«Вопросы реализации водной стратегии на территории Челябинской области» icon

«Вопросы реализации водной стратегии на территории Челябинской области»



Смотрите также:
1   2   3   4   5   6   7   8   9
^

ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ АППЛИЦИДНЫХ ГЕЛЕВЫХ СИСТЕМ


Анфилогов В.Н., Апаликова И.Ю., Лебедева И.Ю., Сухарев Ю.И., Пролубникова Т.И.

ГОУ ВПО «Челябинский государственный университет»

Аннотация: синтезированы мезофазоподобные неорганические обменники, обладающие достаточной специфичностью и высокой сорбционной емкостью. Для этого были изучены иониты на основе гидратированной пятиокиси ниобия (ГПН) и гидратированного оксида железа (ГОЖ), модифицированного различными мезофазообразователями и апплицированными различными материалами.


Из неорганических сорбентов широко применяют гидроксиды алюминия, циркония, марганца, железа, силикагель и другие. Многие гидратированные оксиды тяжелых металлов являются амфотерными и в зависимости от условий могут проявлять катионо- и анионообменные свойства. Амфотерные оксигидраты переходных металлов часто интерпретируются как неорганические полимерные соединения. Они более разнообразны по составу и свойствам, чем кристаллические сорбенты и могут образовывать мезофазоподобные гелевые фазы. Это обуславливает большое различие свойств аморфных оксигидратов.

В данной работе были изучены слабые апплицидные воздействия на начальных этапах формообразования геля, что позволяет сформировать более полное представление о механизме формообразования оксигидратов тяжёлых металлов. Целью работы является создание мезофазоподобных неорганических обменников, обладающих достаточной специфичностью и высокой сорбционной емкостью. Для этого были изучены иониты на основе гидратированного оксида железа (ГОЖ), модифицированного различными мезофазообразователями и апплицированного различными материалами.

Были изучены гели ГОЖ, апплицированные нитрилотриметилфосфоновой кислотой (НТФ), способный устойчиво без растворения сорбировать как катионы, так и анионы в кислой (pH 3,5…5,5) среде. Обнаружен эффект постепенного уменьшения высокой сорбционной способности гранулированных модифицированных гелей ГОЖ во времени. Установлено положительное влияние апплицирования бихромат–ионами гелей ГОЖ, содержащих НТФ, на анионообменные (сорбционная емкость) параметры последних.

В работе разработаны методики направленного синтеза оксигидратов железа, имеющих широкое применение в промышленности при очистке природных и сточных вод от ионов тяжёлых металлов (Cu2+, Zn2+, Cd2+, Co2+, Ni2+, Mn2+) и получении высокочистых образцов. Аппликационным методом удалось синтезировать жидкокристаллические гели, ранее не известные. Предложен способ модифицирования сорбентов с целью увеличения их сорбционной емкости. Чёткое понимание процессов формирования структурирующих элементов оксигидратных гелей железа в неравновесных условиях позволяет надеяться на получение сорбентов на основе оксигидратных гелей с заданными сорбционными характеристиками.

Для изучения апплицидных воздействий на начальных этапах формообразования геля был использован принципиально новый метод исследования оксигидратных систем, основанный на синхронизации сил вязкого трения между макромолекулами.

В качестве потенциального сырья для синтеза сорбентов можно рассматривать железосодержащие шламы различных предприятий Челябинска. Обезвоженные шламы очистных сооружений наиболее предпочтительны. Железо содержится в них в виде гидратированных оксидов. Однако для использования этого источника сырья при производстве сорбентов потребуется предварительное удаление балластных составляющих – СаО, Al2O3 SiO2. Пыли и газы газоочистных станций содержат железо, главным образом в виде обезвоженных соединений Fe2O3, FeO, Fe3O4, которые при прямом применении в синтезе сорбентов наименее пригодны. Очевидно, необходима стадия перевода их в растворимые соли железа (III). Наиболее перспективным сырьем для синтеза сорбентов являются высококонцентрированные железосодержащие растворы станции нейтрализации листопрокатного цеха ЧМК.

Таким образом, апплицидные сорбенты могут быть рекомендованы к использованию в качестве загрузок для фильтров очистки сточных вод от ионов металлов.
^

Список литературы


1. Сухарев Ю.И., Крупнова Т.Г., Апаликова И.Ю., Бережная Ю.В., Лазаренко И.С. Влияние магнитного поля на сорбционные и реологические свойства оксигидратных гелей железа // Известия Челябинского научного центра УрО РАН, 2005. № 2. (в печати)

2. Ю.И. Сухарев, Юдина Е.П., Крупнова Т.Г., Платонова Г.В. Влияние магнитного поля на процессы структурообразования в гелях оксигидрата иттрия // Известия Челябинского научного центра УрО РАН, 2003. № 3. С.76-84.

