CC BY
36
Жданова В.Н1, Анисимова Т.Е.2
1,2Студент, государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования, «Пермская государственная фармацевтическая академия», Министерства здравоохранения Российской Федерации, (ГБОУ ВПО ПГФА
Минздрава России)
СОСТОЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД В Г. ПЕРМИ
Аннотация
Территория Пермского края практически полностью расположена в бассейне реки Кама и покрыта густой гидрографической сетью. Общее количество рек в крае - 29179 шт., общей протяженностью 90014 км. Большинство рек края (29157 шт.) - малые, длиной менее 200 км и общей протяженностью 84147 км. Сорок рек превышают длину в 100 км и относятся к разряду средних, из них девятнадцать рек превышают длину в 200 км, имея общую протяженность 4759 км. Протяженность свыше 300 км имеют реки: Кама, Чусовая с Сылвой, Косьва, Яйва, Вишера с Колвой, Коса. Из них только две реки относятся к разряду больших, длиной свыше пятисот километров: Кама и Чусовая. Основная часть рек относится к бассейну р. Кама, которая по длине занимает 6 место в Европе.
Ключевые слова: поверхностные воды, загрязнение, пермь.
Zhdanova V.I \ Anisimova T.E. 2
1,2Student, state budgetary educational institution of higher professional education "Perm state pharmaceutical Academy, Ministry of health of the Russian Federation (GBOU VPO PGFA Ministry of health of Russia)
THE STATE OF POLLUTION OF SURFACE WATERS, PERM
Abstract
The territory of the Perm region is almost entirely located in the basin of the Kama river and covered with dense hydrographic network. The total number of rivers in the region - 29179 pieces, total length km 90014 Most of the rivers edge (29157 PCs) - small, length less than 200 km and the total length of84147 km Forty rivers exceed a length of 100 km and belong to the medium, of which nineteen rivers exceed a length of200 km, with a total length of4759 km. Length of over 300 km river: Kama, Chusovaya with Sylva, Kosva, exhausted, Vishera with Colway, Spit. Of these, only two rivers are classified as large, with a length of more than five hundred kilometers: Kama and Chusovaya. The main part of the rivers belong to the basin of R. Kama, which length is 6th in Europe.
Keywords: surface water, pollution, Perm.
Целью работы является анализ данных относительно экологического состояния поверхностных вод в г. Перми, так как воздействие антропогенных загрязняющих факторов негативно сказывается на их состоянии и, соответственно, на здоровье населения.
Для оценки состояния реки Кама, являющейся основным источником поверхностных вод, контролирующими организациями ежемесячно производятся заборы проб воды, и отслеживается динамика изменения контролируемых показателей.
По данным за сентябрь 2014 года:
1) проба в р. Кама - г. Пермь выше города, 7км выше плотины КамГЭС концентрации определяемых веществ в долях ПДК : цинк - 2; ХПК - 2,3; фенолы летучие - 2; взвешенные вещества (мг/дм3) - 1,6.
2) проба в р. Кама - г. Пермь черта города, 0,8км: ХПК - 2; взвешенные в-ва (мг/дм3) - 1,2;
3) проба в р. Кама - г. Пермь ниже города: марганец - 2; ХПК - 2,2; взвешенные в-ва (мг/дм3) - 1,6;
Основываясь на вышеуказанных данных, в настоящее время вода реки Кама относится к 3 классу разряду «А» загрязненных вод. Характерными загрязняющими веществами стали железо и трудноокисляемые органические вещества по показателю ХПК, повторяемость концентраций которых выше ПДК составила 71-86%. Максимальные концентрации загрязняющих веществ достигали: железа - 6 ПДК, нефтепродуктов и азота аммонийного - 3 ПДК, азота нитритного, формальдегида, фенолов летучих и органических веществ по показателю ХПК - от 1,4 до 2,4 ПДК.
