://www.uysm.ru
Сведения об авторах
Боброва Залия Маратовна - канд. техн. наук, доц. факультета стандартизации, химии и биотехнологии ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: (3519) 29-84-44.
Гусева Юлия Олеговна - студентка гр. ТС-10 института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: [email protected].
Сычева Татьяна Сергеевна - студентка гр. ТС-10 института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: [email protected].
Моторина Ольга Сергеевна - студентка гр. ТС-10 института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: [email protected].
Сериченко Юлия Сергеевна - студентка гр. ТС-10 института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: j ulij [email protected]
♦ ♦ ♦
УДК 628.35
Багаутдинова Л.Н., Ворсин В.С., Волкова Е.А.
ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО МЕТОДА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Аннотация. Исследована проблема очистки сточных вод в совокупности с возможностью их повторного использования. В статье упоминается практика извлечения из сточных вод полезного компонента и дальнейшего применения его в сельском хозяйстве или депонирования. Рассмотрен метод биологической очистки сточных вод, а также методы обработки получаемых осадков. Приведены характеристики распространённых видов осадков, образующихся при биохимической очистке сточных вод, в т. ч. и одна из важнейших особенностей осадков сточных вод - высокое содержание органических примесей, способных быстро разлагаться и загнивать. Подобные примеси являются средой для развития вредных микроорганизмов и насекомых, служат причиной ухудшения санитарно-гигиенических условий. Указаны наиболее распространённые виды осадков биохимической очистки сточных вод. Дано описание перспективной зарубежной технологии, позволяющей производить очистку концентрированных осадков.
Ключевые слова: сточные воды, полезный компонент, биологический метод, дезинфекция, депонирование, осадок, стабилизация, отстойник, утилизация, органические примеси, суспензии, мезофильное сбраживание, метантенк, аэротенк.
В настоящее время проблема очистки промышленных сточных вод стоит особенно остро, в особенности, благодаря возможности повторного использования или даже извлечения из неё полезного компонента. Впоследствии возможно не только повторное использование подобного компонента, но и реализация его на рынке.
Методы очистки сточных вод становятся всё более продвинутыми, что позволяет снизить нагрузку на
используемые аппараты, а соответственно, и снизить расходы на их ремонт и энергопотребление [1].
Среди методов очистки сточных вод важную роль играет биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоёмов.
Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической, а после неё (для удаления болезнетворных бактерий) и химической очистке,
ЭКОЛОГИЯ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другие физико-химические приёмы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.).
В процессе биохимической очистки образуются большие массы осадков: осадки в основном минерального состава; осадки в основном органического состава; смешанные осадки, содержащие как минеральные, так и органические вещества.
Приемлемым способом ликвидации обработанного осадка может быть только сельскохозяйственное использование или хранение (депонирование) осадка. Сельскохозяйственное использование чаще всего не применяется из-за высокой концентрации в осадках солей тяжёлых металлов. Для решения этой проблемы нужно за счет локальной очистки исключить или хотя бы снизить поступление тяжёлых металлов со сточными водами, либо разрабатывать технологии по выделению из осадков тяжелых металлов, т.е. по детоксикации осадков.
Применяется много различных методов по обработке осадков с целью их последующего использования в хозяйственной деятельности или ликвидации. При обработке осадков достигается их стабилизация (или минерализация), обезвоживание (уменьшение объёма) и обеззараживание. Применение одного какого-либо метода, как правило, не позволяет решить общую проблему, и приходится использовать сочетание методов применительно к конкретному составу сточных вод, технологической схеме очистки, условиям эксплуатации и техническому состоянию очистных сооружений.
Немаловажным остаётся вопрос практической возможности использования осадков. В табл. 1 представлены методы обработки осадков, которые следует рассматривать как отдельные процессы в схемах полной обработки осадков [2].
Таблица 1
Распространённые методы обработки осадков
Метод обработки осадка Результат обработки
обезвоживание стабилизация
Гравитационное уплотнение + -
Флотация + -
Анаэробное сбраживание: мезофильное; термофильное - + +
Аэробная стабилизация - +
Компостирование - +
Сушка на иловых площадках + -
Вакуум-фильтрация + -
Фильтр-прессование + -
Центрифугирование + -
Тепловая обработка - +
Термическая сушка + +
Сжигание + +
Часто осадки в необработанном виде в течение десятков лет сливаются на перегруженные иловые площадки, в отвалы, хвостохранилища, карьеры, что приводит к нарушению экологической безопасности и условий жизни населения.
Важнейшей особенностью свойств осадков сточных вод является высокое содержание органических примесей (в среднем 65-75%), которые способны очень быстро разлагаться, загнивать, а также являются средой для развития вредных микроорганизмов и насекомых. Эти примеси служат опасным источником ухудшения санитарно-гигиенических условий. На основе результатов лабораторных анализов были получены данные, которые позволяют выделить наиболее распространённые виды осадков биохимической очистки сточных вод (табл. 2).
