WWW.WIKI.PDFM.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Собрание ресурсов
 

«ОТ СОЕДИНЕНИЙ АЗОТА ДЛЯ ДРЕНАЖНЫХ ВОД ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ А. Г. Студенок, Г. А. Студенок, А. В. Ревво Выполнен анализ возможности применения существующих в настоящее время промышленных методов ...»

УДК 622.271

ОЦЕНКА МЕТОДОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

ОТ СОЕДИНЕНИЙ АЗОТА ДЛЯ ДРЕНАЖНЫХ ВОД

ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

А. Г. Студенок, Г. А. Студенок, А. В. Ревво

Выполнен анализ возможности применения существующих в настоящее время промышленных методов очистки воды от соединений азота (аммонийный, нитритный и нитратных азот) для условий очистки дренажных вод горных предприятий. Для очистки дренажных вод горных предприятий, применяющих взрывчатые вещества на основе нитрата аммония, перспективным методом очистки дренажных вод является процесс аэробно-анаэробной биологической очистки с применением технологии ANAMMOX, характеризуемый существенно меньшими энергозатратами и объемами образования отходов .

Ключевые слова: дренажные воды горных предприятий; соединения азота; методы очистки сточных вод: адсорбция; ионный обмен; обратный осмос; электродиализ; озонолиз; гипохлорит; нитрификация; денитрификация; процесс ANAMMOX .

Одним из экологических аспектов при подземных водах и приводит к загрязнению буровзрывной подготовке горной массы с водных объектов при сбросе в них дренажприменением промышленных взрывчатых ных вод .

веществ (игданит, порэмит, гранэмит) на ос- В настоящее время установлены следуюнове аммиачной селитры (нитрат аммония щие нормативы предельно допустимых конNH4NO3) является загрязнение дренажных центраций (ПДК) соединений азота в водных вод соединениями азота (ионы аммония NH4+, объектах [2, 3]:



ионы нитрита NO2– и ионы нитрата NO3–). – аммонийный азот – 1,5 мг/дм3 (водные Поступление в дренажные воды карьера объекты хозяйственно-питьевого и культурионов аммония и нитрата связано с раство- ного назначения) и 0,4 мг/дм3 (водные объекрением и вымыванием нитрата аммония при ты рыбохозяйственного назначения);

зарядке обводненных скважин. Загрязнение – ион нитрита – 3,3 мг/дм3 (водные объекдренажных вод нитритным азотом связано с ты хозяйственно-питьевого и культурного насорбцией горной массой образующихся при значения) и 0,02 мг/дм3 (водные объекты рывзрывах оксидов азота. Последующее вымы- бохозяйственного назначения);

вание атмосферными осадками оксидов азо- – ион нитрата – 40 мг/дм3 (водные объекта, сорбированных взорванной горной мас- ты хозяйственно-питьевого и культурного насой, приводит к поступлению образующихся значения) и 45 мг/дм3 (водные объекты рыбоионов нитрита и нитрата в дренажные воды. хозяйственного назначения) .

Результаты исследований по оценке вли- Выполнение требований природоохраняния взрывных работ на загрязнения дренаж- ного законодательства по охране водных объных вод в условиях крупного действующего ектов от загрязнения [4] при сбросе в них дрекарьера показывают их прямую связь с на- нажных вод обусловливает необходимость личием в дренажных водах соединений азо- выбора технологии их очистки от соединений та. По результатам исследований установле- азота, связанных с буровзрывной подготовно, что количество соединений азота в виде кой горной массы .

ионов аммония, нитрита и нитрата, поступа- Применяемые в настоящее время методы ющих в дренажные воды при ведении взрыв- очистки сточных вод от соединений азота разных работ, составляет от 3 до 4 % от количе- деляются на следующие группы:

ства азота, содержащегося в израсходованных – физико-химические методы очистки;

взрывчатых веществах [1]. В результате кон- – химические методы очистки;





центрация соединений азота в дренажных во- – биологические методы очистки .

