1523

ры в сфере охраны окружающей среды и рационального природопользования, для чего разрабатываются экологические образовательные программы для различных возрастных групп.

Список литературы

1.Формирование техногенного ландшафта на примере г. Магнитогорска / К.А. Пивоварова, В.Ю. Домнин, З.М. Боброва, О.Ю. Ильина // Формирование предметно-пространственной среды современного города: сб. материалов ежегод. Всерос. науч.-практ. конф. (с междунар. участием) / под общ. ред. А.Д. Григорьева, Э.П. Чернышовой. – Магнитогорск: Изд-во Магнитогор. гос. техн. ун-та, 2014. – С. 117–120.

2.Боброва З.М., Ильина О.Ю. Акценты при подготовке экологи-

чески ориентированных кадров // Moderni vymozenosti vedy – 2014: materialy X Mezinarod. vedec.-prakt. conf. – Praha: Education and Science, 2014. – S. 38–40.

3.Боброва З.М., Ильина О.Ю., Зуева Т.Ю. Особенности подготовки экологически ориентированных кадров в техническом вузе // Инновационное развитие современной науки: сб. стат. междунар. на- уч.-практ. конф.: в 9 ч. / отв. ред. А.А. Сукиасян. – Уфа: РИЦ Башкир.

гос. ун-та, 2014. – Ч. 9. – С. 142–143.

Об авторах

Сафина Валентина Альбертовна – студентка кафедры про-

мышленной экологии и безопасности жизнедеятельности, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова.

Боброва Залия Маратовна – кандидат технических наук, доцент кафедры промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, e-mail: eco_safe@magtu.ru.

Ильина Оксана Юрьевна – кандидат технических наук, доцент кафедры промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, e-mail: eco_safe@magtu.ru.

Ямалова Миляуша Ягафаровна – директор МОУ «СОШ № 1»,

с. Аскарово, Республика Башкортостан.

281

УДК 669.046: 504

И.С. Глушанкова, Е.В. Соловьева

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ФЕРРОВАНАДИЕВОГО ШЛАКА И ЭКОЛОГО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ШЛАКООТВАЛА В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Актуальной экологической проблемой металлургических предприятий является обращение с образующимися отходами производства в виде шлаков. Исследуются физико-химические свойства шлака. Проведена экологическая оценка состояния отвала. На основании данных о физико-химических свойствах шлаков производства феррованадия предложен метод рекультивации отвала.

Ключевые слова: металлургия, шлак, шлакоотвал, отход, феррованадий, утилизация, рекультивация.

I.S. Glushankova, E.V. Solovyeva

STUDY OF PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES OF SLAG FERROVANADIUM AND ECOLOGICAL-ANALYTICAL ESTIMATION COVERED BY THIS LANDFILL IN THE METALLURGICAL INDUSTRY

Topical environmental problem metallurgical enterprises is the treatment of waste of manufacture in the form of slag. Investigated physico-chemical properties of slag. Conducted environmental assessment of satiety. On the basis of data on physico-chemical property of the slag production ferrovanadium a method of recultivation of the dump.

Keywords: metallurgy, slag, slag deposits, waste, ferrovanadium, recycling, reclamation.

Отходы от производства ванадия и феррованадия обладают большим потенциалом для дальнейшего извлечения из них ванадия [3]. Использование отходов должно позволить увеличить сквозное извлечение ценного компонента и благоприятно сказаться на экологической обстановке в промышленной зоне [1].

На известном крупном металлургическом предприятии ежегодно образуется значительное количество шлака при производстве фер-

282

рованадия алюминосиликотермическим способом [4]. Химический состав шлака самораспадающегося представлен в табл. 1.

Массовая доля оксидов кремния и алюминия преобладают по химическому составу.

Шлак в настоящее время не утилизируется, а размещается на шлакоотвалах, которые территориально находятся в поймах рек и непосредственной близости от населенных пунктов. Визуальная оценка шлакоотвала представлена на рис. 1.

