Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
26
УКРАЇНСЬКИЙ НАУКОВО–ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ
ЕКОЛОГІЧНИХ ПРОБЛЕМ
КОТЮК ФЕДІР Олексійович
УДК 628.334.15
ЗНИЖЕННЯ РІВНЯ ЕКОЛОГІЧНО НЕБЕЗПЕЧНОГО
ВПЛИВУ ОСАДІВ МІСЬКИХ СТІЧНИХ ВОД
НА НАВКОЛИШНЄ СЕРЕДОВИЩЕ
Спеціальність 21.06.01–екологічна безпека
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Харків –
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Харківській національній академії міського господарства Міністерства освіти і науки України.
Науковий керівник доктор технічних наук, професор
Пантелят Гаррі Семенович,
Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, професор кафедри водопостачання, каналізації і гідравліки, лауреат Державної премії СРСР
Офіційні опоненти доктор технічних наук, професор
Дрозд Геннадій Якович,
Луганський національний аграрний університет, професор кафедри архітектури будівель і споруд
кандидат технічних наук
Большакова Олена Семенівна,
“ЕПК –Прогрес”, заступник директора з наукової роботи
Провідна установа Донбаська національна академія будівництва та архітектури, Міністерство освіти і науки України, м. Макіївка
Захист відбудеться „6”жовтня 2006 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.64.812.01 в Українському науково-дослідному інституті екологічних проблем за адресою: 61166, м. Харків, вул. Бакуліна, 6.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Українського науково-дослідного інституту екологічних проблем (61166, м. Харків, вул. Бакуліна, 6).
Автореферат розісланий „31” серпня 2006 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Жуковський Т.Ф.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність роботи. Екологічною проблемою, яка вимагає невідкладного рішення, є розробка нових ефективних методів обробки (знешкодження і збезводнення) і наступної утилізації осадів міських стічних вод (ОМСВ). Цей напрямок надзвичайно актуальний не тільки в Україні, Росії й інших країнах СНД, але і в усьому світі. Зазначені осади відносяться до важко фільтруємих суспензій колоїдного типу. Великі об’єми, бактеріальна зараженість, наявність органічних речовин, здатних швидко загнивати з виділенням неприємних запахів, а також неоднорідність складу і властивостей ускладнюють їхню обробку.
В даний час утилізація основної маси осадів, що утворюються, не здійснюється через наявність у їхньому складі токсичних хімічних речовин, головним чином, важких металів. Це обумовлено тим, що стічні води промислових підприємств надходять у міську каналізаційну мережу після недостатнього очищення або взагалі без будь-якого очищення. В першу чергу це відноситься до стічних вод гальванічних виробництв машинобудівних заводів. В результаті, осади міських очисних споруд направляють на збезводнення на мулових майданчиках і складування, відводячи для цього значні земельні ділянки. Мулові майданчики є джерелами забруднення ґрунту, ґрунтових і поверхневих водних об'єктів, повітря. Розміри земельних ділянок, які виділяються для цих цілей, постійно збільшуються. В остаточному підсумку це може перетворитися в справжню екологічну катастрофу.
Сказане повною мірою відноситься до усіх великих міст України, включаючи Київ, Харків, Дніпропетровськ, Донецьк, Макіївку й інші, у яких працюють сотні промислових підприємств машинобудівного профілю. Особливо актуальним є вирішення задач обробки й утилізації осадів у районі Донбасу, де при високій густоті населення і промислових підприємств різного профілю (включаючи підприємства металургійного і машинобудівного комплексів) відчувається гострий дефіцит прісної води.
Виходячи зі сказаного вище, розробка методу вилучення важких металів з осадів міських стічних вод, а також методів інтенсифікації процесу їхнього збезводнення за допомогою механічного устаткування є надзвичайно актуальною і своєчасною задачею, успішне рішення якої дозволить істотно знизити рівень негативного впливу цих осадів на навколишнє середовище.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до регіональної програми “Екологічне оздоровлення басейну ріки Сіверський Донець” на підставі Постанови Кабінету Міністрів України № 108 від 22 січня 1996 р. і протоколу № 10 від 20 грудня 1996 р. Ради керівників прикордонних областей республіки Білорусь, Російської Федерації й України, а також відповідно до Протоколу по важких металах до Міжнародної конвенції від 24.06.1998 р. і Постановою Кабінету Міністрів України від 21.08.2000 р. № 1291 “Про затвердження конвенції зменшення об’єму викидів важких металів”.
Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є зниження рівня екологічно небезпечного впливу осадів міських стічних вод на навколишнє середовище шляхом вилучення важких металів.
Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні основні задачі:
- розробити метод обробки осадів міських стічних вод з метою вилучення важких металів;
- розробити технічні рішення для реагентної обробки і збезводнення осадів міських стічних вод;
- дослідити процес фільтрування осадів міських стічних вод через допоміжні речовини, зокрема, через шар продуктів переробки бурого вугілля, що містить гумінові речовини;
- науково обґрунтувати застосування нового методу вилучення важких металів з осадів міських стічних вод за допомогою гумінових речовин.
Об'єкт дослідження –зниження рівня екологічно небезпечного впливу осадів міських стічних вод на навколишнє середовище.
Предмет дослідження - вилучення важких металів з осадів міських стічних вод за допомогою різних хімічних речовин, а також інтенсифікація збезводнення осадів за допомогою механічного устаткування.
Методи дослідження. Для досягнення поставленої мети в роботі використані теоретичні й експериментальні дослідження в лабораторних і промислових умовах. Ефективність роботи устаткування, що збезводнює, оцінювали по кількості твердої речовини, яка знімається з одиниці поверхні фільтрування, а також по вологості збезводненого продукту (кеку). Порівняння ефективності дії різних видів реагентів і їхніх композицій здійснювали за спеціальною методикою за допомогою седиментації на установці фірми Sartorius (Німеччина). Для визначення вмісту солей калію і натрію використовували полум'яний фотометр, для визначення концентрацій важких металів в осадах використовували метод атомно-адсорбційної спектроскопії, прилад фірми Hitachi –Z 8000 відповідно до міжнародного стандарту МВВ 081 / 12 ––. Основний об’єм експериментальних досліджень виконано на осадах комплексів очисних споруд міст Донбасу.