3. Сухарев Ю.И., Юдина Е.П., Сухарева И.Ю. Влияние электрических и магнитных полей на оптические свойства гелей оксигидрата иттрия // Известия Челябинского научного центра УрО РАН, 2002. № 4. С. 109-113

4. Сухарев Ю.И. Синтез и применение специфических оксигидратных сорбентов. М.: Энергоатомиздат, 1987. 120 с.

5. Уэндланд У.У. Термические методы анализа. М.: Мир, 1978. С. 194.

6. Сухарев Ю.И., Юдина Е.П., Лукьянчикова О.Б. Бифуркация удвоения периода пейсмекеров в гелевых оксигидратных системах // Известия Челябинского научного центра УрО РАН, 2004. № 2. С. 128-132.

7. Сухарев Ю.И., Кострюкова А.М., Марков Б.А. Экспериментальные фазовые диаграммы токовых характеристик гелевых систем оксигидрата циркония// Известия Челябинского научного центра УрО РАН, 2005. № 2. (в печати).

^ ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ МОДЕРНИЗАЦИИ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

УЧАЛИНСКОГО ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОГО КОМБИНАТА (УГОК)

Акмурзина С.Ю., Равилова А.А., Анфилогов В.Н., Апаликова И.Ю., Лебедева И.Ю., Сухарев Ю.И., Апаликов В.О.

Учалинский горно-обогатительный комбинат (УГОК) УЧАЛЫ.

^ Республика Башкоростан.


Аннотация: Представлены 2 варианта реконструкции очистных сооружений УГОК, используя коагуляционно-соосадительную технологию и биохимическую технологию. Реконструкция проводится с целью повышения степени очистки сточных вод от сульфатов и ионов тяжелых металлов.


ОАО «Учалинский горно-обогатительный комбинат является предприятием по добыче полезных ископаемых и разработке рудных месторождений, открытым и подземным способом.

Комбинат имеет в своем составе карьер, шахты, обогатительную фабрику, поверхностно – закладочный комплекс, железнодорожный цех, автотранспортное предприятие, энергоцех с котельной, ремонтно-механическое и ремонтно – строительное предприятие, асфальтобетонную и дробильно-сортировочные установки, АЗС и склады топлива и сырья.

По данным комбината для производственной деятельности выше перечисленных предприятий требуется значительное количество воды.

В целях сокращения потребления свежей воды и уменьшения сброса загрязненных сточных вод на комбинате действует система оборотного водоснабжения.

Состав шахтных и подотвальных вод характеризуется значительным содержанием грубодисперсных взвешенных веществ, ионов тяжелых металлов, сульфатов и имеет кислую среду.

В связи с обострившейся экологической обстановкой на комбинате принято решение о строительстве очистных сооружений очистки шахтных и подотвальных вод, которое будет осуществляется в 2 этапа.

Данным рабочим проектом предусматривается I этап строительства очистных сооружений, целью которого является выполнение I ступени очистки шахтных и подотвальных вод и подготовка их к биологической.

^ КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА I-ой ПУСКОВОЙ ОЧЕРЕДИ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ ШАХТНЫХ И ПОДОТВАЛЬНЫХ ВОД.

Состав объектов (сети и сооружения очистки шахтных и подотвальных сточных вод ОАО «УГОК»- пусковая очередь):

-трассы технологических трубопроводов подачи шахтных и подотвальных вод;
-насосная станция подотвальных вод (НПВ), производительностью 208,3 м3/час;

-насосная станция шахтных вод (НШВ) производительностью 400 м3/час;

-песколовки с круговым движением воды для предварительного осветления шахтных вод производительностью до 10,0 тыс. м3/сут. – 2шт.;
-песковые площадки в районе шахты Клетьевая – 3шт.;

-усреднители шахтных и подотвальных вод – 2 шт., объемом по 1400 м3 каждый;

-песковые площадки, в районе здания очистных сооружений- 2 шт.;

-станция нейтрализации производительностью 15,0 тыс. м3/сут., в т. ч. 10,0 тыс. м3/сут. – шахтных вод, 5,0 тыс. м3/сут. – подотвальных вод;

-трасса сброса очищенных стоков;

- трасса сброса осадка со станции нейтрализации в хвостохранилище.