Рис. 1. Визуальная оценка шлакоотвала

Шлакоотвал имеет серовато-землистый цвет, пылит, имеет включение конгломератов различного диаметра. Он подвержен сезонным эрозионным процессам как в весенний период с таянием снега, так и в летний с порывами ветра.

При этом происходит задалживание территорий, загрязнение водных объектов, что влечет за собой деградацию почв на значительном удалении от места размещения отходов. Экологическими служба-

283

ми ежегодно производится взимание платежей за размещение промышленных крупнотоннажных отходов в неположенном месте.

Для разработки метода утилизации шлака необходимо провести эколого-аналитические исследования и оценить воздействие отвала на объекты окружающей среды.

В связи с этим был проведен ряд экспериментов. Эксперименты проходили в лабораторных условиях с анализом донных отложений и сточных вод ближайшего водоема.

Полученные результаты исследований по определению химического состава донных отложений титриметрическим методом представлены в табл. 2.

Таблица 2

Результаты исследований по определению химического состава донных отложений из водоема, мг/кг

В ходе проведения исследования было установлено, что все элементы в донных отложениях превышают ПДК в почве.

Пробы воды брали на следующих точках: на границе с отвалом (глубина 5 см), в середине водоема (глубина 5 см), из водоема в дальней точке отвала (глубина 5 см). Результаты исследования по химическому составу донных отложений представлены на рис. 2.

Рис 2. Химический состав донных отложений, мг/кг

284

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1.Самая большая концентрация ванадия в донных отложениях была отмечена в середине водоема и составила 2000 мг/кг. Это позволяет судить о том, что ванадий закрепился на середине донных отложений водоема, что привело к образованию нового комплексного соединения.

2.Самая большая концентрация кальция в донных отложениях была отмечена в середине водоема и составила 74 000 мг/кг. Самая низкая концентрация отмечена на границе с отвалом и составила 21 000 мг/кг. Выявлено, что кальций мигрировал к середине водоема, что привело к образованию карбонатов кальция.

3.Чем дальше от отвала, тем больше накапливается марганца

вдонных отложениях. Наибольшая концентрация составила 5200 мг/кг

вдальней точке, наименьшая концентрация отмечена на границе с отвалом (460 мг/кг). Мигрирует марганец в основном в форме взвесей, которые, как правило, говорят о составе окружающих пород. В них он содержится как смесь с другими металлами в виде гидроксидов.

4.Медь концентрируется в середине водоема, и ее максималь-

ная концентрация составляет 120 мг/кг. Наименьшее содержание

вдонных отложениях отмечено на границе с отвалом 50 мг/ кг. Обычно соединения с медью труднорастворимые. Могут возникнуть различные акваионы меди при наличии лигандов.

5.Содержание хрома накапливается в самой дальней точке отбора и составило 5700 мг/кг. Взвешенные соединения хрома представляют собой в основном сорбированные соединения хрома.

Ежегодно в поверхностные водные объекты сбрасывается около 1 млн м3 сточных вод, из них 85 % загрязненных. Вместе со сточными водами сбрасывается значительное количество загрязняющих веществ,

втом числе взвешенных веществ, сульфатов, хлоридов, соединений железа, тяжелых металлов и т.д. [2].

Был проведен отбор проб вод на различных расстояниях от от-

вала:

на границе с отвалом, глубина 5 см;

в середине водоема, глубина 5 см;

из водоема в дальней точке отвала, глубина 5 см. Химический состав сточных вод представлен в табл. 3.

285

Таблица 3

Химический состав сточных вод, мг/дм3

Содержание марганца, меди и хрома в сточных водах (мг/дм3) представлено на рис. 3.

Рис. 3. Содержание марганца, меди и хрома в сточных водах, мг/дм3

На основании проведенных экспериментальных исследований определено следующее:

1.Исходя из данных показатель среды pН меняется незначительно по всем точкам отбора. Полученный показатель соответствует требованиям ПДК рыбохозяйственного водоема.

2.Концентрация ванадия уменьшается в середине водоема и составляет 0,036 мг/дм3. На границе с отвалом она составляет 0,15 мг/дм3. Соединения ванадия в водной среде сосредотачиваются непосредственно вблизи отвала.

3.Содержание таких химических элементов, как марганец (0,27 мг/дм3), медь (0,0020 мг/дм3) и хром (0,0022 мг/дм3), в природной воде имеет тенденцию к снижению их концентрации в зависимости от удаленности отвала. Следовательно, эти элементы в воде аккумулируются непосредственно у границ отвала.

Таким образом, можно сделать вывод, что конечный шлак, образующийся при производстве феррованадия, необходимо утилизировать и рекультивировать отвал.

286

Список литературы

1.Бобович Б.Б. Переработка промышленных отходов: учеб. для вузов. – М.: СП Интермет Инжиниринг, 1999. – 445 с.

2.Большина Е.П. Экология металлургического производства: курс лекций. – Новотроицк: Изд-во НФ НИТУ «МИСиС», 2012. – 155 с.

3.Комплексная переработка и использование металлургических шлаков в строительстве / В.С.Горшков, С.Е. Александров, С.И. Иващенко, И.В. Горшкова. – М.: Стройиздат, 1985.

4.Амирова С.А. Технологии извлечения ванадия из конверторных ванадиевых шлаков: учеб. пособие / Перм. гос. техн. ун-т. –

Пермь, 1997. – 90 с.

Об авторах

Глушанкова Ирина Самуиловна – доктор технических наук,

профессор кафедры охраны окружающей среды, Пермского национальный исследовательский политехнический университет, e-mail: irina@eco.pstu.ac.ru.

Соловьева Елена Валерьевна – магистрант кафедры охраны окружающей среды, Пермского национальный исследовательский по-

литехнический университет, e-mail: lilu_lostic_91@inbox.ru.

287

УДК 628.312:628.472.37.032

Ю.М. Загорская, Ю.А. Татаркина, Ю.В. Завизион

ОБРАЩЕНИЕ С ОСАДКАМИ СТОЧНЫХ ВОД: ТРЕБОВАНИЯ ПРИ ЗАХОРОНЕНИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИИ НА ПОЛИГОНЕ ТВЕРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ

Статья посвящена проблемам, связанным с образованием осадков сточных вод на биологических очистных сооружениях. Рассмотрены основные современные методы утилизации осадков сточных вод, выделены плюсы и минусы этих методов. Проведен анализ нормативных документов, где определены основные требования при захоронении и использовании отходов на полигонах твердых коммунальных отходов (ТКО), выявлен в них ряд разногласий в вопросе приготовления водной вытяжки из отходов для определения интегральных показателей химического и биохимического потребления кислорода.

Ключевые слова: осадки сточных вод, захоронение, использование, полигон ТКО, нормативные требования, химическое потребление кислорода, биологическое потребление кислорода, приготовление водной вытяжки.

Yu.M. Zagorskaya, Yu.A. Tatarkina, Yu.V. Zavizion

HANDLING SEWAGE SLUDGE: REQUIREMENTS

FOR STORAGE AND USE AT LANDFILLS

The article tells about the problems of sewage sludge, which are formed in the biological wastewater treatment plants. Given modern methods of treatment of sewage sludge, noted the advantages and disadvantages of these methods. Аnalysis of the regulatory framework has been made, which identified the key requirements for the use and disposal of sewage sludge at landfills. The regulatory framework were identified differences that relate to the issue of preparation of the aqueous extract of waste to determine the COD and BOD.

Keywords: sewage sludge, storage, use, MSW landfill, regulatory requirements, chemical oxygen demand, biological oxygen demand, the preparation of the aqueous extract.