Наукова новизна отриманих результатів:
- вперше встановлено, що гумінові речовини володіють високою виборчою сорбційною здатністю стосовно важких металів. В якості ефективного реагенту для вилучення важких металів з осадів міських стічних вод запропоновано використовувати продукт обробки бурого вугілля лугом. Це речовина (реагент) –вуглелужний реагент (ВЛР);
- теоретично обґрунтовано та досліджено застосування нового методу вилучення важких металів з осадів міських стічних вод за допомогою гумінових речовин;
- обґрунтовано можливість фільтрування осаду міських стічних вод через намивний фільтруючий шар, в якості якого рекомендується використовувати шар ВЛР або іншої, аналогічної по властивостях, речовини. При цьому намивний шар може бути стаціонарним –при використанні фільтр-пресів або рухливим –при застосуванні центрифуг;
- виконано математичний опис процесу фільтрування осадів міських стічних вод через допоміжні речовини, зокрема, через шар продуктів переробки бурого вугілля, що містить гумінові речовини.
Практичне значення отриманих результатів.
Результати досліджень, виконаних у лабораторії “Науково-виробничої компанії –Східна Україна”(м. Харків), покладені в основу проектування установок механічного збезводнення осадів міських стічних вод з реагентною обробкою, призначених для механічного збезводнення, а також для вилучення важких металів –акт про виконані дослідження від 20 вересня 2005 р.
Метод хімічної обробки осадів може бути використаний для створення умов їхньої утилізації як добрива в сільському господарстві.
Розроблено і впроваджено в проект установку механічного збезводнення осаду з вилученням важких металів за допомогою гумінових речовин на Комплексі споруд для очищення стічних вод у м. Дрогобичі –акт впровадження від 15 жовтня 2005 р.
Особистий внесок автора.
Основні наукові ідеї і положення теоретичних і експериментальних досліджень розроблені і сформульовані автором особисто. Досліджено ефективності нового методу вилучення важких металів з осадів міських стічних вод за допомогою гумінових речовин на лабораторних і укрупнених установках, що є фрагментами реальних систем обробки і збезводнення осадів. Розроблено методику проведення досліджень і обробки експериментальних даних. Теоретично обґрунтовано та досліджено застосування нового методу вилучення важких металів з осадів міських стічних вод за допомогою гумінових речовин. Розроблено і впроваджено в проект установку механічного збезводнення осаду з вилученням важких металів за допомогою гумінових речовин на комплексі споруд для очищення стічних вод у м. Дрогобичі –акт впровадження від 15 жовтня 2005 р.
Апробація роботи. Основні результати роботи і головні положення дисертаційної роботи доповідалися на: Шостому Міжнародному Конгресі “Вода: Экология и технология” –ЭКВАТЭК-2004 (Москва, 2004); ХІІ і ХІІІ Міжнародних науково-практичних конференціях “Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов” (Щолкіно, 2004, 2005); 59-й науково-технічній конференції ХДТУБА (Харків, 2004); ХХХІІ науково-технічної конференції викладачів, аспірантів і співробітників Харківської державної академії міського господарства (Харків, 2004); ІІ Міжнародній науково-практичній конференції „Экология: образование, наука, промышленность и здоровье” (Бєлгородський державний технологічний інститут ім. Шухова В.Г., Бєлгород, 2004); Всеукраїнській науково-практичній конференції “Реалізація регіональних програм реформування та розвитку житлово-комунального господарства (Алушта, АР Крим, 2005); Всеукраїнській науково-практичній конференції „Проблеми та перспективи енерго,- ресурсозбереження житлово-комунального господарства” (Алушта, АР Крим, 2005); науково-технічній конференції, присвяченій 75-річчю ХДТУБА (Харків, 2005).
Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 14 статей у збірниках і журналах, з яких 6 робіт опубліковано у виданнях, що входять до переліку ВАК України, 3 статті опубліковано без співавторів, отримано патент України –„Пристрій для активації розчинів реагентів”, № заявки 20040604227 від 02.06.2004, МПК 7 СО 2F1/48 та повідомлення про завершення формальної експертизи за заявкою на винахід ”Спосіб виділення іонів важких металів з осадів стічних вод”, № заявки а 2005 04250 від 04.05.2005, МПК 7 СО 2F1/62.
Структура й об’єм дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, п'яти розділів, загальних висновків, списку використаних джерел, що включають 114 найменувань та 5 додатків на 26 сторінках. Повний об’єм дисертації –сторінки, з яких основний текст –сторінки. Робота містить 17 таблиць, 15 рисунків (з них 8 таблиць та 4 рисунка на 12 окремих сторінках).
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обґрунтовано актуальність роботи, зв’язок дисертації з науковими програмами та планами, сформульовано мету, об’єкт, предмет та задачі дослідження, визначено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, а також особистий внесок автора.
У першому розділі викладено аналіз сучасного стану питання обробки, збезводнення та утилізації осадів міських стічних вод. Розглянуто хімічний склад осадів та їх фізико-хімічні властивості. Важкі метали в осадах знаходяться у вигляді іонів (водорозчинні форми –рідка фаза, рухливі форми) і в зв'язаному виді (тверда фаза). Найбільшу екологічну небезпеку представляють рухливі і водорозчинні форми. Загальна кількість важких металів характеризується валовим вмістом. Як правило, рухливі і водорозчинні форми складають не більш 10 % від їхнього валового вмісту.
В Україні при визначенні можливості утилізації осадів у виді добрив варто керуватися технічними умовами –ТУ України 204-76-93, відповідно до яких нормується валовий вміст важких металів у мг/кг сухої речовини в залежності від частоти використання і виду вирощуваних культур. Наприклад, при вирощуванні зернових і технічних культур припустима величина вмісту одного з важких металів –кадмію при використанні осадів один раз у рік складає 3–мг/кг сухої речовини, один раз у 3 роки ––мг, один раз у 5 років ––мг, для іншого представника важких металів –ртуті відповідно 2–, 5–, 10–мг.
Аналіз літературних джерел і існуючого досвіду експлуатації споруд для очищення господарсько-побутових (міських) стічних вод і обробки осадів показав, що в даний час в Україні залишаються невирішеними задачі вилучення важких металів, збезводнення й утилізації ОМСВ.
Питаннями вивчення хімічного складу, фізико-хімічних властивостей ОМСВ і розробки на цій основі методів і устаткування для інтенсифікації процесів їхнього збезводнення займалися багато вчених і фахівців: Жужиков В.А., Туровський І. С., Вейцер Ю.І., Мінц Д.М., Гембицький П.О., Двинських Є.В., Єсін А.М., Епоян С.М., Агранонік Р.Я., Булгаков В.В., Мешенгіссер М.І.,Черніков В.А., Таварткіладзе Ю.М. і інші, а з погляду створення умов для вилучення іонів важких металів з осадів: Ребиндер П.А., Любарський В.М., Висоцький С.П., Пантелят Г.С., Дрозд Г.Я. і інші.
