1279
.pdfЭто значительно увеличивает стоимость очистных сооружений из-за дороговизны материалов и оборудования.
Сложившаяся экономическая ситуация в стране и регионах приводит к невозможности обеспечения нормативной очистки поверхностных сточных вод по традиционным схемам. По этой причине на сегодняшний день очистке подвергается не более 10 % поверхностных сточных вод, организованно отводимых с городских территорий [4].
Хорошей альтернативой традиционным системам очистки поверхностных сточных вод являются биоинженерные сооружения, работа которых основана на естественных способностях биологических объектов к очистке – биоремедиации. Суть этих технологий заключается в использовании биохимического потенциала аборигенных, адаптированных или модифицированных биологических систем для очистки вод, грунтов и атмосферы. В качестве агентов биоремедиации чаще всего выступают микроорганизмы, растения, грибы и водоросли. При ремедиации загрязненных объектов могут проходить процессы экстракции, стабилизации и деградации веществ. В отличие от промышленной биотехнологии, где имеется возможность выдерживать все параметры технологического процесса, биоремедиация, как правило, осуществляется в буквальном смысле этого слова в открытой системе, т.е. в окружающей среде.
Применение биотехнологий позволяет проводить глубокую очистку сточных вод при относительно невысоких капитальных и эксплуатационных затратах
Широкое распространение получил способ очистки на биологических прудах, ботанических площадках и других сооружениях, использующих высшую водную растительность (ВВР) [5]. Они органично вписываются в городскую среду и имеют значительно меньшую стоимость строительства и эксплуатации при высоком качестве очистки. Известны опыты по обеззараживанию с помощью ВВР нефтепродуктов, тяжелых металлов, пестицидов, минеральных удобрений, фенольных соединений. Однако данные методы применимы лишь для доочистки поверхностного стока. Кроме
321
elib.pstu.ru
того, их устройство возможно только при благоприятном рельефе, как правило, на основе существующих водоемов или водотоков. Также стоит отметить, что высокая эффективность очистки на данных сооружениях достигается лишь в вегетационный период,
вто время как пиковая загрязненность поверхностного стока приходитсяна период весеннего снеготаяния.
Впрактике очистки поверхностного стока в США, Канаде, Австралии, Китае, Германии и ряде других стран нашли применение сооружения, в основе работы которых лежит пропускание очищаемой воды через слой почвы с растительным покровом – фитофильтры. Движение воды через почву позволяет задействовать корневую систему растений, при этом создаются благоприятные условия для ризосферной флоры, активно участвующей в деструкции и утилизации загрязнений. Преимуществом данной технологии является одновременное протекание процессов фильтрации, сорбции, ионного обмена ибиологическойочистки.
Имеются данные исследований, согласно которым эффективность очистки таких систем по взвешенным веществам достигает 98 %, азоту (суммарно) – 73 %, нитритам и нитратам – 81 %, фосфору – 90 %, тяжелым металлам – 90 % [6, 7]. Однако в России на данныймомент широкогораспространенияонине получили.
Помимо высокой степени очистки в течение всего срока эксплуатации, фитофильтры позволяют снизить общее количество поверхностного стока и восстановить гидрогеологическое состояние урбанизированной территории за счет инфильтрации очищенных ливневых и талых вод в грунт.
Таким образом, при правильном подборе параметров фитофильтры могу являться комплексным решением проблемы ливневой канализации города. Фитофильтр может быть органично вписан в городской ландшафт, так как в период отсутствия дождя он представляет собой спланированный озелененный участок территории, фактически газон.
Для успешного внедрения фитофильтров в практику очистки поверхностных сточных вод в России и на Западном Урале
вчастности необходима проработка следующих вопросов:
322
elib.pstu.ru
1.Накопление загрязнений в процессе фильтрации и возможные пути восстановления пропускной способности фитофильтра.
2.Поддержание работоспособности при отрицательных температурах.
3.Создание оптимальных условий жизнедеятельности растений и микроорганизмов; подбор оптимальных видов растений.
4.Конструктивные и эстетические решения сооружений
сучетом возможности размещения в городской среде.
