3235
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
ЭКОЛОГИЯ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС.
УРБАНИСТИКА
Материалы
ХIV Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых
(с международным участием)
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2016
УДК 504.06+711 Э40
Представлены результаты исследований аспирантов, молодых ученых и студентов в области экологии, строительства дорог и транспортных сооружений, транспорта и смежных наук: химии, биологии, медицины, промышленности и сельского хозяйства.
Редакционная коллегия:
М.Ю. Петухов, канд. техн. наук, доцент М.Ю. Петухов – (гл. и отв. редактор;)
Я.И. Вайсман, д-р мед. наук, профессор Я.И. Вайсман;
Б.С. Юшков, канд. техн. наук, профессор Б.С. Юшков; К.Г. Пугин, канд. техн. наук, доцент К.Г. Пугин; Т.И. Мальцева – (отв. секретарь); А.А. Горбунов – (отв. за проведение конференции).
УДК 504.06+711
ISBN 978-5-398-01708-3 |
© ПНИПУ, 2016 |
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Ю.М. Залевская, Е.С. Белик |
|
Адаптация микроорганизмов активного ила |
|
к трудноокисляемым органическим соединениям ............................. |
4 |
К.А. Злобина, Е.С. Белик |
|
Способы очистки природных вод от нефти и нефтепродуктов ........ |
9 |
Д.О. Сабиров, Е.В. Калинина |
|
Способы обращения с твердыми отходами калийной отрасли ....... |
16 |
А.В. Мясникова, А.К. Шутова, И.С. Глушанкова |
|
Применение отходов производства графитовой фольги на основе |
|
терморасширенного графита для очистки сточных вод .................. |
23 |
М.А. Идогова, А.М. Бургонутдинов |
|
Назначение мероприятий по повышению безопасности |
|
участников дорожного движения....................................................... |
29 |
А.Н. Клоян, А.М. Бургонутдинов |
|
Кольцевые развязки как элемент повышения безопасности |
|
дорожного движения транспортного узла......................................... |
35 |
Д.А. Хасанов, Л.С. Щепетева, С.С. Семенов |
|
Проблемы обеспечения отвода поверхностных вод в городских |
|
условиях с неразвитой сетью дождевой канализации...................... |
43 |
А.С. Прокопец, И.Л. Бартоломей |
|
Способы строительства автомобильных дорог |
|
на торфяных грунтах ........................................................................... |
48 |
3
УДК 676.088:628.355.2
Ю.М. Залевская, Е.С. Белик
АДАПТАЦИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ АКТИВНОГО ИЛА К ТРУДНООКИСЛЯЕМЫМ ОРГАНИЧЕСКИМ СОЕДИНЕНИЯМ
Определены основные физико-химические показатели сточной воды целлюлозно-бумажной промышленности, поступающей на биологические очистные сооружения. Проведены экспериментальные исследования по адаптации микроорганизмов активного ила к трудноокисляемым органическим соединениям.
Ключевые слова: сточные воды, целлюлозно-бумажная промышленность, биологическая очистка, активный ил, гидробиологические исследования, гидрохимические исследования, адаптация.
Yu.M. Zalevskaya, E.S. Belik
THE MICROORGANISMS OF ACTIVATED SLUDGE TO FROM HARDLY OXIDIZED ORGANIC COMPOUNDS OF ADAPTATION
The main physical and chemical indicators of wastewater pulp and paper industry entering the biological treatment plant. The experimental study on the adaptation of the activated sludge microorganisms to difficult-organic compounds.
Keywords: wastewater, pulp and paper industry, biological treatment, activated sludge, hydrobiological studies, hydrochemical studies, adaptation.
На территории Российской Федерации действуют около 270 предприятий целлюлозно-бумажной промышленности (ЦБП), которые поделены на три экономических района:
1.Северный – Карелия и Архангельская область.
2.Уральский – Пермская и Свердловская область.