Однак задача комплексного вивчення цього багатогранного явища, яким є збезводнення, знешкодження (вилучення важких металів) і утилізація ОМСВ, залишається в даний час не до кінця вирішеною особливо щодо великих промислових центрів, наприклад, таких, як м. Донецьк, Харків і інші. Це приводить до нагромадження великих кількостей осадів, що в остаточному підсумку наносить істотну шкоду навколишньому середовищу: ґрунт, вода, повітря. Тому виникає необхідність у проведенні досліджень з метою створення нових ефективних і простих в експлуатації методів збезводнення осадів і вилучення з них важких металів.
У розділі визначений напрямок роботи, сформульовані мета і задачі дисертаційного дослідження.
У другому розділі викладені методологічні принципи проведених досліджень, що включають методи збезводнення осадів і розробку нових підходів до рішення задачі вилучення важких металів з осадів міських стічних вод.
Для визначення концентрацій важких металів в осадах використовували метод атомно-адсорбційної спектроскопії –прилад фірми Hitachi-Z 8000 відповідно до міжнародного стандарту МВВ 081 / 12 ––. Виконані дослідження показали, що в осадах різних міст Донецької області концентрації важких металів коливаються в досить широких межах. Зазначені дослідження виконані Донецькою санітарно-епідеміологічною станцією при участі автора дисертаційної роботи. Вивчено хімічний склад осадів і проведені санітарно-гігієнічні дослідження, а також визначено клас токсичності осадів для м. Артемовська, м. Єнакієвого, а також м.м. Донецька, Макіївки, Углегорська, Константинівки, Шахтарська, Тореза, Докучаєвська й ін. Найбільші концентрації важких металів в осадах мають місце в містах, де зосереджені промислові підприємства металургійного і машинобудівного профілів: Донецьк, Єнакієве, Макіївка, Маріуполь, Слов'янськ і ін. У деяких інших містах Донецької області, наприклад, Новоазовську, Торезі й ін., осади містять припустимі концентрації важких металів, що не перешкоджає використанню осадів як добрива.
Значні концентрації важких металів містяться також в осадах Комплексу біологічного очищення “Диканівський”(КБОД) і Комплексу біологічного очищення “Безлюдівський”(КБОБ) міста Харкова та осадах ряду інших міст України. Ці дані отримані автором спільно зі спеціалізованою лабораторією еколого-аналітичних досліджень Українського НДІ екологічних проблем (УкрНДІЕП).
Установлено, що в складі осадів міських стічних вод, що утворюються на Комплексі біологічного очищення стічних вод м. Донецька, знаходиться значна кількість важких металів, наприклад: Fe+ –,0 мг/кг сухої речовини, Сuзаг. –мг/кг (мідь одновалентна складає 5–% від загальної кількості міді), Ni+ –,86 мг/кг, Zn+ –,6 мг/кг, Crзаг. –,8 мг/кг, Sr+ –,77 мг/кг, Hg+ –мг/кг. Це перевищує припустимі норми вмісту зазначених металів у добривах у кілька разів. Крім того, в осадах присутні інші елементи і сполуки: Аl+ –мг/кг сухої речовини, As+ –,77 мг/кг і ін.
Описано лабораторні й експериментальні установки для проведення досліджень по збезводненню осадів, визначенню концентрацій важких металів в осадах міських стічних вод, використанню реагентів для інтенсифікації процесів збезводнення осадів і вилучення з них важких металів.
Також описані основні принципи підбору з числа існуючих і пошуку нових флокулянтів для інтенсифікації процесу збезводнення осадів.
Третій розділ містить результати досліджень, спрямованих на пошук нових методів вилучення важких металів з осадів міських стічних вод.
Проведено дослідження в лабораторних умовах на реальних осадах Комплексів біологічного очищення “Диканівський”і “Безлюдівський”(м. Харків) і ряду Комплексів очисних споруд міст Донецької області (Донецьк, Єнакієве й ін.).
В обсязі дійсного дослідження виконані пошук і експериментальне випробування ряду хімічних речовин для вилучення важких металів з осадів міських стічних вод.
У першій серії експериментів здійснена спроба досягти розділення осаду на тверду і рідку фази. При цьому ставилася задача домогтися збільшення концентрації важких металів у рідкій фазі і зменшення у твердій фазі. Досліджено наступні варіанти фізичних і хімічних впливів і їхніх сполучень на властивості осадів і вміст у них важких металів: нагрівання осаду в сушильній шафі до температури 105С при часі експозиції –від 0,25 до 3,0 годин; підкислення проб осаду азотною кислотою в широкому діапазоні величин рН у межах 1–; підкислення проб осаду азотною кислотою при зміні рН у межах 1–і нагріванні до температури 105С; підлужування проб осаду за допомогою NаОН у широкому діапазоні величин рН від 8 до 13; підлужування проб осаду за допомогою NаОН при зміні величин рН у межах 8–і нагріванні до температури 105С.
Результати досліджень наведено на рис. 1. Аналіз отриманих даних свідчить про те, що кращий ефект по розшаруванню осаду на рідку і тверду фази досягнутий при підлужуванні проб осаду за допомогою NаОН до величини рН = 12–і нагріванні до температури 105С, а також при підкисленні проб осаду азотною кислотою до величини рН = 1–і нагріванні до температури 105С. Наявні на ряді кривих максимуми і мінімуми ефекту розшарування осадів (рис. 1, крива 1.7, крива 2.5 і деякі інші) слід пояснити явно вираженою нерівномірністю розподілу твердої і рідкої фаз реальних осадів, з якими проводили дослідження. Домагатися ж гомогенності проб шляхом інтенсивного перемішування небажано, тому що при цьому можуть відбутися необоротні процеси, що спотворюють істотні властивості осадів. У зв'язку з цим оцінку результатів експериментів здійснювали за усередненими та (або) за сталими результатами.
Рис.1. Ефективність поділу осаду на рідку і тверду фази при застосуванні різних методів (технологій): партія проб № 1:1.1 –контрольна проба; 1.2 –витримка в сушильній шафі при t = 105С (3 год); 1.3 –нагрів до кипіння; 1.4 –підкислення HNO до рН = 1–; 1.5 - HNO + нагрів; 1.6 –підлужування NaOH до рН = 13; 1.7 –NaOH + нагрів; партія проб № 2:2.1 –контрольна проба; 2.2 –витримка в сушильній шафі при t = 105С (3 год); 2.3 –нагрів до кипіння; 2.4 –підкислення HNO до рН = 1–; 2.5 - HNO + нагрів; 2.6 –підлужування NaOH до рН = 13; 2.7 –NaOH + нагрів.
Отримані дані свідчать про незначну ефективність випробуваних методів. Установлено, що у твердій фазі (осаді) помітно (на 30– %) зменшилися тільки концентрації марганцю і стронцію з відповідним збільшенням їхньої концентрації в рідкій фазі. Концентрації інших металів зменшилися незначно. Сказане відноситься до всіх проб осадів, відібраних на очисних спорудах КБОБ м. Харкова та інших міст.
Для підвищення ефективності вилучення важких металів з осадів виконана друга серія експериментів, що полягає у використанні гумінових речовин.
Виконанню цієї серії експериментів передували дослідження закономірностей фільтрування ОМСВ, до яких відносяться сирі осади з первинних відстійників і надлишковий активний мул із вторинних відстійників.
ОМСВ мають ознаки і властивості як емульсії, так і суспензії. З одного боку, у дисперсійному середовищі (воді) присутні частки органічних речовин, поверхня яких покрита шаром відсорбованих розчинених органічних сполук, тобто відсутня границя тверде тіло –вода. З іншого боку, структурно-механічні властивості цієї системи в значній мірі визначаються твердими частками. Співвідношення властивостей емульсії і суспензії залежить від дисперсності твердої фази і зв'язаного з нею вмісту органіки, що складає в безводній частині осаду по масі 3–, по обсязі 15– %, а іноді і більш.
Осади фільтрували на лабораторній вакуум-фільтрувальній установці з наливною лійкою діаметром 100 мм при постійній різниці тисків (ДР) протягом циклу фільтрування.
При фільтруванні осадів через фільтруючі тканини встановлено, що поряд з утворенням шару відфільтрованого осаду відбувається інтенсивне закупорювання пор фільтруючої тканини колоїдами або подібними частками, що приводить до швидкого зменшення швидкості фільтрування в наступних циклах. Тому в подальших дослідах в якості фільтрувальної перегородки використовували тканини з попередньо намитим на неї шаром одноразового використання з фільтруючої допоміжної речовини –вуглелужного реагенту.
Виконано математичний опис процесу фільтрування осадів через фільтруючі тканини з намивним шаром ВЛР. Отримано наступні залежності:
dR/dq =К∙Rз,5 + К, (1)
dR/dq =К∙Rос + К, (2)
Rз,5/Rос= К =r,5/(rx) , (3)
де r- питомий об'ємний опір осаду, м/кг; x –відношення об’ємів відфільтрованого осаду і фільтрату; Rос–опір осаду, м/кг; К= 2r,5; rx = К; К = 2∙ r/ (rx); К = Кз / К; К –константа закупорочно-осадового процесу фільтрування; R –загальний опір осаду та фільтрувальної перегородки, м/кг; q –об’єм фільтрату, м/м.
У виразі (3) константа К показує співвідношення між опорами закупорювання (Rз) й осаду (Rос), що зберігається постійним протягом циклу фільтрування. Отримані закономірності дозволили обґрунтувати застосування ВЛР для підвищення ефективності фільтрування осадів міських стічних вод.
Вуглець утримується у складі часток ВЛР. Суспензію з ОМСВ концентрацією 15 % намивали на фільтротканину –бавовняний бельтинг –шаром 2,5 мм. Фільтрування вели при 20С.
Дослідженнями встановлено, що обробка осадів за допомогою ВЛР дозволяє знизити концентрації важких металів в осадах до концентрацій, що не перевищують санітарні норми їхнього вмісту в добривах сільськогосподарських угідь. При цьому важкі метали усіх форм (зв'язані, рухливі, водорозчинні) включаються до складу міцних розчинних гумінових комплексів, що не представляють небезпеки для навколишнього середовища (водних об'єктів).
Визначальним для з'ясування можливості вилучення з осадів важких металів є вивчення механізму іонного обміну між компонентами гумінових речовин (на прикладі гумінової кислоти) і катіонами –іонами важких металів.
Запропоновано рівняння (4)–(7), що дозволили обґрунтувати процес іонного обміну з утворенням комплексів молекул гумінової кислоти з важкими металами на прикладі двовалентних металів.
де (ГК) –гумінова кислота з внутрішньомолекулярним зв'язком з металами; (ГК)' –гумінова кислота з міжмолекулярним зв'язком з металами; М+ –іон важкого металу; Х –додатковий комплекс гумінової кислоти з важкими металами (Мn+); n –валентність металу.
Аналогічний механізм характерний і для металів іншої валентності (більш низкою, наприклад, Сu+ і більш високою, наприклад, Сr+3, Cr+6) у зв'язку з тим, що в складі гумінових речовин містяться різні гумінові кислоти (ГК, ГК' і інші), що володіють явно вираженими хелатними властивостями стосовно важких металів різної валентності. Можливі, як мінімум, два способи зв'язку катіонів: перший –відповідає гідролізові внутрімолекулярної гумінової кислоти (ГК), другий –міжмолекулярної (ГК' ).
Найбільш доступною і розповсюдженою в Україні речовиною, у складі якої утримується значна кількість гумінових речовин (комплексів), є продукт переробки бурого вугілля, у результаті якої одержують вуглелужний реагент. ВЛР є порівняно дешевим і недефіцитним реагентом, що має комплекс поверхнево-активних і іонообмінних властивостей, які визначають можливість його використання для вилучення важких металів із ґрунтів, стічних вод і осадів міських і промислових стічних вод. ВЛР виробляється підприємством ТОВ “Торговий дім”“Нафтохімпром”(м. Олександрія, Кіровоградська область, Україна).
Для обробки осадів використовували 1–% водний розчин ВЛР. Концентрацію ВЛР змінювали в межах від 0,09 до 0,44 кг/м. Встановлено, що найбільш ефективною концентрацією є 0,18–,26 кг/м. Менші дози не дають необхідного ефекту видалення важких металів, великі –сприяють стабілізації завислих часток, тобто перешкоджають осадженню (розподілу) при відстоюванні і збезводненні, наприклад, центрифугуванні. Доза ВЛР 0,18–,26 кг/м сприяє флокуляції часток осаду і збільшує ефективність збезводнення на центрифугах, заміняючи флокулянти. У таблиці наведені хімічні склади осадів стічних вод м. Донецька до і після обробки за допомогою ВЛР.
