Мар 01 2004

УТИЛІЗАЦІЯ СОРБЕНТІВ ПІСЛЯ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД В ПРОЦЕСАХ ВИГОТОВЛЕННЯ БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ ТА КОНСТРУКЦІЙ

Опубликовано в 12:54 в категории Сбор и переработка отходов

В.М.Радовенчик*, С.І.Лук\’яник

  • *Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут",

  • Український державний університет водного господарства і природокористування, м. Рівне

    Зважаючи на загострення проблем очищення стічних вод від забруднювачів різного типу, увагу науковців останнім часом привертають нові ефективні методи. До таких можна віднести і відносно новий магніто-сорбційний метод [1]. Суть його полягає у використанні в якості сорбенту часток з хорошими сорбційними та магнітними властивостями – часток магнетиту. Оскільки вартість приготування суспензії магнетиту досить низька [2], то в окремих випадках регенерація сорбенту економічно недоцільна і виникає проблема їх утилізації. Розгляду одного з напрямків утилізації відпрацьованих магнітних часток і присвячено наступний матеріал.

    Основною складовою магнітних часток, в залежності від методу їх отримання, є сполуки заліза, кальцію, хрому, міді. Крім них на поверхні можуть сорбуватися різноманітні речовини, в тому числі і мікроорганізми. Магнетит є найбільшою масовою частиною таких осадів, тому їх можна використовувати в процесах виготовлення будівельних матеріалів та конструкцій. Так, відомо, що застосування суспензії магнетиту дозволяє підвищувати якість бетону на 18-20 % [3]. Додавання шламів, котрі утворюються при нейтралізації вапном стічних вод, до кладочних розчинів в кількості 1-15 % практично не впливає на їх якість [4]. Для бетону допустимою є 5 %-на добавка, оскільки 20 %-на добавка знижує міцність бетону в 2 рази. Асфальт з добавкою 5 % шламу забезпечує відповідні вимоги, а керамічна плитка з 10 %-ми шламу не змінює свої механічні характеристики. За даними [5] додавання 30 % шламу в шихту для виготовлення керамічних каналізаційних труб Æ150 мм дозволяє навіть підвищити їх міцність в порівнянні з аналогічними, виготовленими по серійній технології. Додавання в керамічну масу осадів в кількості 1-2 % дозволяє знизити температуру випалювання з 1000 до 920 °С [6]. Міцністні характеристики при цьому не знижуються, а морозостійкість навіть зростає. При виробництві глиняної цегли допустима доза осаду залежить від типу глини і може коливатися в межах 3 – 15 % [7]. Технологічні властивості продукції при цьому не погіршуються. Як вважається, при дозах осаду до 10 % механічна міцність зразків глиняної цегли, їх морозостійкість збільшується, знижується пластичність за рахунок збільшення склофази [6].

    Якщо при отриманні магнітних часток для нейтралізації використовується вапно, то шлам складається переважно з магнетиту та гіпсу. Такий шлам можна використовувати як сульфатний збудник твердіння доменних шлаків [8]. 15-20 % шламу додавали для одержання активізованих дрібнозернистих бетонів. Міцність таких бетонів через 28 діб становила 150 кгс/см2, через 180 діб - 300-350 кгс/см2. Таким чином, їх можна успішно використовувати в будівництві. Втрата міцності після 25 циклів заморожування - відтаювання не перевищує 8 – 10 %. При менших термінах тверднення морозостійкість бетону недостатня. У віці 28 діб зменшення міцності після 25 циклів заморожування - відтаювання може сягати 30 %. Додавання до бетону 0.5-2 % осадів дозволяє в 3-9 разів продовжити термін схвачування при незначному зниженні показників механічної міцності [9].

    Крім міцністних характеристик існує ще один досить суттєвий аспект, котрий регламентує використання осадів в процесах виготовлення будівельних виробів. Це екологічні наслідки такого методу утилізації. В природному середовищі будівельні вироби перебуватимуть в різних умовах, а тому швидкість вимивання з них токсичних речовин буде визначати їх шкідливість для живих організмів.