Назначение станции нейтрализации: нейтрализация смеси кислых шахтных и подотвальных вод с известью с поддержанием рН обработанной воды пределах 8,5…9,5. В первую пусковую очередь дополнительно включить отстойники, осуществляющие отделение большей части образовавшихся при нейтрализации нерастворимых соединений тяжелых металлов и сульфата кальция.

Процесс очистки до требуемого уровня ПДК предусматривается на сооружениях очистки и доочистки второй пусковой очереди (биоочистки).

Известковый метод – наиболее распространенный способ обезвреживания промышленных сточных вод, однако в литературе отсутствуют надежные научно-обоснованные условия очистки, не определены его возможности и недостатки. Сточные воды после очистки не отвечают санитарно-бытовым нормам, не говоря уже о ПДК для рыбохозяйственных водоемов. Поэтому мы предлагаем доочистку на второй ступени. Отстоенная вода поступает на анаэробный реактор (здесь происходит восстановление сульфатов до сульфидов с помощью сульфатредуцирующих бактерий, после чего S2- связывается с ионами тяжелых металлов). Чистую культуру этих микроорганизмов разводят в бактериальном регенерационном садке, откуда с помощью насосной установки через трубопровод подают в анаэробный реактор. Далее вода направляется во вторичный отстойник (в осадок выпадают сульфиды тяжелых металлов), где после вторичного отстаивания сточная вода подвергается ионному обмену. Утилизированный ил из анаэробного реактора и осадок, содержащий взвешенные вещества и сульфиды цинка, кадмия, железа, мышьяка, из отстойников направляется на обезвоживание на вакуум-фильтры. Затем осадок, содержащий ценные компоненты, направляется на завод в обжиговый цех, где процесс окислительного обжига проводят в печах кипящего слоя в интервале температур 920-980 оС.

Предложенная технологическая схема позволяет снизить количество загрязняющих веществ в сбрасываемых сточных водах до ПДК рыбохозяйственного назначения.


^ ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ МУТАЦИОННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТЬЮ АКТИВНОГО ИЛА

Гоголева Л.М., Анфилогов В.Н., Апаликова И.Ю., Лебедева И.Ю., Сухарев Ю.И., Кузьмина Н.В., Апаликов В.О.

^ Южно-Уральский Государственный Университет


Аннотация: В данной работе предложено использовать адаптационную изменчивость микроорганизмов для очистки хозяйственно-бытовых вод на ОСК г. Челябинска при залповых, промышленных сбросах. Предложено несколько схем получения микроорганизмов с заданными свойствами для предотвращения «вспухания» активного ила.


Явление изменчивости микроорганизмов широко известно. Достаточно сослаться на всем известный факт привыкания патогенных микробов к антибиотикам. Также много примеров адаптации микроорганизмов к промышленным сточным водам и к содержащимся в них трудноокисляемым и токсичным соединениям. Предложено использовать адаптационную изменчивость микроорганизмов для очистки хозяйственно-бытовых вод на ОСК г. Челябинска при залповых, промышленных сбросах.

Мутагенез – эффективный метод управления мутационной изменчивостью у бактерий активного ила, который позволяет путём стрессового воздействия на генетический аппарат гетеротрофной микрофлоры создать новые модификации бактериальных популяций.

В лабораторных условиях ОСК г. Челябинска для обработки отбирается 20–25 дм3 возвратного активного ила, который отстаивается и сгущается после отстоя до 10 дм3 так, чтобы концентрация его перед обработкой составляла 4–6 г/дм3 . Сгущенная иловая смесь в любой открытой посуде устанавливается в шкаф с вытяжной вентиляцией и аэрируется непрерывно аквариумным микрокомпрессором. Активный ил до обработки не подкармливается.

Для исключения активного действия лимонной кислоты на холерный вибрион, который может присутствовать в бытовых сточных водах pH иловой смеси доводят при помощи раствора соляной кислоты до 5,8 и аэрируется в течение двух часов, затем pH повышается щелочным 2 %-ным раствором KOH до 7,5 при непрерывной аэрации. Далее в активный ил добавляют выбранное вещество (в данном случае это лимонная кислота, с точки зрения экономической целесообразности) оптимальной концентрации, и смесь аэрируется в течение 18–24 часов. Затем в активный ил добавляется 500 мл осветленных сточных вод (подкормка) и ампульные препараты витаминов группы В: В1, В6, В12 в концентрации 1,0 см3 каждого на 1 дм3 иловой смеси. В этом режиме подращивания ил выдерживается 3–5, но не более 12 часов. Затем обработанная таким образом иловая смесь выливается в аэротенк в зону подачи возвратного ила.

