Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе

родской среды является транспортный шум. Наиболее значимым источником шума является автомобильный транспорт (вклад в акустическое загрязнение крупных городов составляет до 80 %), который характеризуется постоянно увеличивающимся количеством транспортных средств изначительной протяженностью автомобильных дорог [2].

Таким образом, исследование воздействия шумового фактора на население современного крупного города более чем актуально. Цель исследования – оценка на базе инструментальных измерений уровней транспортного шума как фактора риска для здоровья населения города Перми. В качестве объекта исследования был рассмотрен город Пермь – крупный краевой центр, характеризующийся большой загруженностью городской транспортной сети и особенностями застройки жилых кварталов. Жилая застройка характеризуется близостью расположения к дорогам жилых домов, детских садов, школ, вследствие чего жители таких районов могут попасть в зону акустического дискомфорта.

В рамках исследования была оценена центральная часть города Перми (участок, ограниченный с севера на юг улицами Окулова, Подгорная, шоссе Космонавтов, Революции, Островского; с запада на восток от площади Гайдара до Северной Дамбы). На исследуемом участке расположены жилые дома, объекты культурно-бытового назначения, большая зона отдыха горожан – эспланада и площадь перед театром и т.п. Общая площадь участка составляет приблизительно 10 кв. км. Участок характеризуется постоянным присутствием большого количества жителей и наличием крупных транспортных магистралей с высокой интенсивностью транспортных потоков.

В данном исследовании измерения эквивалентного и максимального уровней звука проводились с 09.00 до 18.00 часов в соответствии с ГОСТ 20444–85 «Шум. Транспортные потоки. Методы определения шумовой характеристики». Непосредственно шум от автотранспорта, трамваев и троллейбусов измеряли в точках, располагающихся на обочине на расстоянии 7,5 м от оси ближней к точке измерения полосы движения транспортных средств на высоте 1,5 м от уровня дорожного покрытия. Измерения проводили при хорошей погоде (отсутствие дождя, тумана, осадков) и скорости ветра не более 5 м/c. Время измерений составило от 10 до 30 мин в зависимости от количества прошедших за это время транспортных единиц: для автотранспорта – 200 ед, для троллейбусов и трамваев – 20 ед. Измерения проводились в 138 точках на пересечении центральных улиц города.

161

Измерения уровней шума проводились анализатором шума и вибрации «АССИСТЕНТ», изготовленным приборостроительной компанией «НТМ-Защита». Принимали во внимание, что предельно допустимыми уровнями шума (ПДУ) для дневного времени суток для эквивалентного уровня звука является уровень 55 дБА (Lэкв), для максимального уровня звука – 70 дБА (Lmax)1.

В результате инструментальных измерений были установлены средневзвешенные уровни шума. Полученные значения находились в диапазоне от 65,9 до 70,2 дБА для эквивалентного уровня звука и от 68,6 до 73,8 дБА для максимального уровня звука. Свыше половины (51 %) от общего числа контрольных точек характеризуются уровнем шума, превышающим 70 дБА, и 29 % – уровнем 65–70 дБА. Данные уровни шума при хроническом воздействии способны влиять на систему кровообращения. Уровни шума 60 дБА и менее, обнаруженные в 20 % от общего числа контрольных точек, способны вызывать нарушения в нервной системе.

В табл. 1 представлены возможные нарушения состояния здоровья на различных участках исследуемой территории (% точек), связанные с действием эквивалентного шума определенных пороговых уровней (по литературным данным).

1 СН 2.2.4/2.1.2.562 96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки. М., 1996.

162

Выявлено, что в зонах акустического дискомфорта с уровнем шума до 73,8 дБА расположена селитебная территория, на которой ориентировочно постоянно проживает около 200 000 человек. Наибольшей шумовой нагрузке подвергаются жители домов, расположенных на центральных улицах города (ул. Монастырская, ул. Ленина, ул. Петропавловская, ул. Большевистская, ул. Луначарского, ул. Куйбышева, ул. Попова, Комсомольский проспект) и их пересечениях.

Почасовая динамика шумовой ситуации центральной части города, находящейся в зоне шумового воздействия автотранспортных потоков, представлена в табл. 2.

Таблица 2

Почасовая динамика шумовой ситуации в центральной части г. Перми

Из данных таблицы следует, что среднее значение эквивалентного уровня звука за все время измерений составляет 68,93 дБА, среднее значение максимального уровня звука – 71,87 дБА.

