У даній статті зроблена спроба вирішення проблеми, характерної для більшості регіонів Росії накопичення значних кількостей неутилізованих гальваношламов, що містять токсичні важкі метали, і неконтрольованого поширення їх по території в зв'язку з відсутністю полігонів поховання, відповідних СНиП 2.01.28-85. Накопичення їх на території підприємств також представляє загрозу екологічній безпеці. запропоновано способи переробки шламів, як завершальний етап життєвого циклу продукту, використання витягнутих з шламів компонентів в отриманні матеріалів, що володіють цінними споживчими властивостями, менш токсичних у порівнянні з об'єктом переробки, які дозволяють в відчутних кількостях збереженню природних ресурсів і знизити навантаження на навколишнє середовище.

Анотація наукової статті по промисловим біотехнологій, автор наукової роботи - Кузнєцова Олена Юріївна, Акулова Анастасія Костянтинівна, Мотовілов Артем Володимирович


Область наук:
  • промислові біотехнології
  • Рік видавництва діє до: 2016
    Журнал: Євразійський Союз Вчених

    Наукова стаття на тему 'ПРОБЛЕМИ ТА ЇХ ВИРІШЕННЯ ПЕРЕРОБКИ І УТИЛІЗАЦІЇ стічних вод ГАЛЬВАНІЧНИХ виробництв'

    Текст наукової роботи на тему «ПРОБЛЕМИ ТА ЇХ ВИРІШЕННЯ ПЕРЕРОБКИ І УТИЛІЗАЦІЇ стічних вод ГАЛЬВАНІЧНИХ виробництв»

    ?ПРОБЛЕМИ ТА ЇХ ВИРІШЕННЯ ПЕРЕРОБКИ І УТИЛІЗАЦІЇ стічних вод ГАЛЬВАНІЧНИХ виробництв

    Кузнєцова Олена Юріївна

    доктор економічних наук, професор, Уральський Федеральний Університет ім.Б. М. Єльцина Єкатеринбург

    Акулова Анастасія Костянтинівна

    старший викладач, Уральський Федеральний Університет ім.Б. М. Єльцина Єкатеринбург

    Мотовілов Артем Володимирович

    магістр,

    Уральський Федеральний Університет ім.Б. М. Єльцина г.Екатеринбург

    PROBLEMS AND SOLUTIONS FOR PROCESSING AND DISPOSAL OF SEWAGE

    GALVANIC PRODUCTION

    Kuznetsova Elena

    Doctor of Economics, professor,

    Ural Federal University named B. Yeltsin, Yekaterinburg

    Akulova Anastasia

    Senior lecturer,

    Ural Federal University named B. Yeltsin, Yekaterinburg

    Motovilov Artem

    Master,

    Ural Federal University named B. Eltsin, Yekaterinburg

    АНОТАЦІЯ

    У даній статті зроблена спроба вирішення проблеми, характерної для більшості регіонів Росії - накопичення значних кількостей неутилізованих гальваношламов, що містять токсичні важкі метали, і неконтрольованого поширення їх по території в зв'язку з відсутністю полігонів поховання, відповідних СНиП 2.01.28-85. Накопичення їх на території підприємств також представляє загрозу екологічній безпеці. Запропоновано способи переробки шламів, як завершальний етап життєвого циклу продукту, використання витягнутих з шламів компонентів в отриманні матеріалів, що володіють цінними споживчими властивостями, менш токсичних у порівнянні з об'єктом переробки, які дозволяють в відчутних кількостях збереженню природних ресурсів і знизити навантаження на навколишнє середовище.

    ABSTRACT

    This article attempts to address the problem, which is characteristic for the majority of regions of Russia - the accumulation of significant amounts of non-utilized electroplating sludge containing toxic heavy metals, and the uncontrolled spread of the territory due to the lack of burial grounds, the relevant SNP 2.01.28-85. Collect them on the territory of enterprises is also a threat to environmental safety. The methods of processing the sludge, as the final stage of the product life cycle, the use of sludge extracted from the components in the preparation of materials with valuable consumer properties, less toxic as compared to the object of the processing, which allows saving significant amounts of natural resources and reducing the burden on the environment.

    Ключові слова: Переробка, Утилізація, Шлами, Гальваніка, Екологія, Продукт.

    Keywords: Recycling, Waste, Sludge, Electroplating, Environment, Product.

