Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе

однако при производстве аммонийных солей содержание ионов NH4+ в сточных водах может составлять более 20 мг/дм3, что значительно превышает значения ПДК. Такие особенности, как многокомпонентный состав, высокая минерализация, а также значительные колебания рН усложняют задачу очистки сточных вод до нормативных значений от загрязнителей, в том числе от ионов NH4+.

Всвязи с этим необходим поиск эффективных методов очистки

промышленных сточных вод производства фтористых солей от ионов NH4+ до нормативных значений.

Вкачестве одного из методов очистки сточных вод был выбран окислительный реагентный метод, нашедший применение в практике очистки производственных сточных вод [1–4]. В этом методе аммонийный азот окисляется гипохлоритом натрия или кальция до азота. Реакции, протекающие при этом, могут быть показаны следующим образом (в зависимости от рН):

2 NH4+ + 3ClO– + 6H+ → N2 + 8H+ + 3Cl– +3H2O

2 NH4+ + 3ClO– + 2ОН– → N2 + 5Cl– +5H2O

Нами был проведен ряд экспериментов по исследованию возможности применения окислительных методов очистки с использованием в качестве окислителя раствора гипохлорита натрия, определению оптимальных дозы реагента идлительностиобработки.

Исследования проводили на модельных растворах с содержанием ионов аммония 5, 10 и 15 мг/л, приготовленных с использованием сточной воды предприятия по производству фтористых солей. В качестве окислителя использовали раствор гипохлорита натрия с концентрацией активного хлора 1,42 г/л, полученный при разбавлении хлорсодержащего продукта «Белизна».

Входе экспериментов определялось оптимальное массовое соотношение NH4+:ClO–, рН сточной воды.

Вэкспериментах к 100 мл модельного раствора добавляли необхо-

димый объем раствора гипохлорита натрия для получения массовых соотношений NH4+:ClO– 1:4, 1:6 и 1:8. При обработке раствора в ще-

лочной среде коррекцию рН проводили добавлением к модельному раствору 4 н раствора гидроксида натрия. Продолжительность обработки составляла 60 мин.

В обработанных растворах определялось содержание ионов аммония по ПНД Ф 14.1:2.1-95 «Количественный химический анализ вод.

171

Методика выполнения измерений массовой концентрации ионов аммония в природных и сточных водах фотометрическим методом с реактивом Несслера».

Результаты исследований представлены в на рис. 1–3.

Рис. 1. Концентрации ионов аммония после применения реагентной очистки (модельный раствор содержал 5 мг/дм3 NH4+)

Рис. 2. Концентрации ионов аммония после применения реагентной очистки (модельный раствор содержал 10 мг/дм3 NH4+)

Рис. 3. Концентрации ионов аммония после применения реагентной очистки (модельный раствор содержал 15 мг/дм3 NH4+)

172

Таким образом, установлено, что процесс очистки производственных кислых вод наиболее эффективно протекает в слабощелочной среде. При низкой концентрации ионов аммония (5 мг/л) степень очистки до ПДК достигается при массовом соотношении NH4+:ClO– = 1:4, что соответствует эквивалентному, при концентрации ионов аммония 10,15 мг/л оптимальное массовое соотношение NH4+:ClO– составляет 1:6 (избыток по отношению к эквивалентному соотношению – 30 %).

Список литературы

1.Лобанов С.А., Пойлов В.З., Софронова А.В. Очистка сточных вод от ионов аммония методом окисления // Журнал прикладной химии. – 2006. – Т. 79, № 10. – С. 1638–1641.

2.Пат. 2253626 Российская Федерация, МПК7 C02F1/76, C02F1/76, C02F101: 16. Способ очистки сточных вод от ионов аммония / Пойлов В.З.,

Коноплев Е.В., Тимаков М.В., Софронова А.В., Лобанов С.А. Заявл. 2003137269/15; опубл. 24.12.2003.

3.Кудрявский Ю.П. Особенности химических процессов обезвреживания аммонийсодержащих растворов и сточных вод гипохлоритными пульпами, образующимися при очистке отходящих газов от хлора известковым молоком // Современные наукоемкие технологии. – 2008. –

№1. – C. 15–19.

4.Кудрявский Ю.П. Обезвреживание аммонийсодержащих отходов // Цветная металлургия. – 1997. – № 8–9. – С. 46–48.

Об авторах

Давлетова Сюзанна Фидаилевна (Пермь, Россия) – студентка,

Пермский национальный исследовательский политехнический уни-

верситет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: tatarkus@ yandex.ru).

Бессонова Елена Николаевна (Пермь, Россия) – ассистент кафедры «Охрана окружающей среды», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомоль-

ский пр., 29; e-mail: el-81@yandex.ru).

Глушанкова Ирина Самуиловна (Пермь, Россия) – профессор кафедры «Охрана окружающей среды», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Ком-

сомольский пр., 29; e-mail: irina_chem@mail.ru).