Осадки относятся к труднофильтруемым суспензиям и очень плохо отдают воду. Вода в осадках находится в трёх состояниях: свободном (60-65%), коллоидно-связанном (22-30%) и капиллярно-связанном (гигроскопическом) (4-10%).
Таблица 2
Характеристика осадков, образующихся при биохимической очистке сточных вод
Осадки очистных сооружений Количество, л Влажность, % Содержание органических веществ, %
Отбросы с решёток 0,02 85 80
Из песколовок 0,02 60 10-40
Из первичных отстойников 0,5-2,0 97-99 65-75
Из первичных двухъярусных отстойников 0,2 90 65-75
Из вторичных отстойников после биофильтров 0,5-0,7 96 70-75
Из вторичных отстойников после аэротенков 0,5-5,0 97-99,5 70-75
Из контактных резервуаров 0,05 96 65-75
Проблема обработки и утилизации осадков является весьма острой для промышленных предприятий.
Значительная часть свободной воды может удаляться из осадков при гравитационном уплотнении, сушке в естественных условиях, фильтрации, центрифугировании, отжиме. Удалением свободной воды можно снизить влажность осадков до 65-70%.
За рубежом главным образом применяют мезо-фильное сбраживание при температуре 30-40°С. Это связано с высокой стоимостью топлива. Снижение мировых цен на энергетическое сырьё позволяет реализовать термофильный процесс, имеющий более высокую скорость сбраживания и снижающий содержание патогенной микрофлоры. К другим достоинствам термофильного брожения относят более низкую растворимость газов и вязкость культуральной жидкости, высокую скорость диффузионного переноса компонентов субстрата к клеткам.
Крайне эффективным является метод, разработанный шведской фирмой АС В^есЬп^, в котором
№1 (13). 2013
63
предлагается использование технологии с торговым названием АНАМЕТ для очистки концентрированных субстратов естественного происхождения. Установка состоит из метантенка, вторичного отстойника анаэробного ила, аэротенка-отстойника и вторичного отстойника аэробного ила. Линия укомплектована теплообменниками для подогрева сбраживаемой жидкости, насосами, КИП и автоматикой. На рисунке представлена схема установки АНАМЕТ, разработанной шведской фирмой АС Biotechnics.
Схема установки АНАМЕТ: 1 — подогреватель субстрата; 2 — метантенк; 3 — отстойник метантенка; 4 — аэротенк; 5 — отстойник аэротенка; А — субстрат; Б — очищенная жидкость, В — аэробный активный ил; Г — биогаз
Поступающая сточная вода нагревается в теплообменнике до 35-37°С и подаётся в метантенк, где
происходит конверсия в биогаз 85% органического углерода. Осуществляется рециркуляция анаэробного активного ила из вторичного отстойника. Дальнейшая очистка производится в аэротенке-отстойнике, аэробный ил из вторичного отстойника частично возвращается в аэротенк, а избыток на сбраживание поступает в метантенк. Общее снижение загрязненности - 98% по БПК5. Предлагаются различные модификации процесса анаэробно-аэробной очистки, однако принципиальная схема, по которой построена технология АНАМЕТ, практически не изменяется. Новшества касаются только конструкции реакторов и отстойников, применения реагентов для обработки осадков.
Таким образом, предложенный способ является одним из наиболее перспективных, эффективных и экономически выгодных способов очистки сточных вод.
Литература
1. Баженов В.И., Денисов А.А. Проектирование современных комплексов биологической очистки сточных вод // Экология и промышленность России. 2009. №2. С. 26-27.
2. Методы обработки осадка (биохимическая очистка воды). URL: http://www.chem-astu.ru/wiki.
Сведения об авторах
Волкова Елена Александровна - канд. техн. наук, доц. факультета стандартизации, химии и биотехнологии ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-84-62. E-mail: [email protected]
Багаутдинова Лилия Наилевна - студентка факультета стандартизации, химии и биотехнологии ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: [email protected]
Ворсин Виктор Сергеевич - студент факультета стандартизации, химии и биотехнологии ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: [email protected]
♦ ♦ ♦
УДК 630.116.64
Ворсин В.С., Коробова Н.Л.
ОЦЕНКА ЭКОСИТУАЦИИ В г. МАГНИТОГОРСКЕ ПО БИОПОКАЗАТЕЛЯМ ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ И СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ
Аннотация. Рассмотрена чувствительность годичного прироста веток лиственницы сибирской и сосны обыкновенной к действию щелочного аэрозоля, выбрасываемого предприятиями чёрной металлургии. Указаны основные источники щелочного аэрозоля, а также последствия его влияния на исследуемые породы деревьев. Дана характеристика положительной динамики значений годичного прироста веток сосны обыкновенной за период с 2000 по 2013 гг., связанная со снижением запылённости выбросов в целом и снижением содержания в выбросах известкового компонента в частности, что говорит об улучшении экологической ситуации в г. Магнитогорске. Полученные результаты исследований позволяют рекомендовать лиственницу сибирскую для реабилитации урбосистем с чёрной металлургией с помощью методов зелёного строительства с учётом принципов рационального природопользования.