    Контроль забруднення атмосферного повітря, водних об'єктів і переробка відходів на даний момент є проблемами, що стоять перед лицем всього світового співтовариства. Неорганізоване складування відходів гальванічних виробництв повсюдно призводить до забруднення токсичними речовинами. Крім того, лише до 50% кількості іонів кольорових металів, що беруть участь в гальванічному процесі залишають розчин електроліту і осідають на деталях. Решта залишаються в ваннах, в електроліті або в вигляді випав на дно шламу. У зв'язку з цим, вилучення цінних компонентів з відходів гальванічного виробництва повинно приносити чималий прибуток [8]. Стічні води гальванічних виробництв складають від 30 до 50% загальної кількості стічних вод, що утворюються

    на підприємствах машинобудування. Середній обсяг гальваностоков утворюються на одному гальванічному виробництві, становить 600-800 м3 / сут .. При цьому основна маса використовуваних хімікатів надходить при промиванні деталей зі стічними водами в каналізацію. Ці хімікати не тільки токсичні, але і дефіцитні. Гальванічне виробництво відноситься до числа найбільш неекологічних, відрізняється великими кількостями відходів. Щорічно в навколишнє середовище викидається до 1 км3 токсичних гальваностоков, що містять 50 тис. Т. Важких металів, 100 тис. Т. Кислот і лугів, 25- 30% цих стоків потрапляє в водні басейни. Зокрема на ВАТ «Радіозавод» (м Пенза) щорічно утворюється понад 30 т. Гальванічних шламів, що містять близько 1 т важких металів (С ^ Fе,

    №, Сг) [3]. Ефект очищення стічних вод від іонів важких металів традиційно застосовується в даний час реагентним методом не перевищує 50 - 80%, тобто з очищеними стоками у водойми Нижегородської області надходить 350 - 375 т / рік міді, 1000 - 1200 т / рік цинку та інших металів, значна кількість органічних речовин.

    Складування шламів гальванічних виробництв на полігонах без попередньої обробки становить загрозу навколишньому середовищу, так як метали можуть вимиватися талими і зливовими водами і надходити у водойми і водотоки, підземні води, включатися в біосферні цикли. Можна виділити чотири складових збитку - збитків системі охорони здоров'я, рибному господарству, промисловості, сільському і лісовому господарству. Збитків системі охорони здоров'я пов'язаний з підвищенням захворюваності населення з усіма витікаючими наслідками. Метали, що застосовуються в гальванічному виробництві, мають високу токсичність.

    Загальнотоксичну дію високих доз важких металів на людину або тварин призводить до ураження або зміни діяльності найважливіших систем організму центральної і периферичної нервової системи, кровотворення, внутрішньої секреції. Забруднюючі речовини поряд із загальним токсичним впливом володіють специфічним впливом на репродуктивну функцію, сприяють виникненню злоякісних новоутворень, порушення апарату спадковості. Найбільш токсичні хром - Сг (VI) і кадмій - Cd (II), вони акумулюються в організмі і можуть викликати важкі наслідки навіть при

    короткочасній дії. Сг (VI) має канцерогенні властивості, сприяє появі бронхіальної астми, виникнення виразкової хвороби, всіляких дерматитів, доведено мутагенну дію сг (VI) і Cd (II). Токсична дія кадмію, що надходить в організм з харчовим раціоном і питною водою, пов'язано з його кумулятивну дію і фізіологічним антагонізмом до цинку. Викликає підвищення кров'яного тиску, анемію, хвороби нирок і легень, рак підшлункової та передміхурової залози, цироз печінки, розпад кісткової тканини. Виявляє мутагенну, гонадотропну, ембріотропної і тератогенну дію. Летальною дозою для людини можуть виявитися 30 ... 40 мг кадмію [1]. Таким чином, викид в навколишнє середовище відходів гальванічного виробництва завдає, по-перше збиток екологічний, з довготривалими наслідками [7].

    Стосовно до гальваношламов найбільш оптимальним рішенням їх утилізації може бути тільки їх комплексна переробка, яка дозволяє отримати всі основні складові їх компоненти з отриманням товарних продуктів. Розробка таких технологічних процесів дозволяє вирішити не тільки екологічні проблеми, а й зробити цей процес економічно вигідним, скоротити витрати на зберігання шламів, знизити плату за природокористування і т. Д.

    Комплексна технологія утилізації гальваношламов (рисунок 1), що забезпечує повторне використання цінних металів, може зробити ресурсний цикл фактично замкнутим, як будь-який «цикл», що діє в екосистемах природи.