    Згідно досліджень [4], найбільшу токсичність мають як самі необроблені шлами, так і розчини для кладки цегли з їх добавкою. Найменшу токсичність має асфальт та вироби, котрі піддаються термообробці, в тому числі і сам прокалений шлам. Як виявилось, при прокалюванні при температурі 870 °С більшість гідроксидів металів, котрі містяться в шламах, переходять в стійкі сполуки оксидів. Їх розчинення в водному середовищі значно сповільнене і, відповідно, зменшується їх негативний вплив на живі організми. З цієї точки зору додавання шламу до шихти керамічної плитки є найбільш екологічно безпечне. Те ж можна сказати і про керамічні каналізаційні труби, де вимивання іонів важких металів не спостерігалось навіть при додаванні 30 % шламу [5]. Як стверджують вчені Югославії, додавання до 5 % шламів в масу для виготовлення цегли не зменшує її міцності і не справляє токсичної дії на навколишнє середовище [10]. З точки зору технологічних та експлуатаційних властивостей червоної цегли доза шламу може бути збільшена до 10 % [11].

    В [12] досліджено використання в будівельній кераміці шламу, що містить 80 – 89 % гідроксиду заліза (III). Як виявилось, додавання шламу дозволило на 50 °С знизити температуру випалювання. Оптимальним є додавання 7 % осаду, оскільки при 5 % відчутного ефекту не спостерігається, а при 10 % та більше відбувається спучування виробів. За окремими показниками зразок з додаванням шламу значно перевищував еталон. Такій ситуації сприяє наявність оксиду заліза (III), котрий формує армовану структуру та знижує де - формацію.

    Шлам в пропорціях більше 10 % може успішно використовуватись для отримання керамзиту. Підвищення спучування глини з допомогою добавок дозволяє зменшити об`ємну вагу готового керамзиту. Доля осаду може бути доведена до 20-40 %, що дозволяє суттєво економити на скороченні витрат на добування та транспортування сировини і затратах на будівництво та експлуатацію полігонів складування осаду [13].

    Аналогічною стійкістю до вимивання іонів важких металів відрізняється асфальт [4]. При двохмісячній витримці асфальту з додаванням шламу в природній воді іони важких металів аналітично не виявлені.

    Можливе додавання шламу до будівельного гіпсу. Це сповільнює його схвачування, робить розчин більш пластичним, клейким. Але значні дози шламу можуть негативно вплинути на міцність виробів, котрі виготовляються з такої суміші [14]. Такі розчини не лише не знижували якісних показників, а по деяких з них навіть перевищували контрольні розчини. Але зовсім не приділено уваги екологічним наслідкам впровадження такої технології. Не встановлено також, як буде впливати на здоров’я будівельників постійний контакт з такими розчинами. Тому очевидно, що незважаючи на всі позитивні результати такого методу утилізації шламів, безпечним його назвати досить важко. Ще один напрям утилізації - використання їх в якості залізомісткої добавки при виробництві цементу [14]. Без зниження якості продукції залізомісткими шламами можна замінити піритні огарки в складі портландцементної сировинної суміші [15].

    Таким чином, екологічно безпечним напрямком утилізації відпрацьованих магнітних часток є їх використання в будівельних виробах, технологія виробництва яких передбачає інтенсивну термічну обробку.

    Перелік посилань

    1. Гончарук В.В., Радовенчик В.М., Гомеля М.Д. Отримання та використання високодисперсних сорбентів з магнітними властивостями. - К., 2003. – 262 с.

    2. Priestley A.P. Water treatment with recyclable magnetic microparticles // Magn. Separ. News. - 1983. - №1. - P.5 - 19.

    3. Никольская Н. А. Получение высокопрочных бетонов на основе маг-нитной жидкости / Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. конференции “Проблемы феррогидродинамики в судостроении“. – Николаев. - 1981. - С.69 .