3.Волго-Вятский – республика Мари Эл и Нижегородская область. Целлюлозно-бумажная промышленность отличается своей спе-
цификой, и помимо положительных компонентов несет в себе серьезное давление на окружающую среду. Для получения 1 тонны продукции на ЦБП требуется 350 м3 воды, которая не может быть очищена до установленных нормативных требований. Удельные затраты воды на
4
технологические нужды предприятия колеблются в широком диапазоне, так как зависимы от качества и ассортимента производимой продукции. В целом ЦБП ежесуточно расходует около 9,2 млн м3 воды. Кроме того, целлюлозно-бумажная промышленность характеризуется большими объемами образования сточных вод. Например, на тонну картона и бумаги, вырабатываемых из неотбеленной целлюлозы, образуется 10–50 м3 сточных вод, но объем образующихся сточных вод увеличится в 15 раз, если использовать вместо неотбеленной целлюлозы отбеленную.
ЦБП использует для своих нужд различные химикаты, которые частично попадают в производственные сточные воды. Степень загрязнения сточных вод зависит от вида вырабатываемой продукции, мощности предприятия, совершенства технологического процесса и схемы производства. Спуск неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности в водоемы, особенно в маловодные реки, непроточные озера и водохранилища, ведет к сильному их загрязнению.
Для очистки сточных вод широко применяется биологический метод, протекающий в аэротенках, где с помощью активного ила происходит интенсивное биохимическое окисление загрязняющих органических веществ. Биологическая очистка сточных вод получила большое распространение и сохраняет перспективу благодаря своей эффективности и универсальности.
На сегодняшний день традиционная схема очистки производственных сточных вод ЦБП сопровождается рядом проблем, а именно: значительным колебанием концентраций исходных загрязняющих веществ, а также наличием трудноокисляемых и токсичных соединений [1]. В табл. 1 представлены средние значения общего стока ЦБК при сульфитном и сульфатном способе варки целлюлозы и нормативно допустимые значения к составу и свойствам сбрасываемых в реку вод предприятием ЦБК.
Ужесточение нормативов к качеству сточных вод, сбрасываемых в водные объекты, требует от предприятий принятия мер по повышению эффективности очистки сточных вод.
Трудноокисляемая органика, поступающая со сточной водой на биологические очистные сооружения, затрудняет процесс очистки, а также вызывает вспухание активного ила. При очистке таких вод
5
в аэротенках гидробиологические и гидрохимические характеристики ила не отвечают необходимым требованиям, что говорит о малой эффективности процесса очистки.
Т а б л и ц а 1
Сравнительная характеристика загрязненных сточных вод ЦБК к нормативно допустимым значениям к составу стоков, сбрасываемых в водный объект
|
Общий сток при |
Общий сток при |
Нормативно допустимые |
|
Показатели |
сульфитном |
сульфатном |
значения к составу и свой- |
|
способе варки |
способе варки |
ствам сбрасываемых в реку |
||
|
||||
|
целлюлозы |
целлюлозы |
вод предприятием ЦБК [2] |
|
рН |
4,1–6,3 |
7,0–10,5 |
6,5–8,5 |
|
Взвешенные |
|
|
|
|
вещества, |
80–250 |
80–380 |
0,25 |
|
мг/дм3 |
|
|
|
|
БПК, мг О2 /дм3 |
40–150 |
100–250 |
3,0 |
|
ХПК, мг/дм3 |
– |
450–1800 |
15 |
|
Запах |
щелока |
меркаптан |
отсутствие |
Для интенсификации биологической очистки на предприятии в первую очередь необходимо контролировать основные абиотические факторы, которые воздействуют на ил и определяют его удовлетворительную работу: температуру, концентрацию водородных ионов (рН), наличие биогенных веществ, содержание кислорода и т.д. [4].
Цель нашей работы – провести экспериментальные исследования по адаптации активного ила к трудноокислямым органическим соединениям, создавая благоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов активного ила.