5.Создание нормативной базы для применения фитофильтров.
Список литературы
1.Вицорек М. Механико-физическая биологическая обработка дождевой воды // Метроном. – 1993. – № 3–4.
2.Алексеев М.И., Курганов А.М. Организация отведения поверхностного (дождевого и талого) стока с урбанизированных территорий / СПбГАСУ. – М.: АСВ, 2000
3. Рекомендации по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты / НИИ ВОДГЕО. – М., 2006.
4.Швецов В.Н., Верещагина Л.М. Очистка поверхностного стока с территории городов и промышленных предприятий //
ВСТ. – 2005. – № 6. – С. 8.
5.Ляпин С.В., Соколова Е.В., Машников И.В. Гидроботаническая доочистка поверхностного стока в прудах с эйхорнией // Водоснабжение и санитарная техника. – 2006. – №6. – С. 30–32.
6.Dietz M., Clausen J. A field evaluation of rain garden flow and pollutant treatment // Water, Air and Soil Pollution. – 2005. – Vol. 167. – P. 123–138.
7.Hatt B.E., Fletcher T.D., Deletic A. Hydrologic and pollutant removal performance of stormwater biofiltration systems at the field scale // Journal of Hydrolog. – 2009. – № 365 (3–4). – P. 310–321.
323
elib.pstu.ru
5.ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ
ИСЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
О.А. Авдеенко, доц. Л.П. Лазарева
Инженерная школа Дальневосточного федерального университета, г. Владивосток
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
(НА ПРИМЕРЕ АРТЕМОВСКОЙ ТЭЦ)
Как известно, выработка электрической и тепловой энергии сопровождается тепловым и акустическим воздействием, загрязнением окружающей среды: атмосферы – значительными выбросами оксидов азота, углерода, диоксид серы, золы; гидросферы – органическими и взвешенными веществами, поступающими со сточными водами. Кроме того, деятельность теплоэлектростанций связана с образованием большого количества отходов различных классов опасности, значительную часть которых составляют золошлаковые отходы. Но общество не может отказаться от электростанций. Устранить полностью их негативное воздействие достаточно сложно, но в интересах общества и самих предприятий необходиморазработать меры по его снижению.
Цель данной работы – оценка влияния предприятий теплоэнергетики на окружающую среду, определение проблем, связанных с негативным воздействием, на примере Артемовской ТЭЦ и разработка предложений по их решению.
Артемовская ТЭЦ использует воды р. Артемовки и водохранилища Кучилинова.
Продувочные воды и поверхностный сток с территории Артемовской ТЭЦ сбрасываются в р. Кневичанку.
324
elib.pstu.ru
На предприятии для каждого загрязняющего вещества, поступающего в водный объект со сточными водами, установлена концентрация в пределах норматива допустимого сброса (НДС). Однако ежегодно на предприятии наблюдается превышение разрешенных концентраций железа.
Основные источники выделения вредных веществ ватмосферу на АртемовскойТЭЦ– паровыекотлы. В результатесжиганияугля в топках котлов образуются загрязняющие вещества: диоксид азота, оксидазота, диоксид серы, оксидуглерода, золаугля.
Выбросы твердых веществ и азота на предприятии во много раз превышают предельно допустимый выброс.
Ежегодный суммарный объем образования золошлаковых отходов при сжигании углей составляет 413 тыс. т в год. Отработанные золошлаки поступают на золошлакохранилище. Объект размещения отходов ТЭЦ состоит из двух секций: отработанный золоотвал площадью 47 га и действующий – площадью 107 га. Всего в золоотвалах ТЭЦ накоплено 16,53 млн т золошлаковых отходов.
На основе оценки влияния Артемовской ТЭЦ на окружающую среду были определены два подхода к его ликвидации.
Первый подход – решение проблемы на «конце трубы» – основан на применении технологий очистки выбросов, сбросов
иуменьшения воздействия отходов на окружающую среду, т.е. решает не причину возникновения проблемы, а ее последствия.
Второй подход – уменьшение выброса твердых веществ и азота на Артемосвкой ТЭЦ методом очистки газов от окислов азота путем поглощения жидкими и твердыми сорбентами, а также методкаталитического восстановления.