Физико­химические методы очистки дах многократно превышает естественный уровень их содержания в поверхностных и основаны на удалении из сточных вод соедиИзвестия Уральского государственного горного университета нений азота при проведении процессов ад- [8]. Особенностью метода обратного осмоса сорбции, ионного обмена, обратного осмоса является образование высококонцентрирои электродиализа. ванных растворов, содержащих удаляемые Адсорбция – физико-химический про- загрязняющие вещества, что влечет за собой цесс, связанный с переходом ионов и моле- затраты на их переработку и обезвреживание .

Электродиализ – процесс сепарации иокул загрязняющих веществ из раствора на поверхность твердого сорбента под действи- нов солей, осуществляемый в мембранном ем нескомпенсированных межмолекулярных аппарате под действием постоянного элексил на границе раздела фаз. трического тока, применяемый для опреснеАдсорбционная очистка сточных вод от ния высокоминерализованных сточных вод .

соединений азота применяется главным обра- Данный процесс используют для опреснения зом для удаления ионов аммония (NH4+) [5, 6]. соленых вод, а также очистки промышленВ качестве сорбентов применяются алюмоси- ных сточных вод и отработанных технологиликаты (цеолиты) природного или искусст- ческих растворов [9]. Так же, как и описанвенного происхождения. ные процессы физико-химической очистки, Технологически процесс адсорбционной метод электродиализа приводит к образоваочистки сточных вод реализуется путем их нию отходов – концентрированных раствофильтрации через адсорбционные колонны, ров, содержащих отделенные загрязняющие заполненные слоем сорбента, поглощающего вещества .

загрязняющие вещества. По мере исчерпания В целом рассмотренные методы физикоадсорбционной емкости сорбента он заменя- химической очистки имеют общую технолоется свежим или регенерируется путем реа- гическую особенность, ограничивающую их гентной обработки. возможное применение для очистки дренажМетод ионного обмена основан на обра- ных вод, – низкую селективность по отношетимой химической реакции обмена ионов нию к соединениям азота (ионы аммония, нимежду твердым материалом (ионит) и раство- трита и нитрата), приводящую к образованию ром электролита. В качестве ионитов исполь- значительного количества концентрированзуют синтетические ионообменные смолы ных растворов, содержащих кроме соединеили природные материалы. Технологически ний азота другие растворенные в воде вещепроцесс ионообменной очистки сточных вод ства .

Химические методы очистки основаны аналогичен процессу адсорбционной очистки (фильтрация сточных вод через слой ионооб- на проведении химических реакций с соедименного материала, регенерация ионообмен- нениями азота при введении в сточные воды ного материала путем его реагентной обра- реагентов, приводящих к образованию малоботки при исчерпании обменной емкости) [7]. токсичных веществ. К методам химической Для комплексной очистки сточных вод очистки, которые могут использоваться для от соединений азота (ионы аммония, нитрита очистки дренажных вод от соединений азота, и нитрата) требуется двухступенчатая схема относятся озонолиз и обработка гипохлориочистки с применением двух видов ионооб- том натрия или кальция .

Метод озонолиза (обработка воды озоменных материалов – катионитов для поглоном О3) применяется в подготовке воды для щения ионов аммония и анионитов для поглощения ионов нитрита и нитрата. хозяйственно-питьевого и промышленного Метод обратного осмоса (гиперфиль- использования [10, 11]. В методе озонолиза трация) основан на процессе молекулярно- используется высокая окислительная способго разделения истинных растворов путем их ность озона .

фильтрования под давлением через полупро- Промышленный способ получения озоницаемые мембраны, которые задерживают на заключается в обработке воздуха электриполностью или частично ионы или молеку- ческим разрядом (выход озона О3 составляет лы растворенного вещества. Данный метод 10–20 % от содержащегося в воздухе кислоиспользуется для глубокой очистки воды от рода). Смешение воды с озоно-воздушной широкого комплекса растворенных загряз- смесью осуществляется в эжекторах, специняющих веществ, включая соединения азота альных роторных механических смесителях, № 2(30), 2013 27 а также в абсорберах различной конструкции. на биохимических процессах нитрификации При применении озонирования для и денитрификации, протекающих с испольочистки воды от соединений азота происхо- зованием микроорганизмов (нитрифицирудит переход аммонийного (NH4+) и нитритно- ющих и денитрифицирующих бактерий), кого (NO2–) азота в нитратную (NO3–) форму: торые используют загрязняющие вещества, в том числе соединения азота, в качестве источNH4+ + 2O3 NO3– + H2O + O2 + H+, ника своего питания и роста .