173

УДК 676.08: 628.35

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Ю.М. Залевская, Е.С. Белик

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Россия

Выделены специфические особенности очистки сточных вод целлю- лозно-бумажных предприятий. Рассмотрена схема биологической очистки сточных вод. Представлена характеристика препаратов, предназначенных для очистки сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности.

Ключевые слова: целлюлозно-бумажная промышленность, биологические препараты, сточные воды, органическое загрязнение, система очистки стоков, трудноокисляемые органические вещества.

Целлюлозно-бумажная промышленность (ЦБП) является ведущей отраслью лесной индустрии и объединяет технологические процессы получения целлюлозы, изготовления картона, бумаги и бумажнокартонных изделий. При получении целлюлозы и производстве бумаги на предприятиях ЦБП образуется большой объем сточных вод.

Как правило, загрязнители в сточных водах на 90 % состоят из органических веществ и на 10 % – из неорганических. В образовавшихся сточных водах высокое содержание, моно- и полисахаридов, а также продуктов распада сахаров, кроме того, в них определяются частицы смол, белков, уксусной кислоты [1]. Все это отражается на качественных характеристиках вод, которые чаще всего не соответствуют принятым нормативам.

Традиционная схема очистки сточных вод предприятий целлюлоз- но-бумажной отрасли не позволяет решить проблему. Для интенсификации очистки сточных вод ЦБП используют биологические препараты, которые различны по составу, диапазону действия, эффективности и стоимости.

При разработке эффективной системы очистки сточных вод важно учесть определенные специфические особенности целлюлозно-бумаж- ной промышленности. К таковым относятся наличие в стоках волокни-

174

стых примесей, легко и труноокисляемых органических соединений, а также повышенная температура сточных вод [2].

Волокна, собирающие на своей поверхности газы и органические молекулы крупного размера, усложняют промывку, меняют состав волокнистых примесей. Эти явления могут привести к образованию слизеобразующих микроорганизмов.

Трудноокисляемая органика практически не поддается стандартной системе очистки, поэтому возникает необходимость создания комбинированных методов очистки либо специальных консорциумов микроорганизмов.

На рисунке представлена схема очистки стоков целлюлозно-бумаж- ного производства в аэротенках. Схема включает следующие этапы очистки: осветление сточной воды в первичном отстойнике, усреднение реакции среды и отдувку токсичных газов, нейтрализация и добавка солей азота ифосфара, биооксисление в аэротенке, осаждение активного ила во вторичномотстойнике, регенерацияактивногоилаивозвратеговаэротенк.

Первая фаза биологического окисления – сорбция органического вещества. Осуществляется в аэротенке в момент смешивания сточной воды с активным илом. Здесь же начинается вторая фаза – окисление сорбированного органического вещества. Полное завершение этой фазы и восстановление сорбционной способности активного ила происходят в регенераторе при продувке ила воздухом [3].

Рис. Схема биологической очистки сточных вод целлюлозно-бумажного комбината: 1 – первичный отстойник; 2 – усреднитель; 3 – преаэратор; 4 – аэротенк; 5 – регенератор; 6 – вторичный отстойник

175

Описанная система биологической очистки очень популярна, но в настоящее время в связи с широким применением различных химических соединений, модифицированных продуктов (модифицированный крахмал), используемых для ускорения процесса и усовершенствования качества продукции, недостаточно эффективна, так как образуются трудноразлагаемыеорганические соединения [4].

Решением возникшей проблемы активно занимаются зарубежные производители и успешно используют свою продукцию. В рамках нашей работы мы ознакомились с наиболее популярными в мире биологическими препаратами, направленными на устранение органического загрязнения в очищенных сточных водах ЦБП [5] (таблица).

Характеристика биопрепаратов, применяемых для очистки сточных вод целлюлозно-бумажных предприятий

176

Окончание таблицы

Исходя из многообразия представленных на рынке биопрепаратов для очистки сточных вод ЦБП при выборе необходимо ориентироваться на степень загрязненности стоков, необходимую степень очистки, а также материальные возможности предприятия. Рассмотренные биопрепараты нашли успешное применение в странах Европы, Америке, но менее активно применяются в Российской Федерации в связи с высокой стоимостью продукции, а также затратами на транспортировку. Для решения данной проблемы необходимо разрабатывать отечественные биопрепараты для очистки сточных вод предприятий целлюлознобумажного комплекса.

Список литературы

1.Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник. Т. 2. – Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 2003. – 884 с.

2.Комарова Л.Ф., Полетаева М.А. Использование воды на предприятиях и очистка сточных вод в различных отраслях промышленности: учеб. пособие. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2010. – 174 с.