    4. Комплексная оценка технологий утилизации осадков сточных вод гальванических производств / С. С. Тимофеева , А. Н. Баранов , А. Э. Балаян , А. Д. Зубарёва // Химия и технология воды. - 1991 .- 13, № 1, - С. 68 - 71 .

    5. Утилизация шламов очистки сточных вод гальванических производств / О. А. Суржко, В. П. Ратькова, В. И. Семёнов, А. Г. Потехин // Мат. семинара “Технология обработки осадков природных и сточных вод “. - 1990. - С. 46 - 49 .

    6. Никитина О.И., Никитин В.И., Езерский В.А. Утилизация осадков гальваностоков при производстве глинистого кирпича // Научно-практ. конф. “Внедрение безотходных и малоотходных технологий - путь к решению экологических проблем”.– Минск. - 1988. - С.105 - 107.

    7. Глинина Л.А., Миронов В.С. Использование осадков гальванических отделений в производстве керамических изделий // Респ. н.-техн. конф. “Замкнутые технологические системы водоиспользования и утилизация осадков сточных вод в промышленности”. – Кишенев. - 1985. - С.118-119.

    8. Утилізація шламів травильних відділень / І. Ляхович, З. Сєркова, І . Вайнштейн та ін. // Будівельні матеріали та конструкції. – 1974. - № 3. - С.26.

    9. Mozliwosci wykorzystania osadow pogalwanicznych / M. Pikulska, A. Lis, P. Majewski, F. Tuznik // Powt. ochr. - 1988. - 16, №5-6. - C.84 - 87.

    10. Kozebj B., Vuk D. Termicna imobilizacija galvanshin muljev // Nova proizv. - 1985. - 35, №3/6. - P.81 - 83.

    11. Использование гидроксидных осадков машиностороительных заводов в производстве строительной керамики /Л.А.Глинина, В.С.Миронов, С.Ф.Туматов, В.Н.Шапкин // В сб.: Технология физико-химической очистки промышленных сточных вод, анализ, контроль и регулирование процессов очистки. - М. - 1985. - С.36-38.

    12. Использование отходов очистки сточных вод в производстве строительной керамики / Н.Г. Олефиренко, Ю.Л. Пирусян, Ю.Д.Трусова и др. // Стекло и керамика. - 1986. - № 6. - С.3 - 4.

    13. Тацки Л.Н., Федорова С.В., Балановский И.А. Утилизация осадков сточных вод машиностроительных предприятий при производстве керамзита // Мат. семинара “Очистка производственных сточных вод и утилизация осадков машиностроительной промышленности”. - М., 1988. - С.156-158.

    14. Оптимизация затрат на утилизацию некондиционных железосо-держащих отходов черной металлургии / В.Г.Братчиков, О.П.Ост-ровский, А.Г.Злобин и др. // Всесоюзн. н. - техн. совещание “Очистка природных и сточных вод”. - М. - 1989. - С.199 - 200.

    15. Использование ферритно-кальциевого шлака в качестве железо-содер-жащего компонента при производстве портландцементного клинкера / В.П.Шелудько, В.Е.Каушанский, С.Н.Ежова, Н.Г.Кондакова // Тр. ГосВНИИ цементной промышленности. - 1986. - №89. - С.21-27.

    SALVAGING OF SORBENTS AFTER CLEARING OF SEWAGES IN Processes OF MANUFACTURING OF BUILDING STUFFS AND DESIGNS

    V.M.Radovenchik*, S.I.Luk\’yanik

  • *National Technical University of Ukraine " Кiev polytechnic institute ",

  • Ukrainian State University of Water Management and Nature Management, Rovno

    The possible directions of salvaging of spent sorbents used in purification processes of sewages are adduced. As the main component of sorbents are the connections ferri lactas, a priority direction of salvaging is the component them in building solutions and concrete at manufacturing of building designs. The possible doses of spent sorbents for different views of items are adduced, which one do not reduce the characteristics of building designs.

  • Нет пока ответов

    Комментарии закрыты.