Биосистема реки Кама испытывает серьезное техногенное и антропогенное воздействие. На ее берегах находятся несколько крупных городов, функционируют горнодобывающие, химические, строительные предприятия, да и судоходство негативно сказывается на здоровье реки. Пробы воды в Каме регулярно показывают превышение ПДК по соединениям железа и марганца. Также зафиксировано повышение уровня загрязнения фенолами. На береговой линии Камы до сих пор не ликвидированы все свалки строительных, бытовых, пластиковых и др. отходов. Некоторые предприятия пользуются устаревшими очистными сооружениями. Тем не менее, в советские времена экология в бассейне реки Кама была намного хуже.
На сегодняшний день удалось добиться значительного сокращения вредных стоков, некоторые районы сейчас полностью освобождены от объектов промышленного производства. Качество воды в верхнем отрезке Камы до Березников и Соликамска позволяет считать ее питьевой, удалось стабилизировать негативное влияние предприятий на экологическую ситуацию и добиться его снижения.
Литература
1. http://www.tehdoc.ru/files. 1740.html
2. http://www.permecology.ru
3. http://www.prirodaperm.ru
4. Вергейчик, Токсикологическая химия : учебник / Т.Х. Вергейчик ; под ред. проф. Е.Н.Вергейчик. - М.:МЕДпресс-информ,
2009.- 400 с. : ил. Гребенкина А.В., Хлынова А.С.
References
1. http://www.tehdoc.ru/files. 1740.html
2. http://www.permecology.ru
3. http://www.prirodaperm.ru
4. Vergejchik, Toksikologicheskaja himija : uchebnik / T.H. Vergejchik ; pod red. prof. E.N.Vergejchik. - M.:MEDpress-inform, 2009.400 s. : il. Grebjonkina A.V., Hlynova A.S.
Торопков НЕ.1, Кутугин В.А.2
1,2Кандидат технических наук, Национальный исследовательский Томский политехнический университет ЗАВИСИМОСТЬ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГЛИНИСТОГО СЫРЬЯ В ТЕХНОЛОГИИ КЕРАМЗИТОВ
Аннотация
В статье рассмотрено - исследование физико-химических свойств глинистого сырья на поризационную способность глинистого сырья в технологии производства керамзита. Также проведена зависимость химического состава глинистого на порообразование в гранулах керамзитового гравия.
Ключевые слова: керамзит, легкие бетоны, химический состав, вспучивание глин, поризационная способность.
Toropkov N.E.1 Kutugin V.A.2
1,2Candidate of Technical Sciences, National Research Tomsk Polytechnic University DEPENDENCE OF PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES OF CLAY RAW MATERIAL IN TECHNOLOGIES OF
CLAYDITE
52
Abstract
The article considers research of physical and chemical properties of clay raw materials for porous ability clay raw material in the production technology of expanded clay aggregate. Also is held dependence on the chemical composition of the clay pore formation in the granules of claydite gravel.
Keywords: claydite, lightweight concrete, chemical composition, swelling clays, porous ability.
Одним из наиболее эффективных заполнителей для сборного бетона и железобетона является керамзит, получаемый вспучиванием глинистых пород во вращающихся печах. Производство качественного керамзита из наиболее распространенных глинистых пород часто осложняется несоответствием физико-химической природы вспучивания сырья технологии его обжига.
Существование различных мнений о причинах вспучивания и порообразования в глинистом сырье при его высокотемпературной термической обработке для получения керамзитового гравия, противоречивость некоторых из этих мнений свидетельствуют о недостаточной изученности основных физико-химических факторов вспучивания и порообразования.
Наши исследования закономерностей, контролирующих вспучивание глин, были направлены на исследование прямой зависимости состава полиминеральных глин на вспучиваемость и порообразование. Минеральный состав пород устанавливался в результате комплексных исследований. Для исследования были взяты глины 11 месторождений, с различным составом.
Был определен химический состав проб глин и сланцев, отличающихся по степени вспучивания. Полученные данные показывают, что глины, содержащие более 80% Si02, в большинстве случаев непригодны для производства керамзита. По мере увеличения содержания Si02 и уменьшения содержания А1203, Fe203, MgO, Na2O и К20 вспучиваемость глинистых пород уменьшается.