Повторная обработка (по той же схеме) обязательна, их должно быть 2–3 с интервалом 3–5 суток. Полученный эффект регистрируется через 5–10 суток при гидробиологическом контроле (повышается видовое разнообразие ила и флокуляционные свойства ила) и по повышению эффекта очистки по основным гидрохимическим показателям.

Лабораторные измерения проводились в 3 этапа:

- 1 этап – непосредственно после отбора активного ила;

- 2 этап – через 18-24 часа после добавления мутагена при непрерывной аэрации;

- 3 этап – через 3- 5 часа после подкармливания.

Проанализировав данные, можно прийти к выводу, что проведенные мероприятия действительно улучшают качество активного ила, (организмы не способные существовать в таких условиях погибают, в то время, как сохраняются формы с повышенной способностью к переработке загрязнений, т. е. достаточно жизнестойкие), а следовательно, повышается качество очистки сточных вод.


Список литературы

1. Жмур, Н.С. Управление процессом и контроль результата очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. – М.: Луч, 2007. – 172 с.

2. Голубовская, Э.К. Микроорганизмы очистных сооружений: учебное пособие. – Спб.: ЛИСИ, 2003. – 74 с.

3. ЗАО «НПОЭКОХИМ». Разработка технологии и основных технических решений по реконструкции очистных сооружений канализации г.Челябинска. – Екатеринбург: Мир, 2008. – 234 с.


характеристика реки Миасс на территории

с. Миасское по содержанию тяжёлых металлов

^ Дженис Ю.А., Суздалева Т.М.

ФГОУ СПО «Челябинский монтажный колледж»


Приведены данные по загрязнению реки Миасс на территории с. Миасское в 2008 году тяжёлыми металлами. Наибольшие концентрации металлов отмечены на участке левый берег первая терраса до МТМ.


Челябинская область расположена на водоразделе трех бассейнов рек – Волги, Урала и Тобола, которые являются основными источниками водоснабжения всех отраслей экономики и населения Южного Урала.

Основными источниками водоснабжения на территории Челябинской области являются реки Урал, Миасс, Уй, Юрюзань, Ай, Сим, являющиеся таковыми и за пределами Челябинской области: на территориях Республики Башкортостан, Казахстан, Курганской и Оренбургской областей и, вследствие этого, имеющие статус водотоков совместного пользования.

Высокая концентрация на территории Челябинской области экологически опасных производств: черной и цветной металлургии, химической и горнодобывающей промышленности, энергетики, машиностроения и других ведет к чрезвычайно высокому уровню техногенных нагрузок на водные объекты области, создавая опасность катастрофического загрязнения водной среды.

На качество водных объектов по всей территории области оказывают негативное воздействие сбросы промышленных и хозяйственно-бытовых неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод, смывы во время весеннего половодья и летних дождевых паводков с сельскохозяйственных полей и угодий удобрений и других загрязняющих веществ, а также выбросы в атмосферу огромного количества загрязняющих веществ.

Челябинская область занимает восьмое место в России по объемам сброса загрязненных сточных вод в водные объекты.

Наиболее загрязнены реки, протекающие по территориям промышленных городов. Как правило, в воде рек наблюдается превышение предельно допустимых концентраций тяжелых металлов - меди, цинка, никеля, железа как вследствие влияния деятельности металлургических и металлообрабатывающих производств, так и обусловленное влиянием природного фактора.

Водотоки, пересекающие границы сопредельных территорий, осуществляют трансграничный перенос загрязняющих веществ, нанося урон экологическому состоянию водных ресурсов.

Главная водная артерия Челябинской области – река Миасс, являясь как источником питьевого водоснабжения (Шершневское водохранилище), так и приемником промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод городов Миасса, Карабаша (опосредованно через приток – р. Сак-Элгу), Челябинска, сел Миасского, Лазурного, Мирного, претерпевает изменения качества воды от удовлетворительного (II класс качества – «чистая») в верховье до бедственного (IV класс качества – «загрязненная») на границе с Курганской областью.