Проведена серия лабораторных экспериментов по адаптации активного ила к трудноокислямым органическим соединениям. В ходе эксперимента определяли ХПК (согласно ПНД Ф 14.1:2.100-97. Мето-
дика выполнения измерений химического потребления кислорода в пробах природных и очищенных сточных вод титриметрическим методом), БПК (согласно МВИ 224.01.17.133./2009. Методика выполнения измерений биохимического потребления кислорода в природных и сточных водах по изменению давления газовой фазы (манометриче-
ский метод)), а также взвешенные вещества (согласно ПНДФ
14.1:2:4.254-2009. Методика измерений массовых концентраций взве-
6
шенных веществ и прокаленных взвешенных веществ в пробах питьевых, природных и сточных вод гравиметрическим методом). В исход-
ной сточной воде, используемой для эксперимента, ХПК составило 886 ± 26 мг/дм3, БПК5 – 250 ± 15 мг О2/дм3, содержание взвешенных веществ – 240 ± 10 мг/дм3.
Выявлены основные контролируемые показатели состояния активного ила, установлена периодичность контроля, обозначены оптимальные значения по каждому из показателей. Результаты исследования приведены в табл. 2.
Т а б л и ц а 2
Результаты эксперимента по адаптации активного ила к трудноокисляемым органическим соединениям
Показатель |
Перио- |
Оптимальное |
Результаты |
|
дичность |
значение [4] |
|||
|
|
|||
Контролируемые показатели |
|
|||
Температура, °С |
|
16–23 |
18 ± 2 |
|
рН |
Ежеднев- |
6,5–7,8 |
6,5 ± 0,2 |
|
Биогенные элементы |
|
|
||
но |
100:5:1 |
100:5:1 |
||
(БПК пол.: N : Р) |
||||
|
|
|
||
Концентрация кислорода, мг/л |
|
1,0–2,0 |
1,4 ± 0,3 |
|
Гидрохимический контроль |
|
|||
Концентрация активного ила по |
|
12–15 |
14 ± 2 |
|
объему, мл |
|
|||
2 раза в |
|
|
||
Концентрация активного ила по |
|
|
||
неделю |
1,5–2,5 |
2,04 ± 0,5 |
||
массе, г |
||||
|
|
|
||
Иловый индекс, мл/г |
|
80–120 |
101 ± 4 |
|
Гидробиологический контроль |
|
|||
Скорость оседания хлопка |
|
высокая |
высокая |
|
Цвет |
|
буро- |
буро- |
|
|
1 раз в |
коричневый |
коричневый |
|
Характер воды над осевшим илом |
неделю |
прозрачная |
прозрачная |
|
Запах |
|
болотный |
болотный |
|
Гидробионты |
|
>25 видов |
22 ± 5 |
|
Гидробиологические и гидрохимические показатели активного ила периодически изменялись. Высокая нагрузка на ил по органическим соединениям, недостаток биогенных элементов привели к вспуханию ила. С целью ликвидации вспухания активного ила была снижена нагрузка на ил и предусмотрена система дозирования азота и фосфора.
7
На основании проведенного эксперимента можно сделать следующий вывод: гидробиологические и гидрохимические показатели объекта исследования находятся в пределах оптимальных значений по всем контролируемым параметрам, что свидетельствует об адаптации активного ила к трудноокисляемым органическим соединениям.
Список литературы
1.Т.А. Зайцева, Л.В. Рудакова, Е.С. Белик. Биохимические методы переработки техногенных отходов: учеб. пособие: в 2 ч. – Ч. 1. Биологическая очистка сточных вод в аэротенках. Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2015. – 226 с.
2.Трофимович Е.М., Креймер М.А., Турбинский В.В. Значение гигиены воды в территориальном и экономическом планировании // Вестник Сибирского государственного университета геосистем и технологий. – Новосибирск: Изд-во: Сибир. гос. ун-та геосистем и технологий. – 2015. – Вып. 4 (32).
3.Зайцева Т.А., Рудакова Л.В. Микробиология и биотехнология: лаб. практикум. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2011. – 76 с.
4.Рекомендации по проведению гидробиологического контроля на сооружениях биологической очистки с аэротенками: метод. пособие. – Пермь, ОГУ «Аналитический центр», 2004.
Об авторах
Залевская Юлия Михайловна – магистр кафедры Охраны ок-
ружающей среды, Пермский национальный исследовательский поли-
технический университет, e-mail: ylia_15@list.ru.
Белик Екатерина Сергеевна – кандидат технических наук, доцент кафедры Охраны окружающей среды, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, e-mail: zhdanova08@mail.ru.