Большое количество кварца в глинистых породах, особенно в крупных зернах, ухудшает вспучиваемость глин. Частично оплавленные крупные зерна кварца, вкрапленные в материале стенок ячеек, ухудшают структуру, увеличивают объемный вес образцов, повышают их хрупкость.
Обилие кварца характерно для томских глин Верхового и Октябрьского месторождений.
Присутствие в глинистых породах 10—12% мелкодисперсного кварца существенно не влияло на вспучиваемость глин при обжиге. Также были проведены ряд экспериментов по отмучиванию глины, для уменьшения содержания кварцевых включений, которые показали, что с уменьшением содержания кварца, конечная плотность вспученных материалов уменьшается.
Большинство хорошо вспучивающихся глин и сланцев содержит 17—22% А1203. По мере уменьшения содержания А1203 вспучиваемость глин резко снижается. Избыток А1203 в глинах (более 22—24%) также отрицательно сказывается на вспучиваемости глинистого сырья при обжиге — резко повышается температура вспучивания. Тем не менее глины, содержащие около 22—24% А1203, хорошо вспучиваются при несколько повышенных температурах обжига, давая прочный заполнитель с однородной мелкоячеистой структурой при полном отсутствии остеклованности стенок ячеек и наружной поверхности гранул; таковы некоторые юрские глины с остатками белемнитов Тульской области.
С понижением содержания окислов железа вспучиваемость глин заметно уменьшается. Характерно, что снижению вспучиваемости глинистых пород отвечает увеличение отношения Fe203:Fe0. Абсолютное содержание закиси железа падает. В глинистых породах с высокой вспучиваемостью Fe203 обычно преобладает над FeO. Установлено, что по мере снижения способности к вспучиванию в длинах заметно уменьшается содержание MgO, введение которого в смеси с содой в некоторые тугоплавкие и огнеупорные глины, наоборот, вызывает их вспучивание при обжиге.
Преобладающая часть глинистых пород, обнаруживающих высокую вспучиваемость, содержит небольшие количества окиси кальция (до 2— 3,5%). По мере увеличения содержания СаО в глинах обжиг приготовленных из них гранул сырца резко ухудшается. Большинство исследованных глин и сланцев, обладающих высокой степенью вспучиваемости, содержат около 2,5— 3% (K20+Na20). В некоторых хорошо вспучивающихся глинах содержание этих окислов еще выше. Значительно ниже содержание К20 Na20 в глинистом сырье с малой степенью вспучиваемости. Химический состав глинистых пород, определяющий степень их легкоплавкости и дающий возможность судить о вязкости расплава при температурах вспучивания, сам по себе не может предопределить способность глинистого сырья к вспучиванию. Однако он дает возможность судить о непригодности некоторых категорий глинистых пород для производства керамзита. В результате ряда экспериментов были определены оптимальные содержания (в %) компонентов в глинистом сырье (в пересчете на прокаленное вещество): SiO2: 55-67, А1203: 20-24, MgO: 1,5-3,5, СаО: 1,5-2,5, Fe203 + FeO: 6—9, К20 + Na20: 1,5—3,5. Глины и сланцы с иным содержанием отдельных компонентов, как правило, отличаются более низкой вспучиваемостью.
Проведенный химический анализ содержания оксидов в основных глинах Томской и Кемеровской области представлен в таблице 1.