    Рис.1. «Схема комплексної утилізації гальваношламов»

    Тому проблема знешкодження гальваношламов вимагає негайного вирішення. Основною умовою шляхом їх комплексної переробки вкрай актуальна і промислової технології є її рентабельність, до-

    торая, перш за все, пов'язана з використанням малоенергоємних і екологічно безпечних замкнутих технологічних процесів

    Утилізація опадів стоків гальванічних виробництв на увазі під собою подальше їх використання та може розвиватися за різними напрямками (Таблиця 1):

    - ліквідація шламів шляхом зв'язування цементом, асфальтом, склом, пластмасами і затвердіння спеканием;

    - застосування для приготування фарб, пігментів вогнетривкого матеріалу, будівельних матеріалів для виробництва цегли, бетону, асфальтобетону, компонентів будівельної кераміки [2,5]. Гідроксиди, гідроксокарбо-нати, карбонати і фосфати важких металів легко включаються в силікатні сполуки і кристалізуються з використанням важкорозчинних сполук.

    Більш перспективним є шлях утилізації ряду відходів в будівництві, а також їх використання в якості напівпродуктів в промисловості. В даний час близько 25% вироблених в нашій країні хімічних відходів використовується повторно. У багатьох країнах світу накопичено досвід по рециркуляції металів, що містяться у відходах, до яких, зокрема, відносяться і відходи гальванічних виробництв. Наприклад, у ФРН повторне використання заліза досягає 38%, олово - 34% і цинку - 33%; в США - міді - 43%; в Великобританії - свинцю - 60% і алюмінію - 33%. Проте, слід зазначити, що процеси рециркуляції металів з відходів економічно вигідні в тих випадках, коли їх концентрація досить висока, а технологія рециркуляції малоенергоємних. Гальванічні відходи, як правило, містять відносно невисокі концентрації кольорових коштовних металів. Крім того, форма їх знаходження в складі гальванічних відходів та близькість їх хімічних властивостей вимагають розуміння спеціальних хімічних методів виділення. Тому рециркуляція металів з гальванічних відходів є

    економічно не вигідним заходом. Єдиним, перспективним, які мають розвиток в інших країнах способом утилізації гальванічних відходів, є їх застосування в якості добавок в різних будівельних матеріалах. З одного боку, за даними вітчизняних і зарубіжних дослідників, добавки гальванічних відходів в будівельних матеріалах покращують експлуатаційно-технічні якості останніх, - з іншого, не вимагають економічних витрат на заходи, спрямовані на запобігання їх несприятливого впливу на навколишнє середовище. У деяких випадках покращують будівельно-технічні властивості силікатів: наприклад, введення алюмінію та хромсодержащих шламів в бетони знижує їх водопроникність.

    Шлам гальванічного виробництва може бути перероблений в сировинні продукти для інших виробництв. Наприклад, для спеціалізованого виробництва по хромуванню можна рекомендувати отримання компонентів полірувальних паст з зневоднених і висушених йшла-мов гідроксидів заліза і хрому. Утилізувати шлами з оксиду цинку можна для отримання гумотехнічних виробів після фільтрування, промивання, сушіння, випалу при 600 ° С і помелу до необхідного ступеня дисперсності. Невелика кількість домішок інших важких металів не робить негативного впливу на якість отриманих виробів при утилізації гальваношламов. Гідроксидні шлами також можуть бути утилізовані в якості сировини для отримання оксидних каталізаторів і в якості добавки в асфальтобетон. Введення силікатних і лужних добавок дозволяє отримати стеклованную масу. Як силікатної становить можна використовувати пісок (10-15%), а для досягнення сипучого стану додають тирсу, вугільний пил, торф. Спалювання проводиться при температурі плавлення силікатів. До аналогічного результату приводить сплавом шламів з металургійними шлаками

    Таблиця 1

    Напрями утилізації шламів гальванічних виробництв

    № п / п Суть методу Результат

    1 Використання гальванічних шламів, що містять оксиди важких металів. Добавка в сировинну масу для виготовлення цегли

    2 Виготовлення черепиці із застосуванням шламів гальваностоков Поліпшення властивостей формувальної маси, скорочення часу сушіння черепиці на 2-3 години, скорочення часу випалу на 50-70%, розширення колірної гами

    3 Використання железосодержащего осаду у виробництві стінових керамічних виробів Більш раннє накопичення рідкої фази, прискорення процесів спікання і сполученню

    4 Виготовлення керамзиту з використанням осаду стічних вод (вміст 20-40%) Будівельна промисловість