Главные недостатки данных методов – малая надежность
ибольшие капитальные затраты.
Нормы удельных выбросов золы для угля могут быть достигнуты за счет установки на котлах мокрых многоводных кольцевых золоуловителей с вертикальными трубами Вентури, с реализацией интенсивного режима орошения труб Вентури. Достоинствами этих аппаратов являются сравнительно высокая
325
elib.pstu.ru
истабильная степень очистки газов от золы, составляющая 96– 97 %, относительно небольшие капитальные и эксплуатационные затраты, возможность осуществлять питание аппаратов оборотной осветленной водой [1].
Проблемы золошлаковых отходов могут быть решены путем их использования в других отраслях народного хозяйства. Возможность применения золошлаков зависит от системы золошлакоудаления. Зола, уловленная в мокрых золоуловителях и удаленная на золоотвал по системе гидрозолоудаления, теряет многие свои свойства, происходит смешивание золы и шлака [2]. В настоящее время наАртемовскойТЭЦ работаетсистема гидрозолоудаления.
Для успешного решения проблемы утилизации золошлаков
инанесения минимального экологического ущерба окружающей среде необходимо применять систему пневматического транспортирования золы, позволяющую получать продукт, являющийся ценным сырьем для строительной промышленности. При использовании систем пневмозолоудаления остаются неизменными потребительские свойства золы при ее сборе, транспортировании, временном хранении и отгрузке, возможна отгрузка сухой золы по группам фракций.
Третья проблема, которую необходимо решать предприятию, – очистка производственных стоков. Одной из причин высокого содержания железа в воде являются металлические конструкции градирен, на поверхности которых при взаимодействии с водой происходит процесс коррозии.
Можно предложить три направления для устранения процесса коррозии металла: добавка ингибиторов, защитные покрытия, химическое обескислороживание воды.
Однако рассмотренные методы очистки отходящих газов
иуменьшения влияния отходов на окружающую среду недостаточно эффективны, поскольку применение их решает не проблему, а ее последствия.
Целесообразно решать экологические проблемы на предприятии комплексно, т.е. минимизировать объем образования выбросов и отходов на основе внедрения экологически чистых
326
elib.pstu.ru
технологий сжигания, что выгодно отличает этот подход от рассмотренного выше.
Низкотемпературная вихревая (НТВ) технология.
К главным достоинствам НТВ технологии сжигания относятся ее улучшенные экологические показатели, гарантированное обеспечение устойчивого воспламенения и горения твердых топлив без подсветки газом и мазутом, устранение шлакования. Важным достоинством НТВ технологии сжигания является низкая чувствительность к колебаниям характеристик топлива. Это унифицирует топку по топливу и дает возможность сжигать в одном котле несколько видов твердого топлива. Данная технология обеспечивает снижение оксидов азота на 30–50 % и окси-
дов серы на 20–40 % [3].
Технология циркулирующего кипящего слоя (ЦСК) подра-
зумевает сжигание топлива в псевдоожиженном слое. Наряду
страдиционным камерным сжиганием угля в настоящее время на Западе используются котлы с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС), относящиеся к слоевому способу сжигания. Основные достоинства технологии кипящего слоя: повышение эффективно-
сти сгорания топлива до 93–95 % и снижение содержания в ды-
мовых газах NOх – 120–250 мг/м3; летучей золы – 8–12 мг/м3, SOх – 100–150 мг/м3, возможность создать более компактное топочное устройство без системы пылеприготовления, снижение удельных капитальных затрат на сооружение котельной, а также ремонтные расходы [4].
Эффективной технологией сжигания топлива является технология сжигания водоугольного топлива (ВУТ). Благодаря практически полному выгоранию частиц угля в ВУТ вредные газообразные выбросы в атмосферу минимальны и сопоставимы
свыбросами при сжигании газа. Зола, получаемая от сжигания водоугольного топлива, имеет вспученный характер и применя-
ется в строительстве. При использовании водоугольного топли-
ва содержание сажи составляет 1–5 г/м3, SO2 – 100–200 мг/м3, NO2 – 30–100 мг/м3. Переход на водоугольное топливо способен дать существенный экономический эффект [5].