8
УДК 504.4.064.2:606+504.4.05:622.323
К.А. Злобина, Е.С. Белик
СПОСОБЫ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ ВОД ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ
Представлены данные по нефтедобыче и объемам загрязнения природных объектов нефтью и нефтепродуктами. Выявлены основные источники попадания нефтяных углеводородов в природные экосистемы. Описано влияние нефти и нефтепродуктов на водную среду. Охарактеризованы основные методы очистки природной воды от нефти и нефтепродуктов. Произведена сравнительная характеристика используемых методов очистки воды от нефти и нефтепродуктов. Изложены данные экспериментальных исследований по получению биосорбента для очистки воды от нефти и нефтепродуктов.
Ключевые слова: нефть, нефтепродукты, биосорбент, носитель, углеводородокисляющие микроорганизмы.
K.A. Zlobina, E.S. Belik
METHODS FOR TREATING NATURAL WATER FROM OIL
The data on volumes of oil and pollution of natural objects of oil and oil products. The basic sources of getting petroleum hydrocarbons in natural ecosystems. It describes the impact of oil and petroleum products in the aquatic environment. It describes the main methods of purification of natural water from oil and oil products. The comparative characteristic of used water treatment methods of oil and oil products. It noted the main advantages and disadvantages of the use of biotechnological methods in the process of oily water treatment. We set out experimental studies to obtain biosorbent to purify water from oil and oil products.
Keywords: oil, oil products, biosorbent, medium hydrocarbon-oxidizing microorganisms.
Объемы добычи нефти ежегодно увеличиваются. По данным «Интерфакс» на 2015 год в России нефтедобыча составила 534,081 млн тонн. При добыче, хранении, транспортировке и переработке нефти и нефтепродуктов (ННП) возникают аварийные ситуации, а также технологические потери, в результате чего происходит загрязнение окружающей природной среды, в том числе и водных объектов [1, 2].
9
В мировой океан ежегодно попадает около 10 млн т нефти и нефтепродуктов. Основными путями попадания нефти и нефтепродуктов в мировой океан являются сброс в океан промывочных и балластных вод с танкеров (23 %) и вынос реками (28 %), также значимая часть нефтепродуктов сбрасывается в портах и припортных акваториях (17 %), со сточными водами (10 %), осадками, содержащими нефть
инефтепродукты (10 %); вследствие аварий нефтяных танкеров и буровых платформ (6 %), и лишь небольшая часть попадает в мировой океан с ливневыми водами (5 %) и при бурении на шельфе (1 %) [2].
Нефть является продуктом длительного распада. В виду того, что нефть имеет характерные ей физико-химические свойства, она не растворяется в воде, так как намного ее легче. В результате аварийного разлива нефти вода моментально покрывается плотным поверхностным слоем нефтепродуктов, что препятствует тем самым поступлению кислорода. В результате нехватки кислорода в воде нарушается процесс фотосинтеза. Аварийный разлив нефти ведет к таким процессам, как испарение летучих веществ из нефтяной пленки в атмосферный воздух, вследствие чего происходит оседание тяжелых фракций нефти
инефтепродуктов (ННП) на дно водоема, а остальные вещества подвергаются процессу окисления в воде [3, 4]. В естественных природных условиях нефть и нефтепродукты разлагаются полностью в течение периода в несколько лет, нанося огромный вред окружающей природной среде. Для полного восстановления загрязненного нефтью водоема необходимо максимально очистить воду от нефти В этой связи актуальным является поиск эффективных способов очистки воды от нефти и нефтепродуктов.
Для сбора и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов применяют множество способов, выбор конкретного из них зависит от объема разлившейся нефти, погодных условий, толщины нефтяной пленки, вида водного объекта, глубины акватории. Для удаления нефтяной пленки с поверхности воды используют следующие способы: механические, термические, физико-химические и биотехнологические. В таблице представлена сравнительная характеристика используемых методов очистки воды от нефти и нефтепродуктов.
Существующие методы очистки воды от нефти и нефтепродуктов по своим характерным свойствам имеют как преимущества, так и недостатки. Например, механический метод очистки заключается в
10