    5 Використання гальваношламов з великим вмістом гідроксиду заліза для отримання гекса-фериту барію Виготовлення будівельної кераміки, виробництво красітелей- пігментів

    6 Виробництво стеклохромзіта Наявність заліза, хрому і нікелю в шламі дозволяє використовувати його при виробництві декоративно-облицювального матеріалу

    7 Виготовлення асфальтобетону Будівельна промисловість

    8 Добавка шламів в розчини кладок (1-15%) Будівельна промисловість

    Таким чином, запропоновані технології знешкодження стічних вод і шламів гальванічного виробництва дозволить мінімізувати можливі перешкоди для токсичних речовин на навколишнє середовище і отримати цінну продукцію у вигляді металевого порошку, який можна використовувати в промислових цілях [9]. Однак існують обставини, які стримують утилізацію:

    - опади за якістю нижче, ніж застосовуване кондиційне сировину;

    - агрегатний стан опадів після механічного зневоднення часто не відповідає заданим вимогам, а обладнання дороге.

    - не виключається можливість погіршення токсикологічних характеристик продукції, що випускається з використанням вторинної сировини;

    - утилізація вимагає складних технічних рішень [6];

    підприємства, де отримують опади і де їх можна утилізувати, роз'єднані.

    З точки зору екологічних наслідків, слід зауважити, що ряд фахівців віддають перевагу технологіям, в яких обов'язковим елементом є термічна обробка. Але слід мати на увазі, що при відпалі виробів може відбуватися значний викид летючих високотоксичних кольорових металів і їх сполук у навколишнє середовище. Використання низькотемпературних технологій утилізації шламів введенням їх в бетонні і асфальтобетонні суміші для дорожніх покриттів також не забезпечує екологічну безпеку при експлуатації. Таким чином, можливості прямої утилізації шламів у вигляді добавок в сировинні суміші при масовому виробництві будівельних матеріалів обмежена жорсткими вимогами до складу шламів, складністю процесів та відносно невисоким попитом.

    Сфера інвестицій в переробку вельми перспективна, т.к розглянуті вище технології припускають безвоз-

    Вратна втрати невідновлюваних і дефіцитних сировинних ресурсів, запаси яких в надрах обмежені. Тому особливої ​​уваги заслуговують технології, що забезпечують витяг з гальваношламов металів або їх сполук, придатних для повторного використання.

    Список літератури

    1. Chipperfield B. Metals and ischaemic heart disease // Rev. Environ. Health. - 1986. -1, №4. - 209-250.

    2. Глініна Л.А., Миронов В.С. та ін. «Використання гідроксідних опадів машинобудівних заводів у виробництві будівельної кераміки». - М. 1995 р.

    3. Дем'янова В.С., Щепетовой В.А., Янін В.С., Чумакова О.А. ПРО МОЖЛИВІСТЬ ВИКОРИСТАННЯ ВІДХОДІВ ГАЛЬВАНІЧНОГО ВИРОБНИЦТВА ДЛЯ ЗАПОВНЕННЯ кар'єрного виробок // Сучасні наукомісткі технології. - 2011. - № 6. - С. 39-40

    4. Зайнуллин Х.Н. Утилізація осадів стічних вод гальванічних виробництв.

    5. Найденко В.В., Губанов Л.Н. Очищення і утилізація промислових стоків гальванічного виробництва. - Н. Новгород: «ДЕКОМ», 1999 р .. 368с.

    6. Основні методи переробки відходів: [Електронний ресурс]. URL: http://www.rightecology.org.ua/riecos-857-1. html

    7. «Охорона навколишнього середовища від відходів гальванічних виробництв». Москва 1990, 95с.

    8. Рубанов Ю.К., Токач Ю.Є., Огнев М.Н. ПЕРЕРОБКА шламів І стічних вод ГАЛЬВАНІЧНИХ виробництв З вилучення іонів ВАЖКИХ МЕТАЛІВ // Сучасні наукомісткі технології. - 2009. - № 3. - С. 82-83;

    9. Тимофєєва С.С., Баранов А.Н. та ін. Комплексна оцінка технологій утилізації стічних вод гальванічних виробництв // Хімія і технологія води. 1991. Т.13, №1


    Ключові слова: УТИЛІЗАЦІЯ / ПЕРЕРОБКА / RECYCLING / шламу / SLUDGE / ГАЛЬВАНІКА / ELECTROPLATING / ЕКОЛОГІЯ / ENVIRONMENT / ПРОДУКТ / PRODUCT / WASTE

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити