Очистка фосфатсодержащих сточных вод модифицированным шлаком электросталеплавильного производства

• Автор: Василенко, Татьяна Анатольевна
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 178 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Загрязнения водных объектов в Российской Федерации

1.2. Влияние фосфатов на водные объекты

1.3. Загрязнение фосфатами водных объектов Белгородской области

1.4. Очистка сточных вод от фосфатов.

1.4.1. Физикохимические методы очистки

1.4.2. Биологические методы очистки

1.5. Обоснование необходимости разработки эффективного ,

способа очистки вод от фосфатов
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Физикохимическая характеристика исходного шлака
2.2. Количество удаляемых из раствора катионов и анионов шлаком
1 2.3. Исследование влияния среды на растворимость и
гидролитическую стабильность шлака
2.4. Характеристика сточных вод
2.5. Методы исследования.
2.5.1. Методика проведения процесса очистки растворов шлаком
2.5.2. Адсорбционные исследования
2.5.3. Методики определения физикохимических свойств шлака
2.5.4. Исследование процесса очистки фосфатсодержащих растворов методом математического планирования эксперимента
2.5.5. Обработка результатов эксперимента по математическому моделированию .
ч 2.5.6. Биотестирование водных вытяжек из шлака с помощью
низших ракообразных дафний.
2.5.7. Методики биотестирования почвенных смесей, содержащих
шлак и шлам водоочистки
Глава 3. МОДИФИКАЦИЯ ШЛАКА СОЛЯНОЙ КИСЛОТОЙ
3.1. Обоснование применения в качестве активатора
соляной кислоты.
к 3.2. Реакции на границе раздела фаз шлак соляная кислота.
3.3. Влияние условий модификации на полноту
перехода катионов из шлака в раствор
3.4. Влияние условий модификации на процесс дефосфатации.
3.5. Влияние условий модификации на удельную поверхность
частиц шлака
3.6. Физикохимическая характеристика модифицированного шлака .
3.7. Количество удаляемых из раствора катионов и анионов модифицированного шлаком
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ОЧИСТКИ
ФОСФАТСОДЕРЖАЩИХ ВОД
4.1. Анализ катионов исходного и модифицированного шлаков,
перешедших в раствор из твердой фазы
4.2. Реагентная очистка.
4.3. Адсорбция на поверхности шлака.
4.4. Электроповерхностные свойства частиц шлака
Глава 5. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ДЕФОСФАТАЦИИ.
5.1. Влияние температуры, среды и продолжительности хранения шлака на эффективность дефосфатации.
5.2. Влияние времени очистки на эффективность дефосфатации
с использованием исходного шлака.
5.3. Влияние времени очистки на эффективность дефосфатации
с использованием модифицированного шлака.
5.4. Влияния технологических факторов на эффективность дефосфатации с использованием метода математического
моделирования
Глава 6. ОЧИСТКА БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД ШЛАКАМИ
6.1. Исследование очистки сточных вод с использованием исходного
и модифицированного шлаков.
6.2. Разработка технологической схемы процесса очистки
Глава 7. ПРИМЕНЕНИЕ ШЛАКА И ШЛАМА ВОДООЧИСТКИ
В КАЧЕСТВЕ УДОБРЕНИЯ ДЛЯ РАСТЕНИЙ.
Глава 8. ЭКОЛОГОЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СНИЖЕНИЯ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ В РЕЗУЛЬТАТЕ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ.
8.1. Предотвращенный экологический ущерб как комплексный пока
затель антропогенной нагрузки на окружающую среду.
8.2. Расчет предотвращенного экологоэкономического ущерба окружающей среде в результате утилизации отхода электросталеплавильного производства
8.3. Расчет предотвращенного экологоэкономического ущерба окружающей среде в результате утилизации шлама водоочистки сточных вод
8.4. Оценка предотвращенного ущерба от уменьшения загрязнения водного объекта.
ВЫВОДЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
Сокращения, наиболее часто встречающиеся в диссертации
ОАО ОЭМК открытое акционерное общество Оскольский электрометаллургический комбинат.
Шлак АКОС шлак, образующийся после агрегата комплексной обработки стали.
ОС очистные сооружения.
СВ сточные воды.
ПДКв предельно допустимая концентрация вещества в воде хозяйственнопитьевого и культурнобытового водопользования.
ПДКвр предельно допустимая концентрация вещества в воде рыбохозяйственного водопользования.
ИШ исходный шлак.
МШ модифицированный шлак.
М0 модуль основности шлака, температура, С.
Ммод модуль модификации, млг.
Тмод время модификации, ч.
Е масса компонента, удаляемая из раствора, в пересчете на 1 грамм шлака, мгг.
сумма активных оксидов кальция и магния.
Буд удельная поверхность, м кг.
эффективность очистки, .
МИ митотический индекс, 0 ФЭ фитотоксический эффект, .
Введение
Актуальность