Биологическая очистка, являющаяся в NO2- + O3 NO3- + O2. настоящее время широко распространенным промышленным методом очистки хозяйстВ результате содержание общего азота венно-бытовых сточных вод, производитв очищенной воде не изменяется за счет пе- ся при смешении сточных вод с «активным рехода аммонийного и нитритного азота в илом» (сообщество различных микроорганитратную форму. Вследствие этого приме- низмов) .

нение процесса озонолиза для очистки дре- Традиционно биологическая очистка от нажных вод, содержащих соединения азота, соединений азота осуществляется в две станецелесообразно из-за возрастания в них со- дии [7] .

держания нитратов, а также в связи с высо- На первой стадии при подаче воздуха в кими капитальными и эксплуатационными смесь сточной воды и активного ила под дейзатратами (высокая стоимость оборудования, ствием аэробных микроорганизмов (нитризначительные энергозатраты) [10]. фицирующих бактерий), содержащихся в Процесс обработки сточных вод гипох- активном иле, происходит окисление ионов лоритом натрия NaOCl или кальция Ca(ОCl)2 аммония и нитрита, в результате чего образунашел применение для очистки промышлен- ются сначала ионы нитрита, а при дальнейных сточных вод от соединений аммонийного шем окислении – ионы нитрата:

азота (NH4+) [12–14] .

При взаимодействии гипохлорита с ио- NH4+ + O2 NO2– + H2O, нами аммония идет реакция его окисления с образованием газообразного азота: 2NO2– + O2 2NO3– .

–  –  –

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Количественная оценка вклада взрывных работ в загрязнение дренажных вод карьеров соединениями азота / А. В. Хохряков [и др.] // Изв. вузов. Горный журнал. 2005. № 6. С. 29–31 .

2. Нормативы качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектах рыбохозяйственного значения: утв. приказом Федерального агентства по рыболовству от 18 января 2010 г., № 20. М., 2010 .

3. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственнопитьевого и культурно-бытового водопользования. Гигиенические нормативы ГН 2.1.5.1315-03. М: Российский регистр потенциально опасных химических и биологических веществ Министерства здравоохранения Российской Федерации, 2003 .

4. Водный кодекс Российской Федерации от 03 июня 2006 года № 74-ФЗ (с изменениями от 07 декабря 2011 г.) .

5. Мацуська О. В., Параняк Р. П., Гумницкий Я. М. Адсорбция компонентов сточных вод природными сорбентами // Химия и технология воды. 2010. Т. 32, № 4. С. 399–407 .

6. Никашина В. А., Серова И. Б., Кац Э. М. Очистка артезианской питьевой воды от иона аммония на природном клиноптилолитсодержащем туфе. Математическое моделирование и расчет процесса сорбции // Сорбционные и хроматографические процессы. 2008. Т. 8. Вып. 1. С.23–29 .

7. Проектирование сооружений для очистки сточных вод: справ. пособие к СНиП 2.04.03-85. М.: Стройиздат, 1990 .

8. Дытнерский Ю. И. Обратный осмос и ультрафильтрация. М.: Химия, 1978. 352 с .

9. Химическая энциклопедия. М.: Большая российская энциклопедия, 1992. Т. 3. 632 с .

10. Долина Л. Ф. Новые методы и оборудование для обеззараживания сточных вод и природных вод. Днепропетровск: Континент, 2003. 218 с .

11. Семенов М. А., Кузьминкин А. Л. Применение озона для обработки воды. Передовые технологии безреагентной и экологически безопасной обработки питьевой воды, сточных вод и обработки вод для процессов (ITT WEDECO (Германия), ООО «ВЕДЕКО Центр») // Вода в промышленности-2010: сб. докл. межотраслевой конференции. М.: ООО «ИНТЭХО», 2010. 94 с .

