В настоящее время промышленное производство является одним из основных факторов, определяющих состояние окружающей среды. Самыми важными проблемами в области охраны окружающей среды – это сохранение запасов водных ресурсов. Запасы чистой воды истощаются вследствие слива сточных вод в реки, которые не проходят полный процесс очистки или совсем минуют ее.
По данным опроса в 2011 г. пресслужба Минприроды России опубликовала данные, что основными источниками сбросов загрязняющих веществ в г. Тюмени стали ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2, «Тюменский аккумуляторный завод», птицефабрика «Боровская», «Тюмень Водоканал», «Винзилинский завод керамических стеновых материалов», «ТДСК», подразделения ОАО «Сибнефтепровод» и ООО «Газпром Трансгаз Сургут».
Считается, что основными загрязнителями среди промышленности являются:
- металлургия;
- гальваническое производство;
- химическая промышленность;
- нефтяная промышленность.
Рассмотрим характеристику, состав и свойства сточных вод различных предприятий.
Металлургическая промышленность:
Взвешенные вещества 220-822 мг/л
Сульфаты 108-290 мг/л
Хлориды 41-198 мг/л
Нитриты 0,1-7 мг/л
Ионы аммония 1-40 мг/л
Железо общее 9-40 мг/л
Нефтяная промышленность:
Топливные заводы
Нефтепродукты – 100-5000 мг/л
ХПК 80-900 мг/л
БПК 50-500 мг/л
Взвешенные вещества 100-1500мг/л
Нефтехимические производства
Нефтепродукты – 1000-2000мг/л
Фенолы 3-10мг/л
БПК 200-300 мг/л
Взвешенные вещества 200-300мг/л
Аммонийный азот 20-50мг/л
Общая жесткость – до 10 мг-экв/г
Производство автопокрышек
Нефтепродукты – 5-10 мг/л
БПК 100 мг/л
Взвешенные вещества 200мг/л
Солесодержание 500мг/л
Гальванические цеха:
Взвешенные вещества 200-1000 мг/л
Ионы тяжелых металлов -200-500 мг/л
Токсичные вещества -100-500 мг/л
ПАВ 10-20 мг/л
Эфирорастворимые вещества 10-20 мг/л
Сульфаты 400-800 мг/л
Хлориды 500-1000 мг/л
Из представленных данных видно, что в сточные воды попадают разнообразные загрязняющие вещества, что вызывает проблему очистки сточных вод. Существуют методы механической, физико-химической и биологической очистки сточных вод, которые утилизировать ценные примеси, но проблема очистки полностью не решается. Ионы тяжелых металлов попадая в природные воды в течение продолжительного времени остаются в воде, образуя при этом дисперсные системы и истинные растворы. В водных средах ионы тяжелых металлов способны вступать во взаимодействие с другими ионами или молекулами, образуя гидратированные ионы, ионные пары, комплексные неорганические и органические соединения.
Кроме этого тяжелые металлы мигрируют на дно водоема, а также накапливаются в растительности и живых организмах. Наиболее опасными загрязняющими веществами являются ионы кадмия, свинца, цинка, меди, хрома, никеля, ртути. В сточных водах практически никогда не содержится только один вид катионов, а содержится смесь нескольких солей минеральных кислот. Чаще всего наряду с солью цветного металла содержатся соли железа, а
также соляная кислота.
Накопление тяжелых металлов в живой среде вызывает серьезные опасения, т.к. употребление в пищу рыбы, растений, загрязненных тяжелыми металлами являются главным источником проникновения этих загрязнений в организм человека.
Наиболее эффективными способами очистки производственных сточных вод являются сорбционные методы очистки. Реальная угроза истощения природных вод и ухудшение их качества определяет актуальность выбранной темы.
В процессе исследования была поставлена цель утилизации сточных вод с использованием продуктов отходов производства. Одним из таких продуктов является металлургический шлак. Металлургический шлак представляет собой смесь алюмосиликатов кальция и магния, основными минералами являются диопсиды CaMg(SiO3)2 и Ca(Mg, Fe, Al) (Si, Al)2O6 в виде аморфного вещества, которые обладают сорбционными свойствами. Кислая среда сточных вод увеличивает сорбционную способность шлаков по отношению к органическим соединениям. Органические соединения в виде нефтепродуктов сорбируются с максимальной обменной емкости в статических условиях. Процесс сорбции органических соединений диопсидовым шлаком меняется во времени и зависит от соотношения «органические вещества : шлаковый сорбент».
Другим продуктом отходов производств является межсланцевая глина, которая является отходом при добычи горючих сланцев. Глина обладает сорбционными свойствами, благодаря мицеллярному строению частиц. Гранулы мицеллы за счет противоионов способны вступать в реакции ионного обмена с ионами тяжелых металлов. Межсланцевая глина с сорбированными ионами тяжелых металлов используется при производстве керамического кирпича, которая уменьшает температуру обжига изделий и сокращается продолжительность сушки кирпича-сырца.
Таким образом, решается проблема промышленных отходов, это способствует оптимизации их использования для очистки сточных вод, развития безотходных производств.