Комплексное обезвреживание сточных вод, утилизация осадков водоочистки и вторичное использование гипсо- и металлсодержащих промышленных отходов - Автореферат

На территории России ежегодно образуются и накапливаются миллиарды кубометров сточных вод, содержащих соединения тяжелых металлов (ТМ) и фосфаты, многотоннажные твердые отходы, включающие сталеплавильные шлаки, цитрогипс (ЦГ), отходы мокрой магнитной сепарации (ММС) железистых кварцитов и др. Разработка научных основ процессов безреагентной очистки сточных вод от тяжелых металлов и фосфатов, а также переработки ЦГ и отходов ММС позволит не только создать новые способы и технологии по их утилизации, но и целенаправленно регулировать эффективность процессов и значительно расширить области практического использования отходов. Целью данной диссертационной работы явилось снижение антропогенного воздействия на окружающую среду за счет очистки сточных вод от соединений ТМ и фосфатов, утилизации осадков водоочистки и вторичного использования гипсо-и железосодержащих промышленных отходов. Научная новизна работы состоит в следующем: · Разработаны теоретические основы комплексной очистки сточных вод от тяжелых металлов и фосфатов с помощью отходов электросталеплавильных производств, основанные на протекании процессов окисления-восстановления, образования малорастворимых осадков, коагуляции и сорбции загрязняющих веществ и заключающиеся в использовании эффекта взаимодействия двух систем - сточных вод и твердых отходов с образованием очищенных сточных вод и осадков, являющихся техногенным сырьем для строительных материалов, а также вторичного использования многотоннажных гипсосодержащих отходов и отходов ММС. · На основании комплексных физико-химических исследований предложен механизм образования пигментов-наполнителей, заключающийся в формировании на поверхности зерен кварца прочной окрашенной пленки из оксида железа Fe<2O3.>На защиту выносятся следующие основные положения: · Кинетические зависимости и механизм безреагентной комплексной очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и фосфатов с помощью отходов электросталеплавильных производств, основанный на процессах окисления-восстановления, образования малорастворимых осадков, коагуляции и сорбции загрязняющих веществ.Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель исследований, изложены научные и практические результаты, выносимые на защиту.Дан анализ сложившейся в настоящее время экологической ситуации в мире. Вследствие интенсивной антропогенной деятельности в биосферу ежегодно поступают и накапливаются миллиарды тонн твердых, жидких и газообразных отходов. Мировой объем загрязненных вод, сбрасываемых в водные объекты, составляет 250-300 млрд м3 в год, что ведет к ухудшению качества воды, повышению уровня заболеваемости населения, к гибели гидробионтов. Наиболее распространенными и массовыми загрязняющими веществами водных объектов являются нефть, соединения азота, фосфора, ТМ. Вместе с тем в современных сложных технико-экономических условиях актуальным является использование в практике очистки сточных вод отходов промышленности, что ведет к удешевлению процесса очистки и более рациональному использованию природных ресурсов.Во второй главе представлены результаты экологического мониторинга поверхностных водных объектов и контроля сточных вод предприятий Белгородской области, проводимого для оценки антропогенного влияния на окружающую среду и выработки рекомендаций по нормализации экологической обстановки. Дана характеристика наблюдательной сети за количественными и качественными показателями водных объектов, состоянием их русел и берегов в Белгородской области. На многочисленных примерах показано, что сточные воды предприятий сбрасываются с превышением норм ПДС, что негативно сказывается на качестве воды водных объектов (рис. Доказано, что ухудшение качества воды в водных объектах имеет прямую зависимость от состава сбрасываемых недоочищенных сточных вод.Объектами исследования в работе служили: сточные воды асбоцементного производства, содержащие ионы Cr2O72-; хозяйственно-бытовые воды с повышенным содержанием фосфатов; сточные воды гальванических производств, содержащие ионы меди и никеля; а также твердые промышленные отходы производства лимонной кислоты (ЦГ), сталеплавильного производства - пыль ЭСПЦ, шлак ОЭМК и отходы ММС. Для обоснования механизма протекающих в системах процессов и установления состава образующихся продуктов реакций в диссертационной работе были использованы взаимодополняющие независимые физические и физико-химические методы исследования: термогравиометрия, РФА, УФ-спектроскопия, электронная микроскопия, фотоколориметрия, ДТА, седиментационный анализ, оптическая микроскопия и др.В роли восстановителя в этом процессе выступает железо (II), для перевода его в раствор проводилась предварительная сернокислотная модификация пыли ЭСПЦ, что способствует диспергированию частиц, увеличению их удельной поверхности и переходу в раствор ионов Fe2 , необходимых для протекания окислительно-восстановительной реакции. При этом растет суммарная поверхность дисперсной фазы и увеличивается число реакционных центров, что способствует повыше

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