Таблица 1 - Химический состав красножгущегося глинистого сырья
Шифр пробы Месторождение глинистого сырья Содержание оксидов, % масс
Sio2 Al2O2 Fe2O2 CaО MgО ^O Na2O ДШпрк
Кемеровская область
10 Ленинск-кузнецкое 68,26 74,10 11,22 12,18 5,57 6,05 3,58 3,89 2,12 2,30 0,60 0,65 0,77 0,84 7,88
11 Юргинское 62,12 68,60 13,77 15,21 4,76 5,26 4,20 4,64 0,99 1,09 4,72 5,21 9,44
Томская область
12 Верховое 65,84 70,77 14,28 15,35 4,76 5,12 4,20 4,51 2,45 2,63 0,62 0,67 0,89 0,96 6,96
13 Воронинское 62,64 69,08 14,77 16,29 4,76 5,25 3,48 3,84 2,92 3,22 1,36 1,50 0,75 0,83 9,32
14 Октябрьское 68,66 72,35 15,90 16,75 3,06 3,22 1,40 1,48 3,48 3,67 1,07 1,13 1,33 1,40 5,10
15 Корниловское 63,70 69,56 12,75 13,92 5,16 5,63 3,50 3,82 3,48 3,80 2,99 3,26 8,42
16 Парабельское 65,12 69,74 14.21 15.22 4,74 5,08 2,79 2,99 3,22 3,45 1,67 1,79 1,62 1,74 6,63
17 Наумовское 64,79 69,23 14,99 16,02 6,00 6,41 2,29 2,45 1,94 2,07 1,60 1,71 1,98 2,12 6,41
18 Турунтаевское 62,68 69,96 14,89 16,62 4,68 5,22 2,71 3,02 1,92 2,14 1,74 1,94 0,98 1,09 10,40
19 Родионовское 63,96 69,76 13,26 14,46 3,99 4,35 4,95 5,40 1,26 1,37 2,24 2,44 2,03 2,21 8,31
20 Новорождест-венское 65,63 68,55 14,83 15,97 4,86 5,23 3,77 4,06 1,90 2,05 2,03 2,19 1,81 1,95 7,15
53
Примечание - в числителе значения в воздушно-сухом состоянии, в знаменателе - в прокаленном.
Установлено, что лучше всего вспучиваются глины гидрослюдисто-каолинитовые и гидрослюдисто-монтмориллонитовые месторождений Юргинское, Новорождественское, Родионовское и Корниловское, а также глина Тульской области.
Литература
1. Онацкий С.П. Производство керамзита. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1987. - 333 с.
2. Онацкий, С.П. Выбор и оценка глинистого сырья для производства курамзита. / С.П. Онацкий - М.: Государственное издательство литературы по строительным материалам, 1957. - 20 с.
References
1. Onackij S.P. Proizvodstvo keramzita. - 3-e izd., pererab. i dop. - M.: Strojizdat, 1987. - 333 s.
2. Onackij, S.P. Vybor i ocenka glinistogo syr'ja dlja proizvodstva kuramzita. / S.P. Onackij - M.: Gosudarstvennoe izdatel'stvo literatury po stroitel'nym materialam, 1957. - 20 s.
Торопков Н.Е.1, Кутугин В.А.2
1,2Кандидат технических наук, Национальный исследовательский Томский политехнический университет ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ СТАНЦИИ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ
Аннотация
В статье рассмотрены - возможности переработки отходов станции обезжелезивания и применения их в качестве пигментов для окрашивания бетонов.
Ключевые слова: отходы, железосодержащий пигмент, обезжелезивание, композиционные материалы.
Toropkov N.E.1, Kutugin V.A.2,
1,2Candidate of Technical Sciences, National Research Tomsk Polytechnic University POSSIBLE WAYS OF RECYCLING DEFERRIZATION STATION
Abstract
The article considers the possibility of recycling of iron removal station and their application as pigments for coloring concrete.
Keywords: waste, iron-containing pigment, iron removal, composite materials.
Введение
В городах и селах на территории Западной Сибири для питьевого водоснабжения используют железистые подземные воды, ввиду сильного загрязнения поверхностных вод. Во время водоподготовки на станциях обезжелезивания образуется значительное количество сточных промывных вод, загрязненных соединениями железа.
Для отделения осадка от промывной воды на Томском водозаборе существует система повторного использования воды. После промывки скорых фильтров промывная вода с большим содержанием взвешенных частиц поступает в отстойник, где в течение трех-четырех часов должно происходить ее отстаивание до мутности 10 мг/л. Затем, для дальнейшего осветления, вода должна повторно подаваться на скорые фильтры, а осадок с помощью иловых насосов - на иловые поля для дальнейшей утилизации.