Таблиця
Кількісний хімічний аналіз осаду стічних вод м. Донецька
(Комплекс біологічного очищення). Валовий вміст.
До і після обробки гуміновими речовинами –ВЛР.
|
Найменування показників |
Концентрація, мг/кг сухої речовини |
Нормативний документ |
|
|
До обробки |
Після обробки |
||
|
1 |
|||
|
Вологість, % |
75,11 |
,38 |
ДСТ 26713-86 |
|
Зольність, % |
57,73 |
,21 |
РД 11.17.9971.-90 |
|
Концентрація сухої речовини, % |
24,89 |
,62 |
ДСТ 26713-86 |
|
Втрати при прожарюванні, % |
42,27 |
,79 |
РД 11.17.9971.-90 |
|
Алюміній |
11327,0 |
,0 |
РД 11.17.9971.-90 |
|
Калій |
270,0 |
,0 |
Полум.-фотометричн. |
|
Натрій |
2876,0 |
,0 |
Полум.-фотометричн. |
|
Кальцій |
64288,0 |
,0 |
РД 11.17.9971.-90 |
|
Магній |
31340,0 |
,0 |
РД 11.17.9971.-90 |
|
Залізо |
12458,0 |
,7 |
РД 11.17.9971.-90 |
|
Мідь |
266,0 |
,0 |
РД 11.17.9971.-90 |
|
Нікель |
2,86 |
,19 |
РД 11.17.9971.-90 |
|
Цинк |
593,6 |
,0 |
РД 11.17.9971.-90 |
|
Хром |
33,8 |
,81 |
РД 11.17.9971.-90 |
|
Марганець |
195,0 |
,0 |
РД 11.17.9971.-90 |
|
Кадмій |
11,8 |
,63 |
Метод ААС |
|
Свинець |
23,8 |
,24 |
РД 11.17.9971.-90 |
|
Миш'як |
3,77 |
,36 |
РД 11.17.9971.-90 |
|
Ртуть |
94 |
,0 |
Метод ААС |
|
Нафтопродукти |
2070,0 |
,0 |
РД 3900147098-90 |
|
Кремній (по SiО) |
355190,0 |
,0 |
РД 11.17.9971.-90 |
|
Фосфати |
17249,0 |
,0 |
РД 11.17.9971.-90 |
З порівняння приведених у таблиці даних видно, що обробка осадів цією речовиною дозволяє видалити мідь на 88 %, нікель –%, цинк –більш 80 %, хром загальний (тривалентний плюс шестивалентний) –,5 %, марганець –%, кадмій –більш 86 %, миш'як –%, ртуть –близько 90 %.
Представляє також істотний інтерес той факт, що обробка за допомогою ВЛР знижує концентрації азоту амонійного на 80 %, азоту нітритного на 50 %, азот нітратний навіть трохи зростає, приблизно, на 30 %, зростає також концентрація фосфатів, трохи знижується величина ХПК (20 %), БПК (10 %). Аналогічні дані отримані також при обробці за допомогою ВЛР осадів стічних вод інших очисних споруд, наприклад у містах: Харків, Єнакієве, Макіївка та ін.
Таким чином, обробка осадів вуглелужним реагентом дозволяє вилучити основну кількість важких металів. Ефективність розробленого методу для різних металів коливається від 60 до 90 %. Крім того, така обробка дозволяє вилучити з рідкої фази осадів сполуки групи азоту на 60–%, нафтопродукти –на 20 % і т.д.
Діючою речовиною в складі ВЛР є гумінові речовини, зокрема, гумати натрію. При цьому рухливі й розчинні у воді важкі метали вилучені з осаду цілком.
Запропоновано новий, екологічно безпечний метод вилучення важких металів за допомогою гумінових речовин, які містяться, зокрема, у продуктах переробки бурого вугілля. Для реалізації розробленої технології доцільно здійснювати збезводнення осаду на фільтр-пресах зі стаціонарним намивним шаром з ВЛР або на центрифугах з рухливим шаром ВЛР. Рідку фазу (фільтрат або фугат) варто обробляти при використанні слабкого підкислення до значень рН = 6,5–,8, що дозволить осадити гумінові комплекси, які містять важкі метали, у спеціально виділених для цього спорудах (відстійниках). Кількість цього осаду складає 0,01 % від первісної кількості осаду. Технологічна схема, що рекомендується, наведена на рис. 2.
Рис. 2. Рекомендована технологічна схема вилучення важких металів з осадів міських стічних вод:
1 –первинні відстійники; 2 –сирий осад; 3 –ущільнювач осаду й активного мулу; 4 –вторинні відстійники; 5 –активний мул; 6 –подача осаду на збезводнення; 7 –корпус механічного збезводнення і знешкодження осаду; 8 –подача ВЛР; 9 –подача збезводненого осаду, який не містить важких металів, на складування і наступну утилізацію; 10 –фугат; 11 –подача HSO; 12 –відстійник; 13 –фугат, який не містить важких металів, в голову очисних споруд; 14 –осад, що містить важкі метали, на наступну переробку.
Четвертий розділ спрямовано на дослідження інтенсифікації процесу збезводнення осадів міських стічних вод при використанні коагуляції та флокуляції. В процесі виконання роботи досліджено неіоногенні та катіоноактивні флокулянти. Зокрема, як флокулянти випробувані: діметілдіалліламонійхлорид (ВПК-402) (Росія), К-504 і К-506 (Фінляндія), поліетиленімін (ПЕІ) і Магнафлок (Німеччина), полімери К-100, К-200, Ф-100, Ф-200, ФК, ОКФ (Росія) і ін., як коагулянти: вапно, сірчанокислий алюміній, хлорне залізо й ін. Усього випробувано більш 20 різних речовин і їхніх сполук.
Встановлено, що для інтенсифікації процесів згущення і збезводнення осадів міських стічних вод доцільно застосовувати неорганічні електроліти-коагулянти в комплексі з органічними катіонними флокулянтами. Їхнє застосування інтенсифікує процес збезводнення осадів як на мулових майданчиках, так і в апаратах механічного збезводнення –фільтр-пресах і центрифугах. Найбільш ефективним коагулянтом при збезводненні осадів міських стічних вод є сірчанокислий алюміній дозою 30–мг/дм, який варто застосовувати в комплексі з одним з катіонних флокулянтів, наприклад, ВПК-402 дозою 0,5–,0 мг/дм, ПЕІ дозою 1,0–,0 мг/дм та ін.