327
elib.pstu.ru
Авторы предлагают:
–нанесение защитных покрытий для снижения попадания железа в производственные стоки;
–комплексное решение проблемы выбросов и образования отходов на Артемовской ТЭЦ с применением технологии ВУТ.
Список литературы
1.Белов С.В. Охрана окружающей среды. – 2-е изд. – М.:
Высш. шк., 1991.
2.Носков А.С., Савинкина М.А., Анищенко Л.Я. Воздействие ТЭС на окружающую среду и способы снижения наносимого ущерба. – Новосибирск: ГПНТБ СО, 1990.
3.Модернизация котлов на основе низкотемпературной вихревой технологии сжигания твердых топлив / Ю.А. Рундыгин [и др.] // Энергетика: экономика, технологии, экология. – 2000 – № 4.
4.Бочаров А.А., Мацнев В.В. Сжигание углей в кипящем слое // Уголь. – 1985. – № 10. – С. 26–28.
5.Морозов А.Г., Мурко В.И. Водоугольное топливо в теплоэнергетике// Энергия: экономика, техника, экология. – 2000. – №4.
328
elib.pstu.ru
С.А. Бетц,
канд. техн. наук, доц. В.А. Сомин,
Л.В. Куртукова
Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, г. Барнаул
СОЗДАНИЕ НОВЫХ ТИПОВ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ УМЯГЧЕНИЯ ПРИРОДНЫХ ВОД
Одним из показателей качества воды, регламентированных нормативными документами при использовании ее для хозяйст- венно-питьевых или технических нужд, является показатель общей жесткости воды. Под жесткостью понимается совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворенных солей щелочноземельных металлов, главным образом кальция и магния. Различают общую, карбонатную и некарбонатную жесткость. В зависимости от качества исходной воды применяют реагентные, термические, электрохимические, мембранные, ионообменные, сорбционные методы умягчения, а также различные их комбинации. Высокие концентрации соединений жесткости обусловливают проблемы не только с питьевой водой, но и с водой, используемой в промышленности. Выбор метода умягчения определяется исходными параметрами воды, необходимой глубиной очистки и техни- ко-экономическими соображениями.
Целью работы является получение новых сорбционных материалов для умягчения природных вод. В качестве объекта исследования были использованы бентонитовые глины Милосского месторождения. Как показали ранее проведенные исследования, бентониты данного месторождения обладают наибольшей сорбционной емкостью по сравнению с глинами других изучаемых нами месторождений, в частности, Таганского и Хакасского.
В ряде районов Алтайского края качество потребляемой воды не соответствует требованиям, предъявляемым СанПиН 2.1.4.1074–01 по наличию в воде ионов жесткости, что обуслов-
329
elib.pstu.ru
ливает повышенную заболеваемость мочекаменной, желчекаменной и гипертонической болезнями по сравнению со среднекраевыми показателями в три раза.
Все образцы бентонитовых глин были подвергнуты содовой активации, которая заключалась в обработке 5%-ным раствором карбоната натрия. Как показали ранее проведенные исследования, активация по содовому типу наиболее эффективна в данных условиях для всех типов бентонитов. Содовая активация увеличивает сорбционную емкость бентонитовой глины примерно в 3 раза (с 0,6 мг-экв/г до 1,9 мг-экв/г) (рис. 1).
Рис. 1. Сорбционная емкость бентонита по ионам жесткости
Однако использование бентонитовой глины в динамических условиях затруднительно, поскольку в воде она образует трудноосаждаемую суспензию и уносится с потоком фильтрата. Для предотвращения этого процесса было выбрано два направления ис-
следований: нанесение бентонита на предварительно подготовленный каркас и закрепление глины с применением связующего.
В качестве каркаса использовали выщелоченное базальтовое волокно. Высушенный и измельченный бентонит наносили на выщелоченное базальтовое волокно. При этом соотношение компонентов – одна часть глины к трем частям волокна. Такой состав обес-
330
elib.pstu.ru