Она берет начало из ключа на восточном склоне хребта Нурали в Учалинском районе республики Башкортостан, протекает по территориям Челябинской и Курганской областей и впадает в р. Исеть с правого берега на 218 км от устья. Длина реки 658 км, площадь водосбора 21800 км2. В пределах Челябинской области протяженность реки составляет 384 км, площадь водосбора 6830 км2; естественный сток реки зарегулирован водохранилищами и прудами.

Граничный контрольный створ – на границе Курганской области установлен на р. Миасс в районе д. Пятково.

Вода в р. Миасс в замыкающем створе имеет неудовлетворительное качество, так как состав воды формируется под влиянием сбросов сточных вод Челябинского промузла, а также с. Миасского, п. Лазурного и п. Мирного.

В верховье реки до г. Миасса качество воды по основным гидрохимическим показателям удовлетворяет требованиям рыбохозяйственных нормативов.

Характерное для Уральского региона повышенное содержание металлов в породе сказывается и на содержании их в воде рек. Так, в верховье р. Миасс, в условиях отсутствия организованных сбросов, концентрации меди и цинка в воде традиционно превышают рыбохозяйственные нормативы в 2-3 раза, марганца – в 12-16 раз; содержание последнего в подледный период – период наименьшего расхода воды в реке - увеличивается до 22-28 ПДК, а порой достигает уровня высокого загрязнения (>30 ПДК). Концентрации в воде никеля – ниже ПДК, железа общего колеблются от 0,8 до 1,2 ПДК.

В районе г. Миасса на качество воды реки оказывают отрицательное воздействие промышленные и хозяйственно бытовые сточные воды предприятий города: ОАО «УралАЗ-Энерго», ОАО «Тургоякское рудоуправление», ФГУП «Миасский машиностроительный завод», ОАО «НПО Электромеханика», ООО «Завод КПД», ОАО «Миасский комплекс водоснабжения». В состав сточных вод входят взвешенные вещества, нефтепродукты, минеральные соли, биогенные и органические соединения, металлы, фтор. В результате сброса в реку неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод в воде повышается уровень содержания вредных химических веществ.

Тяжелые металлы поступают в водоемы преимущественно со сточными водами металлургических и горнодобывающих предприятий. В поверхностных водах часто обнаруживают ртуть, свинец, кадмий и др. Такие тяжелые металлы, как медь, цинк, хром, в слабощелочной водной среде выпадают в осадок и накапливаются в иловых отложениях водоемов.

Соединения тяжелых металлов негативно воздействуют на самоочищение водоемов и оказывают токсическое влияние на гидробионтов, включая рыб.

 Исследования были проведены в 2008 году в черте села Миасское Красноармейского района Челябинской области в шести контрольных точках на реке Миасс на содержание цинка, кадмия, свинца и меди.

Анализы по содержанию тяжёлых металлов были проведены на основании метода инверсионной вольтамперометрии, в трёхкратной повторности.

Данная методика предназначена для анализа проб природных, питьевых и очищенных сточных вод с общей минерализацией не более 5 г/дм3 и устанавливает порядок определения общей массовой концентрации цинка, кадмия, свинца, меди.




Рисунок 1 – Динамика загрязнения реки Миасс по точкам отбора проб в 2008 году

Исследования были проведены на следующих участках: за 10 м до стоков, стоки, левый берег первая терраса до МТМ, левый берег первая терраса после МТМ, 5 м около карьера, карьер до камней.

Если рассматривать рисунок 1, то можно отметить, что за 10 м до стоков содержание цинка (0,364 мг/кг) и меди (0,0383 мг/кг) было в несколько раза ниже чем в районе отбора стоков (1,08 и 0,358 мг/кг) соответственно.

Левый берег первая терраса до машинно-трактарной мастерской также отличалась наибольшими показателями по содержанию тяжёлых металлов, чем на участке отбора проб после МТМ. За 5 м около карьера содержание цинка и меди также было на предельных уровнях (1,56 и 0,109 мг/кг), если рассматривать участок около карьера до камней, то содержание тяжёлых металлов в несколько раз было меньше, по цинку это содержание составило от 0,0326 по сравнению с содержанием около карьера.

Таким образом, можно отметить, что загрязнение водного источника на территории с. Миасское тяжёлыми металлами, было отмечено в местах приближённых к источнику загрязнения.



1 Федеральный портал «Индикаторы рынка земли» www.land-in.ru

2 Федеральный портал «Индикаторы рынка земли» www.land-in.ru







страница9/9
Дата конвертации03.08.2013
Размер2,04 Mb.
ТипДокументы
1   2   3   4   5   6   7   8   9
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rud.exdat.com


База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2012
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Документы