П’ятий розділ присвячено дослідженню процесу збезводнення осадів і техніко-економічному обґрунтуванню запропонованих технічних рішень.
Виконані експерименти показали, що при застосуванні камерних фільтр-пресів з вертикальними плитами оброблені осади мають залишкову вологість 67–% при високій якості фільтрату.
Як найбільш прийнятний реагент прийнято розчин А1(SО) при нормі витрати 1–,5 кг активної речовини на м суспензії. В якості фільтруючої перегородки рекомендується лавсанова фільтрувальна тканина ТЛФ-300.
При перерахованих параметрах і умовах розрахункова питома продуктивність камерного фільтр-преса при збезводненні ОМСВ складає 85– м·10-3/м·год або 42,5–м/год з одного фільтр-преса поверхнею фільтрування 500 м. Таким чином, для збезводнення ОМСВ рекомендується застосовувати фільтр-преси вітчизняного виробництва.
Для збезводнення ОМСВ також рекомендується застосовувати центрифуги вітчизняного або закордонного виробництва. При цьому вологість збезводненого осаду складає 70–%. Вибір типу устаткування для збезводнення ОМСВ виконується в кожному конкретному випадку на підставі техніко-економічного порівняння варіантів.
Економічна ефективність від впровадження розробленого методу вилучення важких металів для міста Єнакієвого складає 1398,5 тис. грн.
ВИСНОВКИ
1. Екологічною проблемою, яка вимагає невідкладного рішення, є розробка нових ефективних методів обробки (знешкодження і збезводнення) і наступної утилізації осадів міських стічних вод. Мулові майданчики є джерелами забруднення ґрунту, ґрунтових і поверхневих водних об'єктів, повітря. Розміри земельних ділянок, які виділяються для цих цілей, постійно збільшуються.
У дисертації розроблено новий метод вилучення важких металів з осадів міських стічних вод за допомогою гумінових речовин.
2. Установлено, що в складі осадів міських стічних вод, що утворюються на Комплексах біологічного очищення стічних вод м. Донецька, Макіївки, Єнакієвого, Харкова та інших міст України, у яких є підприємства машинобудування і металургії, міститься значна кількість важких металів, наприклад: Fe+ –,0 мг/кг сухої речовини, Сuзаг. –мг/кг, Ni+ –,86 мг/кг, Zn+ –,6 мг/кг, Crзаг. –,8 мг/кг, Sr+ –,77 мг/кг, Hg+ –мг/кг. Це перевищує припустимі норми вмісту зазначених металів у добривах у кілька разів. Крім того, в осадах присутні ряд інших елементів і сполук: Аl+ –мг/кг сухої речовини, As+ –,77 мг/кг і ін.
3. Установлено, що гумінові речовини володіють високою виборчою сорбційною здатністю стосовно важких металів. Як ефективний реагент для вилучення важких металів з осадів міських стічних вод запропоновано використовувати продукт обробки бурого вугілля лугом –вуглелужний реагент. Запропонована система рівнянь, яка описує процес фільтрування осадів через допоміжні речовини, зокрема через шар продуктів переробки бурого вугілля, що містить гумінові речовини. Доза ВЛР складає 0,18–,26 кг/м. Діючою речовиною в складі ВЛР є гумінові речовини, зокрема, гумати натрію.
4. Для реалізації розробленої технології доцільно здійснювати збезводнення осаду на фільтр-пресах зі стаціонарним намивним шаром з ВЛР або на центрифугах з рухливим шаром ВЛР. Рідку фазу (фільтрат або фугат) варто обробляти при використанні слабкого підкислення до значень рН = 6,5–,8, що дозволить осадити гумінові комплекси, що містять важкі метали, у спеціально виділених для цього спорудах (відстійниках). Кількість цього осаду складає 0,01 % від первісної кількості осаду.
5. Обробка осадів за допомогою ВЛР дозволяє знизити концентрації важких металів до таких концентрацій, що нижче санітарних норм. Розроблений метод дозволяє видалити мідь на 88 %, нікель – 94 %, цинк –більш 90 %, хром загальний (тривалентний плюс шестивалентний) – 89,5 %, марганець –%, кадмій –більш 86 %, миш'як –%, ртуть –близько 90 %.
6. Випробувано ряд коагулянтів і флокулянтів для інтенсифікації процесу збезводнення осадів міських стічних вод. Як флокулянти випробувана: діметілдіалліламмонійхлорид (ВПК-402) (Росія), К-504 і К-506 (Фінляндія), поліетиленімін (ПЕІ) і Магнафлок (Німеччина), полімери К-100, К-200, Ф-100, Ф-200, ФК, ОКФ (Росія) та ін., як коагулянти –вапно, сірчанокислий алюміній, хлорне залізо та ін.
Найбільш ефективними є катіонні флокулянти. Їхнє застосування інтенсифікує процес збезводнення осадів як на мулових майданчиках, так і в апаратах механічного збезводнення –фільтр-пресах і центрифугах.
7. Встановлено, що розрахункова питома продуктивність камерного фільтр-преса при збезводненні осадів міських стічних вод складає 85–м∙10-3/м·год або 42,5–50 м/год з одного фільтр-преса поверхнею фільтрування 500 м. Для збезводнення ОМСВ рекомендується застосовувати фільтр-преси вітчизняного виробництва. Для збезводнення ОМСВ також рекомендується застосовувати центрифуги вітчизняного або закордонного виробництва. При цьому вологість збезводненого осаду складає 70–%. Вибір типу устаткування для збезводнення ОМСВ виконується в кожнім конкретному випадку на підставі техніко-економічного порівняння варіантів.
8. Економічна ефективність від впровадження в проект реконструкції каналізаційних очисних споруд міста Єнакієвого розробленого методу вилучення важких металів складає 1398,5 тис. грн.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ за ТЕМою ДИСЕРТАЦІЇ
1. Пантелят Г.С., Котюк Ф.А. Количественная и качественная характеристики осадков городских сточных вод // Науковий вісник будівництва. –Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ. –. –Вип. 24. –С. 89-91.
. Пантелят Г.С., Котюк Ф.А.Определение возможности утилизации осадков городских сточных вод // Науковий вісник будівництва. –Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ. –. –Вип. 26. –С. 86-88.
.Котюк Ф.А. К вопросу об обработке, обезвоживании и утилизации осадков водопроводных и канализационных очистных сооружений // Збірник наукових праць. –Луганськ: ЛНАУ. –. –№32 (44). –С. 79-86.
. Котюк Ф.А. Технология удаления тяжелых металлов из осадков городских сточных вод // Науковий вісник будівництва. –Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ. – 2005. –Вип. 32. –С. 172-175.
5. Котюк Ф.А., Штонда Ю.И. Разработка методов удаления тяжелых металлов из осадков городских сточных вод // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. – Одесса: ОДАБА. –. –Вип. 19. –С. 165-169.
6. Пантелят Г.С., Котюк Ф.А. Новая технология удаления ионов тяжелых металлов из осадков городских сточных вод // Науковий вісник будівництва. –Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ. –. –Вип. 35. –С. 230-234.
7. Котюк Ф.А. Применение коагулянтов, флокулянтов и их композиций для интенсификации процесса обезвоживания осадков городских сточных вод // Вестник Белгородского гос.техн. универ. –Белгород: Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. –. – №8. –Часть 4. –С.88-90.
8. Пантелят Г.С., Черников В.А., Котюк Ф.А. Прогрессивные технологии обезвоживания и утилизации городских сточных вод // Сб. докл. Международного конгресса “Вода: экология и технология”(ЭКВАТЭК-2004). – М.: – 2004. – часть 2. –С. 721-722.
9. Пантелят Г.С., Котюк Ф.А. Направления решения вопроса обезвоживания и утилизации осадков городских сточных вод // Сборник научных статей к ХІІ-й Междун. науч.-практ. конф. “Экология и здоровье человека”. – Харьков: Райдер. – 2004. –С. 311-312.
10.Пантелят Г.С., Котюк Ф.А. Результаты исследований обезвоживания осадков городских сточных вод на камерных фильтр-прессах // Тез. докл. ХХХІІ-й науч.-техн. конфер. преподавателей, аспирантов и сотрудников ХНАГХ. –Харьков: ХНАГХ. –. –С. 48-49.
11. Котюк Ф.А. Химический состав и физико-химические свойства осадков городских сточных вод // Тез. докл. ХХХІІ-й науч.-техн. конфер. преподавателей, аспирантов и сотрудников ХНАГХ. –Харьков: ХНАГХ. –. –С. 39-40.
12. Котюк Ф.А. Интенсификация процессов обработки осадков сточных вод // Матеріали Всеукр. наук.-практ. конфер. „Реалізація регіон. програм реформ. та розвитку житлово-комун. госп-ва”. –Алушта: ХОНТТ КГ та ПО, ХНАМГ. –. –С. 79-80.
13. Пантелят Г.С., Котюк Ф.А.Современные методы обезвоживания, удаления тяжелых металлов и утилизации осадков городских сточных вод // Сборник науч. статей к ХІІІ -й Междун. науч.-практ. конф. “Экология и здоровье человека”. –Харьков: Райдер. –2005. – С. 105-108.
14. Котюк Ф.А. Новая технология удаления ионов тяжелых металлов из осадков городских сточных вод // Тезисы докл. ХХХIII-й науч.-техн. конфер. преподавателей, аспирантов и сотрудников ХНАГХ. –Часть 1. –Харьков: ХНАГХ. –006. –С.195-197.
15. Душкін С.С., Дем'янюк В.М., Булгакова О.В., Котюк Ф.О. Пристрій для активації розчинів реагентів. –Декл. патент на корисну модель, № 15380/1 від 09.11.2004 р.
. Пантелят Г.С., Сироватський О.А., Котюк Ф.О. Спосіб виділення важких металів з осадів міських стічних вод. –Повідомлення про завершення формальної експертизи за заявкою на винахід, № 50683 від 29.08.05 р.
Особистий внесок здобувача в роботах, опублікованих у співавторстві, складається в: [1] –визначено хімічний склад і кількість осадів, що утворюються на Комплексах очисних споруд міст Донбасу; [2] –дано аналіз можливих напрямків утилізації осадів міських стічних вод; [5, 6] –приведені результати пошукових досліджень автора при обробці осадів відповідно до кислотної і лужної технологій; [8, 9] –вивчено процес збезводнення осадів на моделі фільтр-преса; [10, 13] –наведено результати досліджень збезводнення осадів на фільтр-пресах, і запропоновано метод вилучення важких металів з осадів міських стічних вод за допомогою гумінових речовин; [15] –обґрунтовано вибір реагентів для обробки осадів; [16] –запропоновані принципово нові технічні рішення по вилученню важких металів.
АНОТАЦІЇ
Котюк Ф.О. Зниження рівня екологічно небезпечного впливу осадів міських стічних вод на навколишнє середовище –Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.01 –екологічна безпека. –Український науково-дослідний інститут екологічних проблем, Харків, 2006.
Дисертацію присвячено науковому обґрунтуванню і розробці заходів, спрямованих на зниження рівня екологічно небезпечного впливу осадів міських стічних вод на навколишнє середовище. Розроблено новий, екологічно безпечний метод вилучення важких металів з осадів за допомогою гумінових речовин, які містяться у продуктах переробки бурого вугілля.
Для реалізації розробленого методу доцільно здійснювати збезводнення осаду на фільтр-пресах зі стаціонарним намивним шаром з вуглелужного реагенту або на центріфугах з рухливим шаром ВЛР. Рідку фазу (фільтрат або фугат) варто обробляти слабким підкисленням, що дозволить виділити (осадити) гумінові комплекси з важкими металами у вигляді осаду, який складає 0,01 % від первинної кількості осаду.
Доза ВЛР складає 0,18–,26 кг/м. Діючою речовиною в складі ВЛР є гумінові речовини, зокрема, гумати натрію.
Обґрунтовано можливість фільтрування осаду міських стічних вод через намивний фільтруючий шар, у якості якого рекомендується використовувати шар ВЛР. При цьому намивний шар може бути стаціонарним –при використанні фільтр-пресів, або рухливим –при застосуванні центрифуг.
Вибір типу устаткування для збезводнення ОМСВ повинен виконуватись в кожному конкретному випадку на підставі техніко-економічного порівняння варіантів.
Економічна ефективність від впровадження розробленого методу вилучення важких металів для міста Єнакієвого складає 1398,5 тис.грн.
Ключові слова: осади, важкі метали, буре вугілля, фільтр-прес, фугат, намивний фільтруючий шар, гумінові речовини, вуглелужний реагент, екологічна безпека, економічний ефект.
Котюк Ф.А. Снижение уровня экологически опасного влияния осадков городских сточных вод на окружающую среду. –Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 21.06.01 –экологическая безопасность. –Украинский научно-исследовательский институт экологических проблем, Харьков, 2006.
Диссертация посвящена снижению уровня экологически опасного влияния осадков городских сточных вод на окружающую среду путем удаления тяжелых металлов из осадков. Разработан новый, экологически безопасный метод удаления тяжелых металлов с помощью гуминовых веществ, которые содержатся в продуктах переработки бурого угля. Для реализации разработанного метода целесообразно осуществлять обезвоживание осадка на фильтр-прессах со стационарным намывным слоем из углещелочного реагента или на центрифугах с подвижным слоем УЩР. Жидкую фазу (фильтрат или фугат) следует обрабатывать слабым подкислением, что позволяет выделить (осадить) гуминовые комплексы с тяжелыми металлами в виде осадка, объем которого составляет 0,01 % от первоначального количества осадка. Доза УЩР составляет 0,18–,26 кг/м. Действующим веществом в составе УЩР являются гуминовые вещества, в частности, гуматы натрия.
Для определения концентраций тяжелых металлов в осадках использовали метод атомно-адсорбционной спектроскопии –прибор фирмы Hitachi–Z 8000.
Установлено, что в составе осадков городских сточных вод, образующихся на Комплексе биологической очистки сточных вод г. Донецка, содержится значительное количество тяжелых металлов, например: Fe+ –,0 мг/кг сухого вещества, Сuобщ. –мг/кг, Ni+ –,86 мг/кг, Zn+ –,6 мг/кг, Crобщ. –,8 мг/кг, Sr+ –,77 мг/кг, Hg+ –мг/кг. Это превышает допустимые нормы содержания указанных металлов в удобрениях в несколько раз. Кроме того, в осадках присутствует ряд других элементов и соединений: Аl+ –мг/кг сухого вещества, As+ –,77 мг/кг и др.
Обработка осадков с помощью УЩР позволяет снизить концентрации указанных веществ до таких концентраций, которые ниже санитарных норм.
В процессе выполнения работы исследованы неионогенные и катионоактивные флокулянты. В частности, в качестве флокулянтов опробованы: диметилдиаллиламмонийхлорид (ВПК-402) (Россия), К-504 и К-506 (Финляндия), полиэтиленимин (ПЭИ) и Магнафлок (Германия), полимеры К-100, К-200, Ф-100, Ф-200, ФК, ОКФ (Россия) и др., в качестве коагулянтов: известь, сернокислый алюминий, хлорное железо и др. Всего испытано более 20 различных веществ и их сочетаний.
Выполнено математическое описание процесса фильтрования осадков городских сточных вод через вспомогательные вещества, в частности через слой продуктов переработки бурых углей, содержащих гуминовые вещества.
Установлено, что гуминовые вещества обладают высокой избирательной сорбционной способностью по отношению к тяжелым металлам. В качестве эффективного реагента для удаления тяжелых металлов из осадков городских сточных вод предложено использовать продукт обработки бурого угля щелочью –УЩР.
Предложен принципиально новый метод обработки осадков городских сточных вод, заключающийся в сочетании механического обезвоживания и удаления тяжелых металлов.
Обоснована возможность фильтрования осадка городских сточных вод через намывной фильтрующий слой, в качестве которого рекомендуется использовать слой УЩР или другого, аналогичного по свойствам, вещества. При этом намывной слой может быть стационарным –при использовании фильтр-прессов или подвижным –при применении центрифуг.
Для интенсификации процессов сгущения и обезвоживания осадков городских сточных вод целесообразно применять органические флокулянты. Наиболее эффективными являются катионные флокулянты. Их применение интенсифицирует процесс обезвоживания осадков как на иловых площадках, так и в аппаратах механического обезвоживания –фильтр-прессах и центрифугах.
При перечисленных условиях расчетная удельная производительность камерного фильтр-пресса при обезвоживании осадков городских сточных вод составляет 85–∙10-3 м·10-3/м·ч или 42,5–м/ч с одного фильтр-пресса поверхностью фильтрования 500 м. Таким образом, для обезвоживания ОГСВ рекомендуется применять фильтр-прессы отечественного производства. Для обезвоживания ОГСВ также рекомендуется применять центрифуги отечественного или зарубежного производства. При этом влажность обезвоженного осадка составляет 70–%. Выбор типа оборудования для обезвоживания ОГСВ производится в каждом конкретном случае на основании технико-экономического сравнения вариантов.
Экономическая эффективность от внедрения разработанного метода извлечения тяжелых металлов для города Енакиево составляет 1398,5 тыс. грн.
Ключевые слова: осадки, тяжелые металлы, бурый уголь, фильтр-пресс, фугат, намывной фильтрующий слой, гуминовые вещества, углещелочной реагент, экологическая безопасность, экономический эффект.
Коtyuk F.A. Reduction of a level of ecologically dangerous influence of municipal sewage sludge on an environment. –Manuscript.
The thesis submitted to obtain the Candidate of science degree, technical (Ph. D), on speciality 21.06.01 –ecological safety. –Ukrainian research institute of ecological problems, Kharkov, 2006.
The dissertation is devoted to a scientific substantiation and development of measures directed on reduction of a level of ecologically dangerous influence of municipal sewage sludge on an environment. The new, ecologically safe method of heavy metals removal using humic substances, which contain in products of brown coal processing is developed.
For realization of the developed method it is expedient to carry out sludge dewatering on filter presses with stationary precoat layer of the coal-alkali reagent or on centrifuges with a CAR mobile layer. The liquid phase (filtrate) should be processed by faint acidation, that will allow to eliminate (to precipitate) humic substances with heavy metals as a sludge which makes 0,01 % from primary amount of a sludge.
The CAR doze makes 0,18–,26 kg/m. Active substances in CAR structure are humic substances, in particular, natrium humate.
The opportunity of municipal sewage sludge filtering through precoat filtering layer, as which it is recommend to use a CAR layer, is proved. At the same time precoat layer can be stationary –at use the filter presses, or mobile –at application of centrifuges.
The choice of equipment type for municipal sewage sludge dewatering should be made in each concrete case on the basis of technical and economical comparison of variants. The economic efficiency from introduction of the developed method of heavy metals extraction for Enakievo town makes 1398,5 thousands UAH.
Key words: sludge, heavy metals, brown coal, filter press, liquid phase, precoat filter-bed, humic substances, coal-alkali reagent ecological safety, economical effect.