177

3.Вольф И.В., Ткаченко Н.И. Химия и микробиология природных и сточныхвод: учеб. пособ. длястудвузов. – Л.: Изд-воЛГУ, 1973. – 238 с.

4.Ливен И. Модифицированные крахмалы и их влияние на состав сточной воды. [Электронный ресурс]. – URL: https: //nomitech.ru/arti- cles-and-blog/modifitsirovannye_krakhmaly_i_ikh_vliyanie_na_sostav_stoch- noy_vody/ (дата обращения: 30.01.2016).

5.Иванов A.А., Матросова Л.Е., Тремасов М.Я. Биопрепарат для обезвреживания и очистки сточных вод // Достижения науки и техники АПК. – 2012. – № 3. – С. 83–84.

Об авторах

Залевская Юлия Михайловна (Пермь, Россия) – магистрант ка-

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

мольский пр., 29; e-mail: ylia_15@list.ru).

Белик Екатерина Сергеевна (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Охрана окружающей среды», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990,

г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: zhdanova-08@mail.ru).

178

УДК 621.1: 629.7.036.5

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОГНЕВЫХ СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЯХ ЭНЕРГОНАСЫЩЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Н.Ю. Карпова, Г.М. Батракова

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Россия

Разработаны методические рекомендации, позволяющие проводить детальные расчеты уровней загрязнения атмосферного воздуха от выбросов загрязняющих веществ при испытании энергонасыщенных материалов на стенде с горизонтальной аэродинамической трубой. Данные расчеты дают возможность объективно оценить выполнение требований по обеспечению экологической безопасности данного процесса.

Ключевые слова: энергонасыщенные материалы, испытательный стенд, моделируемые источники, выбросы, загрязняющие вещества, сани- тарно-защитная зона, приземная концентрация.

Впроцессе разработки и производства энергонасыщенных материалов для подтверждения расчетных характеристик изделий (тяга, скорость, импульс) проводятся стендовые испытания, которые сопровождаются выбросами загрязняющих веществ в атмосферу [1, 2].

ВРФ проектный уровень загрязнения атмосферного воздуха определяется путем моделирования приземных концентраций загрязняющих веществ от выбросов организованных источников. Разрешительный документ «Проект допустимых выбросов» основан на расчетах по методике ОНД-86 «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий». По этой методике производится расчет пространственного распределения максимальных разовых приземных концентраций вредных веществ

ватмосферном воздухе на расстояниях не более 100 км от организованного источника выбросов с учетом метеорологических условий, сопутствующих рассеиванию [3].

Вто же время для некоторых видов организованных источников выбросов загрязняющих веществ определение уровня загрязнения по ОНД-86 затруднительно или не представляется возможным. Так, на-

179

пример, при испытаниях изделий на стенде с горизонтальной аэродинамической трубой не учитываются технологические особенности испытательного стенда и двухстадийность выбросов (кратковременный выброс при работе изделия и последующий длительный выброс при продувке пространства горизонтальной аэродинамической трубы в вентиляционном режиме) [1, 2].

Для определения приземной концентрации загрязняющих веществ нами совместно с ГГО им. А.И. Воейкова разработаны дополнительные методические рекомендации к ОНД-86 по расчету рассеивания выбросов с использованием существующих программ для стенда с горизонтальной аэродинамической трубой.

Разработанная расчетная схема направлена на адаптацию условий выброса загрязняющих веществ из рассматриваемого источника к расчетной схеме ОНД-86. Результаты расчетов и пространственного распределения максимальных разовых (средних за 20 мин) приземных концентраций загрязняющих веществ (С, мг/м3) в атмосферном воздухе учитывают климатические условия рассеивания атмосферных примесей, в том числе неблагоприятные метеорологические условия.

При расчетах принимались характеристики источника выбросов:

♦продолжительность стадии работы двигателя (tр, с);

♦продолжительность стадии вентиляции (tв, с);

♦суммарное количество тепла, выбрасываемое с газовой струей

вгоризонтальную трубу за время tр (Q С0 , МДж);

♦суммарная масса (где i = 1, 2,…) выбросов каждого (i-го) загрязняющего вещества за время tр, (m i0 , кг);

♦коэффициент αр, которым задается доля от суммарной массы выбросов в атмосферу загрязняющего вещества, соответствующая стадии работы двигателя.

Методология расчета пространственного распределения максимальных разовых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе с учетом выбросов по стадиям работы двигателя и вентиляции горизонтальной аэродинамической трубы заключается в следующем. При расчете приземных концентраций, формируемых выбросами от стенда, заданы параметры выброса моделируемых источников МИ-1 (характеризует вклад в загрязнение атмосферы выбросов, соответствующих стадий работы двигателя) и МИ-2 (выбросы на стадии вентиляции). Оба источника относятся к точечному выбросу с едиными параметрами высоты источника (Н, м) эффективного диаметра (Dэ, м)

180