Проведенные исследования показали, что население, проживающее в условиях крупного города, постоянно подвергается воздействию транспортного шума. В целом параметры измеренного шума во всех контрольных точках превышают уровни, при которых, по данным научной литературы, могут возникать негативные эффекты в состоянии здоровья населения, в том числе в отношении центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, органов слуха. Данное исследование доказывает актуальность проблемы шумового загрязнения крупных городов и обусловливает необходимость осуществления постоянного мониторинга акустической обстановки и внедрения шумозащитных мероприятий.

163

Список литературы

1.Буторина М.В., Иванов Н.И., Минина Н.Н. Проблема снижения шума, воздействующего на население // Защита населения от повышенного шумового воздействия: сб. докл. II Всерос. науч.-практ. конф.

смеждунар. участием; под ред. Н.И. Иванова. – СПб.: ИННОВА, 2014. – С. 36–66.

2.Иванов Н.И. Проблема повышенного шумового воздействия на население РФ // Защита населения от повышенного шумового воздействия: материалы всерос. науч-практ. конф., Санкт-Петербург, 21–22 марта

2006 г. / отв. ред. Н.И. Иванов. – СПб.: ИННОВА, 2006. – С. 17–26.

3.Acute effects of night-time noise exposure on blood pressure in populations living near airports / A.S. Haralabidis, K. Dimakopoulou, F. VignaTaglianti, M. Giampaolo, A. Borgini, M.-L. Dudley, G. Pershagen, G. Bluhm, D. Houthuijs, W. Babisch, M. Velonakis, K. Katsouyanni, L. Jarup // European Heart Journal. – 2008. – March. – Vol. 29, iss. 5. – P. 658–664.

Об авторах

Галкина Ольга Александровна (Пермь, Россия) – магистрант ка-

федры «Охрана окружающей среды», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсо-

мольский пр., 29; е-mail: galkina.perm@yandex.ru).

164

УДК 628.316.12

ОЦЕНКА ПРИМЕНИМОСТИ ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБРАЗЦОВ ГРАНУЛИРОВАННЫХ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ В СИСТЕМАХ ВОДОПОДГОТОВКИ И ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ ВОД

И.С. Глушанкова, А.С. Атанова, Е.Е. Гарибзянова, А.В. Мясникова, А.К. Шутова

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Россия

Представлены обобщенные результаты исследования наиболее важных физико-химических и сорбционных характеристик опытно-промыш- ленных характеристик гранулированных активных углей типа АГ-3, АГ-5, полученных из природного сырья на основе каменного угля марки «Т», предоставленных ОАО «Сорбент» (г. Пермь). Установлено, что исследуемые активные угли имеют бидисперсную пористую структуру и способны к сорбции как низкомолекулярных соединений, так и ассоциированных молекул, эмульгированных примесей. Проведенный эксперимент показал высокую эффективность использования АУ марок КАУ и АГ-3 для очистки воды от хлорорганических соединений.

Анализ полученных результатов позволяет оценить эффективность работы опытно-промышленных образцов АУ для использования в системах водоподготовки и очистке природных вод.

Ключевые слова: эффективность, очистка природных вод, гранулированные активные угли, сорбционная активность.

Практика очистки в системах водоподготовки и природных вод показывает, что часто достичь необходимого качества воды до нормативного уровня не представляется возможным без применения сорбционных технологий с применениемв качествесорбентовактивных углей (АУ) [1–3].

Гранулированные активные угли (ГАУ) находят широкое применение в водоподготовке как при подготовке воды на водоочистных станциях, так и для доочистки питьевой воды центрального водоснаб-

жения [4–7].

На одном из пермских предприятий, которое специализируется на производстве АУ различных марок, на пилотной установке были полу-

165

чены опытно-промышленные партии гранулированных активных углей типа АГ-3, АГ-5 на основе каменных углей марки «Т».

Эффективность очистки зависит прежде всего от технических, эксплуатационных характеристик, пористой структуры АУ, определяющей их сорбционную активность.

В лаборатории на базе кафедры охраны окружающей среды (ПНИПУ) для оценки эффективности работы углеродных сорбентов проведены комплексные экспериментальные исследования, включающие определение:

–основных физико-химических свойств образцов АУ, имеющих значение при выборе сорбента для очистки сточных вод (насыпная плотность, прочность, параметры пористой структуры, содержание общей и водорастворимой золы, рН водной вытяжки);

–сорбционной активности ГАУ в динамическом режиме с использованием воды из пермского водопровода с целью ее очистки от хлороформа и других органических примесей.

На первой стадии исследования определяли параметры пористой структуры на анализаторе сорбции газов NOVA 1200е фирмы Quanta-

chrome. Исследования физико-химических образцов АУ определяли по стандартным методикам, принятым в сорбционной технике: насыпная плотность по ГОСТ 16190-70, содержание золы по ГОСТ 55960-2014. Суммарный объем пор по влагоемкости в соответствии с ГОСТ 17219-71. Сорбционную активность образцов АУ характеризовали емкостью по йоду ГОСТ 6217-74 и по красителю метиленовому голубому ГОСТ 4453-74. Также определяли активность по парам бензола (методика, описанная Ю.Ю. Лурье) и катионообменную емкость АУ и др.