12. Герке Г., Липпман Д. Удаление аммиачного азота, аммонийного азота и мочевины окислением гипохлоритсодержащими растворами из отработанного воздуха в установках по производству аммиака и мочевины // Пат .

России № 2465950 C1 .

13. Кудрявский Ю. П. Особенности химических процессов обезвреживания аммонийсодержащих растворов и сточных вод гипохлоритными пульпами, образующимися при очистке отходящих газов от хлора известковым молоком // Современные наукоемкие технологии. 2008. № 1. С. 15–19 .

14. Лобанов С. А. Технология выделения и утилизации аммонийного азота из сточных вод химических предприятий: автореф. дис. … канд. техн. наук. Пермь: ПГТУ, 2007 .

15. Broda E. Two kinds of lithotrophs missing in nature // Z. Allg. Mikrobiol. 1977. Vol. 17. Р. 491–493 .

16. Anaerobic ammonium oxidation discovered in a denitrifying fluidized bed reactor / A. Mulder [et al.] // FEMS Microbiol. Ecol. 1995. Vol. 16. Р. 177–184 .

17. Missing lithotroph identified as new planctomycete / M. Strous [et al.] // Nature. 1999. Vol. 400. Р. 446–449 .

18. Anammox bacteria disguised as denitrifiers: nitrate reduction to dinitrogen gas via nitrite and AMMonium / B. Marcel [et al.] // Environmental Microbiology. 2007. Vol. 9(3). P. 635–642 .

19. Халемский А. М.., Швец Э. М. Способ биологической очистки сточных вод // Пат. России № 2296110 C1 .

20. Халемский А. М.., Швец Э. М., Амброж И., Слюсарчик Е. Р. Способ биологической очистки сточных вод // Пат. России № 2440307 C2 .

Поступила в редакцию 24 апреля 2013 г .

Ревво Анастасия Владимировна – аспирант кафедры инженерной экологии. 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, Уральский государственный горный университет. E-mail: ahankova@inbox.ru Студенок Андрей Геннадьевич – кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры инженерной экологии. 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, Уральский государственный горный университет .

Студенок Геннадий Андреевич – аспирант кафедры инженерной экологии. 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, Уральский государственный горный университет .

30 Известия Уральского государственного горного университета




Похожие работы:

«Министерство образования и науки Российской Федерации Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова" (СЛИ) Научно-исследова...»

«Биотехнология. Теория и практика. 2013, №4, стр. 20-28 DOI: 10.11134/btp.4.2013.3 УДК 577.21 МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МАРКЕРЫ. ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ ОШИБОК ГЕНОТИПИРОВАНИЯ М.Е. Омашева, К.П....»

«ISSN 0536 – 1036. ИВУЗ. "Лесной журнал". 2001. № 4 125 КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ И ОБМЕН ОПЫТОМ УДК 631.816:630*238 А.И. Чернодубов Чернодубов Алексей Иванович родился в 1946 г., окончил в 1968 г. Воронежский лесотехнический институт, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры лесных культур и селекции Воронежской государств...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" Методические указания по проведению практических занятий по дисциплине Б1.В.ДВ.1 Экология...»

«МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ ПРИКЛАДНА ЕКОЛОГІЯ Збірник наукових праць Східноукраїнського національного університету імені Володимира Д...»

«УДК 574.2:582.33/.34:[546.791+546.44] АККУМУЛЯЦИЯ УРАНА И РАДИЯ-226 ВОДНЫМИ И НАЗЕМНЫМИ МХАМИ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ БЫВШИХ ОБЪЕКТОВ ПО ДОБЫЧЕ РАДИЯ Рачкова Н.Г.1, 2, Шапошникова Л.М.1 Институт биологии...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н. И. Вавилова" АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ краткий курс лекций...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижневартовский государственный университет" Факультет экологии и инжиниринга УТВЕРЖДАЮ Декан факультета /В.Б. Иванов _/ (подпись) (Ф.И.О.) "29" марта 2017...»























 
2018 www.wiki.pdfm.ru - «Бесплатная электронная библиотека - собрание ресурсов»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.