В последние годы в гидроэкологической обстановке на территории России не произошло кардинальных улучшений, несмотря на резкий в раза спад промышленного и сельскохозяйственного производства. Наблюдается снижение эффективности водоохранных мероприятий, а также присутствие в почвах и грунтах высоких концентраций загрязняющих веществ 4. В России половина жителей лишена возможности употребления качественной воды по причине несоответствия требованиям государственного стандарта. Качество воды в рек и озер России таково, что они утратили свою изначальную природную функцию как источник водоснабжения и не отвечают нормативным требованиям наблюдается тенденция к росту их загрязненности. Ежегодно увеличивается число створов с высоким уровнем загрязнения воды более ПДКВ и количество случаев экстремально высокого загрязнения водных объектов свыше 0 ПДКв. Например, в Куйбышевском и Саратовском водохранилищах содержание меди колеблется от 5 до ПДКВ. В устье Волги, в районе Астрахани, содержание фенолов, нефтепродуктов, фосфатов, соединений меди и цинка колеблется от 5 до ПДКВ. Остро стоит вопрос очистки сточных вод от фосфатов на Московских станциях аэрации. Расход воды в нижнем течении р. Москва на формируется сбросами очищенных стоков, которые повышают концентрацию фосфатов в речной воде в пять раз, что свидетельствует о недостаточной степени очистки от биогенных элементов 6. Задача удаления фосфатов из сточных вод стала особенно актуальной в связи с резко возросшей эвтрофикацией водоемов и ужесточением требований к содержанию биогенных элементов в очищенных сточных водах 7, 8. В последнее время широкое применение получили различные сельскохозяйственные удобрения, моющие средства, в состав которых входят разнообразные соединения фосфора. Возрастает опасность попадания их в почву и водоемы, что представляет определенную угрозу для биологических объектов. Избыточное поступление в водные объекты соединений, содержащих фосфор, нарушает его естественный круговорот и становится причиной ускоренного эвтрофицирования. Фосфор входит не только в состав синтетических моющих средств, но и инсектицидов, например, хлорофоса, фосфолана, дихлофоса и др. Кроме того, для нужд сельского хозяйства производятся кормовые фосфатсодержащие добавки мононатрийфосфат и динатрийфосфат. Сточные воды таких предприятий содержат большое количество анионов производных ортофосфат и полифосфатионов НР2, Н2Р Н3Р7 Н3Р, НР и др. Кроме того, просачивание в почву и скопление вод, содержащих фосфаты, может привести к активации токсичных продуктов в грунтовых водах. При концентрации фосфатов в воде водоема менее 0,3 мгл эвтрофикация не наблюдается. Установлены следующие Г1ДК фосфатионов в воде ПДКв 3,5 мгл, ПДКвр 0,2 мгл. Присутствие в воде избыточного количества фосфатов и других активных веществ, способно активизировать токсичные вещества, адсорбированные на донных осадках. При высоких значениях среды фосфаты выпадают в виде солей кальция и железа, что снижает эффект зарастания водоемов. Однако при создании в воде анаэробной среды и росте содержания восстановителей в результате процессов брожения выпавший в осадок РеР восстанавливается до Ре3Р2, после чего зарастание водоемов вновь усиливается 9. На рис. Рис. Токсины вызывают у человека и животных нервномышечные нарушения, затруднение дыхания и повреждение печени. С биохимической точки зрения эти вещества блокируют передачу нервных сигналов. Массовый рост фитопланктона с участием его различных видов происходит не только в пресных водоемах, но и в морях и океанах табл. Таблица 1. На рис. По территории Белгородской области протекает река бассейна р. Дон и рек бассейна р. Днепр. Имеются свыше прудов и водохранилищ. Водные объекты составляют часть экономического потенциала области. Однако экологическое состояние ряда водных объектов в течение многих лет вызывает серьезные опасения, в частности, по загрязненности их фосфатами. Практически все реки Белгородской области относятся к категории загрязненных и умеренно загрязненных по большинству показателей вода в них не соответствует требованиям рыбохозяйственных нужд и по многим показателям требованиям хозяйственнопитьевого водопользования. Рис.