Проведенные исследования физико-химических и сорбционных показателей образцов ГАУ позволили установить высокое содержание золы АУ марок АГ-3 и АГ-5 и –14,2 и 12 % соответственно (при этом содержание водорастворимой золы составляет 4,2 и 2,2 %).

Известно, что сорбционная активность по йоду (диаметр молекулы йода 0,56 нм) позволяет оценить объем микропор, ответственный за адсорбционную емкость АУ в отношении молекул небольших размеров. Адсорбционная активность по МГ (размер молекулы МГ 1,7 нм) характеризует способность АУ к сорбции ПАВ, нефтепродуктов, коллоидных соединений [8–9].

Анализ полученных данных показал, что образцы ГАУ обладают высокой адсорбционной активностью по йоду и метиленовому голубо-

166

му, что свидетельствует о наличии бидисперсной пористой структуры в АУ, и способны к сорбции как низкомолекулярных соединений, так и ассоциированных молекул, эмульгированных примесей.

На второй стадии исследования проводили испытания по очистке воды от хлороформа на реальной воде пермского водопровода на АУ марок АГ-3, АГ-5 и КАУ в динамическом режиме в сорбционных колонках диаметром 10 мм (внутренний диаметр 8 мм) и высотой слоя сорбента 30–35 см, при этом объем слоя сорбента составлял 15–18 см3. Масса сорбента составляла 7,5 г, скорость фильтрации 3–5 м/час или 150–250 мл/час. Содержание хлороформа определялось на газовом хроматографе. В период исследований концентрация хлороформа

вводе составляла 70–90 мкг/л. Процесс очистки проводили до содержания хлороформа в фильтрате 50 мкг/л. По полученным данным строили выходные кривые сорбции и определяли динамическую емкость сорбентов.

Анализ полученных данных показал, что при сорбции хлороформа, эффективный диаметр молекулы которого составляет 0,46 нм, превалирующую роль играет не столько объем, сколько размер микропор. Установлена зависимость динамической емкости АУ, рассчитанная на единицу объема микропор, от размера микропор. Эта зависимость носит обратно пропорциональный характер: с уменьшением размера микропор сорбционная емкость углеродных материалов по хлороформу возрастает.

При извлечении микродоз хлороформа на сорбентах с различными размерами микропор наблюдается ситовой эффект: в порах, соизмеримых с молекулами хлороформа, сорбция протекает по объемному механизму,

вболее крупных порах молекулы могут адсорбироваться по полимолекулярному механизму, что приводит к снижениюемкости АУ.

Проведенный эксперимент показал высокую эффективность использования АУ марок КАУ и АГ-3 для очистки воды от хлорорганических соединений.

Часто возникает задача локальной очистки воды непосредственно из открытых источников. В этом случае также возможно использование АУ. Проведен эксперимент по возможности использования АУ марок АГ-3, АГ-3 и КАУ для локальной очистки природной воды от окрашенных и других органических примесей.

Для проведения испытаний была использована природная вода р. Кама(пробы воды отобраныв Кировском районе г. Перми, пос.Крым).

167

Для оценки эффективности очистки воды на АУ были выбраны следующие показатели: ПМО – перманганатная окисляемость (мгО/л) и цветность, ед. Цо. Показатели определяли по стандартным методикам, принятым в практике водоочистки. Состав исходной воды: ПМО – 14,2 мг/л, цветность – 80 Цо.

В процессе исследований определяли емкость АУ и ресурс слоя сорбента по объему очищенной воды до нормативных требований (ПМО – 5 мг/л, цветность – 10–20 Цо), а также дозу АУ, необходимую для очистки 2 л воды.

Результаты проведенных испытаний показывают, что наибольшей сорбционной активностью обладает АУ марки АГ-5, минимальная доза для очистки 1 литра воды составляет 1,75 г. Выявлена линейная зависимость сорбционной емкости от размера микропор. Для очистки от гуминовых соединений целесообразно использовать крупнопористые углеродные сорбенты.

Выводы

Проведенные испытания позволили оценить эффективность использования опытно-промышленных образцов ГАУ – АГ-3, АГ-5 и КАУ в технологиях очистки природных и сточных вод и определить требования к их пористой структуре и физико-химическим характеристикам. Установлена зависимость сорбционной емкости ГАУ – АГ-3 и АГ-5 от объема и размера микропор.