Актуальность исследования связана с тем, что в процессе аэрации подземных вод на станции обезжелезивания Томского водозабора выделяется более 600 т отходов в виде железосодержащего осадка (ЖСО) в год. Существующая технологическая схема утилизации ЖСО предусматривает только его захоронение. Ни в Западной Сибири, ни в других регионах проблема хранения или утилизации осадков водоподготовки не решена.
Цель работы: поиск возможных путей переработки железосодержащего осадка, промывной воды скорых фильтров станции обезжелезивания Томского водозабора.
Задачи исследования:
1. Определить состав железосодержащего осадка промывной воды.
2. Изучить возможность использования железосодержащего осадка для очистки производственных сточных вод.
3. Исследовать возможность использования ЖСО для получения пигментов в производстве строительных материалов.
Проведенные ранее исследования показали, что основу ЖСО составляет немагнитная фаза -оксогидроксида железа (гетит -
FеООН).
Нами был изучен химический и минералогический состав осадка станции обезжелезивания Томского водозабора. Образец 1 -осадок, выделенный при безреагентном коагулировании и последующем фильтровании, образец 2 получен при использовании флокулянта - полиакриламида, отстаивании и фильтровании. В среднем валовом составе осадков преобладает оксид железа (42 и 44%). Существенно более низки доли оксидов кремния (5,4 и 2,4%), кальция (4,2 и 2,8%) и магния (2,0 и 4,9%). Близкий состав осадков наблюдали и другие исследователи [2].
Минералогический состав осадков определяли с помощью рентгенофазового анализа. Установлено, что в качестве основной фазы преобладают аморфные не закристаллизовавшиеся продукты. В виде кристаллической фазы идентифицируются в осадках а-гематит и кальцит. Минералы в образце 1 (естественное осаждение) являются более закристаллизованными по сравнению с образцом 2 (осаждение с флокулянтом).
Мы полагаем, что отходы в сфере водоснабжения должны рассматриваться как сырье для нового производства. В лабораторных условиях на модельном растворе, имитирующем сточную воду гальванического цеха, были исследованы адсорбционные свойства твердого ЖСО с добавлением глины Вороновского месторождения Томской области. Полученные результаты показали, что образец 2, как чистый, так и в сочетании с глиной по сравнению с образцом 1 проявляет более низкую эффективность связывания только в отношении ионов свинца. В отношении ионов цинка и меди все образцы проявили высокую эффективность. Следующим этапом работы было исследование возможности использования ЖСО в качестве пигмента в производстве строительных материалов. Нами был разработан и экспериментально проверен способ получения пигмента из железосодержащего осадка. Анализ данных РФА прокаленного осадка показал, что преобладающей фазой является а-гематит. Образование а-гематита при получении пигмента подтверждается результатами проведенного термического анализа
Изучение возможности использования полученного пигмента было начато в области использования его в качестве красителя для цементно-песчаных смесей при производстве тротуарной плитки и других объемно-окрашенных изделий. В эксперименте был использован цемент двух видов: серый (марки ПЦ500Д0) и белый (М250). Для получения образцов использовали раствор с соотношением цемент: песок = 30:70. Полученный пигмент вводили в количестве 2, 3, 4 и 8% от массы цемента. Для приготовления раствора исходные компоненты перемешивались в сухом виде, затем затворялись водой в количестве, необходимом для получения раствора заданной густоты.
Из полученного раствора формовали кубики с гранью 3 см в силиконовых формах на виброплощадке. Параллельно готовились контрольные образцы, не содержавшие пигмента. Для каждого состава было изготовлено по 6 образцов. Сформованные образцы в течение 20ч твердели в ванне с гидравлическим затвором. Затем 4 образца каждого состава извлекались и пропаривались в пропарочной камере в течение 4 часов при 95°С. У двух образцов определялись цвет и прочность сразу после пропаривания, а два образца возвращали в ванну с гидравлическим затвором, где они выдерживались в течение 28 суток для сравнения с образцами,
54