Согласно докладу «О состоянии и об охране окружающей среды Пермского края в 2014 году» [1] отходы (осадки) при механической и биологической очистке сточных вод входят в десятку образуемых

288

крупнотоннажных отходов по краю. В период с 2013 по 2014 год было образовано 373 тыс. т выше указанных отходов. Образование осадка на 100 000 м3 сточной воды составляет примерно 750 м3. Данный вид отходов представляет собой осадки первичных отстойников и избыточный активный ил (осадок вторичных отстойников), образование которого является следствием аэробного процесса очистки [2, 4]. Избыточный активный ил – сложный органо-минеральный комплекс, органическая часть которого представляет собой биомассу и частично окисленные органические вещества сточных вод, а также азот- и фосфорсодержащие соединения. Объем избыточного активного ила примерно в 2 раза больше, чем объем осадков из первичных отстойников [2, 3].

Особенностью осадков является высокое содержание в них тяжелых металлов, серосодержащих и хлорсодержащих соединений, поэтому их утилизация является сложной экологической проблемой [5]. Среди существующих способов обращения с осадками можно выделить следующие:

–накопление на иловых картах, где происходит процесс обезвоживания и частичного компостирования;

–захоронение на полигонах твердых коммунальных отходов;

–пиролиз с получением пиролизного жидкого топлива и твердого углеродного остатка, который находит применение в качестве сорбента [2];

–cжигание c получением зольного продукта, пригодного к использованию в качестве добавки для строительного материала (керамзит) или как добавка (не более 50 %) в высококачественные древесные гранулы (пеллеты) [1];

–анаэробное сбраживание с получением возобновляемого вторичного энергетического ресурса в виде биогаза [1];

–гидролиз до аминокислот с последующим синтезом с целью получения кормовых соединений для рыб и животных [1];

–компостирование с получением органо-минеральных удобрений, технических грунтов для проведения строительных работ и рекультивации почв [2];

–использование в качестве связующего вещества для получения топливных брикетов различного состава (коксовая пыль, угольная пыль) и др. [4].

Взависимости от объемов образования осадков, присутствия тяжелых металлов и других загрязняющих веществ в их составе,

289

а также от наличия свободных площадей, доступных объемов финансирования и ряда других факторов. Каждый из вышеперечисленных способов имеет свои ограничения для применения.

Главным ограничивающим фактором использования осадков сточных вод с целью получения удобрения, технического грунта в процессе компостирования, а также кормовой добавки в процессе гидролиза, является высокое содержание тяжелых металлов, поэтому эти методы целесообразно использовать на станциях очистки сточных вод малых населенных пунктов, где вклад промышленных стоков

свысоким содержанием токсичных соединений незначительный [2].

Вкачестве недостатков метода сжигания и пиролиза можно выделить образование токсичных пылегазовых выбросов и их дорогостоящую последующую очистку; кроме того, в основе данных методов лежат энергоемкие процессы и наличие соответствующего аппаратурного оформления, что в целом обусловливает их высокозатратность [1].

Достаточно сложны в исполнении такие методы, как гидролиз, пиролиз и анаэробное сбраживание. Последние два несут в себе потенциальную угрозу взрыва при возникновении «помех» в технологическом процессе; также требуются большие затраты на оборудование [1].

Применение способа складирования и накопления на иловых картах или захоронения на полигонах после этапа предварительного обезвоживания осадков ведет к длительному и безвозвратному отчуждению земельных ресурсов. Данные способы также могут спровоцировать возникновение ряда факторов, негативно воздействующих на окружающую среду и человека, например, таких как:

– выделение вредных, дурнопахнущих веществ;

– загрязнение грунтовых вод фильтратом с высокой концентрацией тяжелых металлов;

– загрязнения поверхностных вод;

– влияние на растительный и животный мир [2, 5, 6].

Внастоящий момент на территории Российской Федерации, несмотря на существенный ряд вышеперечисленных недостатков, наиболее распространенными способами обращения с осадками сточных вод являются складирование и накопление на иловых картах или захоронение на полигонах ТКО. На полигонах осадки могут быть подвергнуты не только совместному захоронению с ТКО, но могут быть использованы как вторичный ресурс в качестве изолирующего материала при

290