При испытаниях образцов ГАУ для очистки природной воды, содержащей окрашенные гуминовые соединения, выявлена линейная зависимость сорбционной емкости от размера микропор. Для очистки от гуминовых соединений целесообразно использовать крупнопористые углеродные сорбенты.

Объекты испытания опытно-промышленных образцов ГАУ – АГ-3 и АГ-5 – могут быть рекомендованы для использования в очистке природных вод и в водоподготовке для извлечения хлорсодержащих органических соединений.

Список литературы

1.Кинле Х., Бадер Э. Активные угли и их промышленное приме-

нение. – Л.: Химия, 1984. – 216 с.

2.Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении / А.М. Когановский, Н.А. Клименко, Т.М. Левченко [и др.]. –

М.: Химия, 1983. – 288 с.

168

3.СмирновА.Д. Сорбционнаяочисткаводы. – Л.: Химия, 1990. – 176 с.

4.Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. – М., 1984. – 592 с.

5.Рябчиков Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. – М.: ДеЛи принт, 2004. – 167 с.

6.Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод: учеб. пособие. – М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2009. – 760 с.

7.Маликов И.Н., Кураков Ю.Н., Свиридова А.Н. Углеродные сорбенты в промышленности//Современные тенденции развития науки

итехнологий. – 2015. – № 6. – С. 74–78.

8.Когановский А.М. Адсорбция и ионный обмен в процессах водоподготовки и очистки сточных вод. – Киев: Наук. думка, 1983. – 240 с.

9.Яковлев В.С. Хранение нефтепродуктов. Проблемы защиты окружающей среды. – М.: Химия, 1987. – 152 с.

Об авторах

Глушанкова Ирина Самуиловна (Пермь, Россия) – доктор техни-

ческих наук, профессор кафедры «Охрана окружающей среды», Пермский национальный исследовательский политехнический университет, (614999, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: irina_chem@mail.ru).

Атанова Анна Сергеевна (Пермь, Россия) – аспирантка кафедры «Охрана окружающей среды», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614999, г. Пермь, Комсомоль-

ский пр., 29; e-mail: atanovaas@yandex.ru).

Гарибзянова Екатерина Емельяновна (Пермь, Россия) – магист-

рант кафедры «Охрана окружающей среды», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614999, г. Пермь,

Комсомольский пр., 29; e-mail: garibzyanova.ekaterina@gmail.com).

Мясникова Анна Владимировна (Пермь, Россия) – магистрант кафедры «Охрана окружающей среды», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614999, г. Пермь,

Комсомольский пр., 29; e-mail: m1k1@bk.ru).

Шутова Анастасия Константиновна (Пермь, Россия) – магист-

рант кафедры «Охрана окружающей среды», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614999, г. Пермь,

Комсомольский пр., 29; e-mail: ak.shutova@mail.ru).

169

УДК: 628.16.094.3

ПРИМЕНЕНИЕ РЕАГЕНТНОГО МЕТОДА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ПРОИЗВОДСТВА

ФТОРИСТЫХ СОЛЕЙ ОТ ИОНОВ АММОНИЯ

С.Ф. Давлетова, Е.Н. Бессонова, И.С. Глушанкова

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Россия

Представлены результаты исследования по реагентной очистке кислых сточных вод производства фтористых солей от ионов NH4+. Установлена возможность очистки сточных вод окислительными методами с использованием в качестве окислителя раствора гипохлорита натрия, определено оптимальное соотношение реагентов.

Ключевые слова: аммонийсодержащие сточные воды, реагентная очистка производство фтористых солей.

Значительное разнообразие соединений фтора, их свойства и реакционная способность находят в современной промышленности широкое применение, что обусловливает активное развитие химических предприятий по производству фтористых солей. В зависимости от ассортимента производимой продукции сточные воды указанных пред-

приятий могут содержать значительное количество загрязняющих веществ, в том числе ионы PO43–, SO42–, Cl–, NH4+ и др.

Традиционным методом очистки промышленных сточных вод на общезаводских очистных сооружениях является их нейтрализация известковым молоком. При этом процессы нейтрализации протекают согласно следующим реакциям:

CaO + 2F– + H2O → CaF2↓+ 2OH–

3CaO + 2PO43– + 3H2O → Ca3(PO4)2↓+ 6OH–

CaO + SO42– + H2O → CaSO4↓+ 2OH–

Как видно, нейтрализация известковым молоком не обеспечивает очистку сточных вод от ионов аммония. Согласно Приказу Росрыбо-

ловства от 18.01.2010 № 20 и СанПиН 2.1.5.980-00 ПДК ионов NH4+

в водных объектах рыбохозяйственного назначения составляет 0,5 мг/дм3,

170