В процессе выполнения г/б 2014-ВПД-091:

Одной из наиболее важных экологических проблем является утилизация и очистка  сточных вод.  В республике Беларусь широко осуществляются мероприятия по охране окружающей среды, в частности по очистке производственных сточных вод. Общеизвестно, что экологическая напряженность обусловлена  низким уровнем технологий  и усугубляется несовершенством  очистных сооружений. Все промышленные объекты имеют различные загрязняющие вещества в сточных водах , номенклатура которых зависит как от технологии производства и совершенства технологических процессов, так и объемов  производства , обуславливающие  расходы воды на единицу продукции. Количественный состав загрязнений обусловлен режимом и объемами работы предприятиями в целом и его структурных подразделений.

По результатам исследований установлено, что основными загрязняющими веществами в составе сточных вод  являются нефтепродукты, взвешенные вещества, сульфаты, хлориды, медь, цинк, однако превышений ПДК нет.
         В настоящее время существует большое число различных способов и устройств сбора и удаления нефтяных загрязнений с поверхности воды, однако, проблем очистки  промышленных стоков от нефтяных загрязнений  является по-прежнему актуальной. Существующие способы и технологии часто являются трудо – и энергоемкими, а поэтому дорогостоящими и не всегда эффективными.

Например, система для автоматического  улавливания и сбора, плавающих на поверхности воды нефтяных загрязнений, которая  может быть использована для улавливания и удаления нефти и нефтепродуктов из сточных коллекторов, а так же с поверхности открытых водотоков небольшой ширины.

Система включает  боновое заграждение, состоящие из полых поплавков, между которыми размещены продольные горизонтальные полосы, образующие вместе горизонтальные жалюзи, транспортерную ленту со сборными лопатками, установленную впереди бонового  заграждения на барабанах, закрепленных на раме и приемное устройство с отстойной емкостью. Система также снабжена двумя электроприводами и двумя реле и датчиком. Система работает следующим образом. В сточный коллектор (на водоток) устанавливают боновое заграждение, полые поплавки которого обеспечивают его плавучесть. Продольные горизонтальные полосы бонового заграждения соединяют тягой с электроприводом, при этом они в исходном состоянии повернуты таким образом, что между ними образуются щелевые зазоры, через которые свободно протекает вода водотока. Впереди бонового заграждения устанавливают поплавковый механический датчик, который соединяют сигнальными проводами с двумя реле двух электроприводов. Затем, также впереди бонового заграждения закрепляют между боковыми поверхностями водотока раму,  на которой закрепляют с возможностью вращения оси барабанов, на которые одевают транспортерную ленту, снабженную сборными лопатками с пружинами. Шкив крайнего барабана соединяют со шкивом электропривода цепной передачей. К противоположной боковой поверхности  закрепляют приемное устройство, имеющее отстойную емкость. Поплавковый шибер приемного устройства настроен таким образом, что при отсутствии нефтяного загрязнения он закрывает поступление воды из своего водоприемного отверстия (находящегося на уровне воды в водотоке) в отстойную емкость. В  случае попадания воды в отстойную емкость, при нарушении герметичности закрытия водоприемного отверстия, вода отводится  сбросным сифоном в водоток ниже по течению за боновое заграждение. Если в воде, текущей по сточному коллектору (водотоку), не содержатся нефтяные загрязнения, то вода свободно перетекает сквозь щелевые зазоры между продольными горизонтальными полосами, бонового заграждения.

При появлении  на воде перед боновым заграждением пленки нефтяных загрязнений, т.к. плотность нефтяных загрязнений меньше плотности воды, срабатывает поплавковый механический датчик и от него выдается управляющий сигнал на оба реле. Одно реле срабатывает и включает электропривод, который с помощью тяги поворачивает  продольные горизонтальные полосы, что обеспечивает закрытие щелевых зазоров бонового заграждения, т.е. предотвращается дальнейшее перемещение нефтяных загрязнений вниз по водотоку.

Следует отметить, что нижние, незагрязненные слои водотока, в режиме работы системы, когда щелевые зазоры бонового заграждения закрыты, протекают под ним беспрепятственно, т.е. функционал водотока не снижается. Одновременно срабатывает второе реле, которое включает другой электропривод, который с помощью цепной передачи приводит в движение транспортерную ленту. Сборные лопатки транспортерной ленты перемещают нефтяные загрязнения к приемному устройству, достигнув боковой поверхности, лопатки складываются, а затем, пройдя точку контакта, под действием пружин, вновь принимают вертикальное положение. Нефтяные загрязнения имеют плотность меньше, чем плотность воды, поэтому поплавковый шибер начинает опускаться вниз, открывая водоприемное отверстие, через которое нефтяные загрязнения вместе с водой поступают в приемное устройство. Поплавковый шибер реагирует на различную толщину  нефтяного загрязнения — чем больше поверхностный слой нефтяных загрязнений, тем глубже опускается поплавковый шибер и больше открывается водоприемное отверстие. Увеличение пропускной способности водоприемного отверстия обеспечивается дополнительной регулировкой поплавкового шибера. В приемном устройстве вода отстаивается, а нефтяные загрязнения скапливаются в его верхней части, откуда откачиваются насосным оборудованием. Отстоявшаяся вода опускается вниз в отстойную емкость, а из нее отводится  сбросным сифоном в водоток ниже по течению за боновое заграждение.

Основные публикации:

Савенок, В.Е. Контроль и очистка сточных вод промышленного объекта/ В.Е. Савенок В.Е., А.А. Добатовкина,  А.С. Марущак // Материалы  межд. НТК 24-25.04.14, Белорус.-Рос. ун-т «Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии»: 24-25.04.14, с326.- 327.

Савенок, В.Е. Методы и способы очистки сточных вод / Савенок В.Е, Марущак А.С.// Сборник материалов МНТК преподавателей и студентов УО «ВГТУ: Витебск 24.04.14. Витебск: ВГТУ, 2014.- с.295-297

Лещева, К.В. Применение 3-х мерного моделирования при разработке средств защиты водных объектов от нефтяных загрязнений / К.В.Лещева, А.С. Марущак, В.Е. Савенок // Тезисы докладов 47 РНТК преподавателей и студентов УО «ВГТУ: Витебск 24.04.14. Витебск: ВГТУ, 2014.- с.171-172.

В процессе выполнения г/б 313:

В результате выполнения работ по г/б № 313 объектом исследования являлся шлам продувочной воды из секции № 4 шламонакопителя Витебской ТЭЦ. Химический состав шлама определялся методами количественного анализа. Определялся также состав неорганических отходов станций обезжелезивания г. Витебска. Станция № 1: SiO2 – 45-47 %; Fe3+ – 31-32 %; Ca2+ – 4,5-5,5 %; Mg2+ – 1,5-2,5 %; анионы – остальное. Станция № 2: SiO2 – 48-49 %; Fe3+ – 30,5-31,5 %; Ca2+ – 4,5-5,2 %; Mg2+ – 2,0-2,5 %; анионы – остальное. Исследовалось содержание в отходах тяжёлых металлов: марганца, цинка, титана, меди, циркония, свинца, бария, иттрия, молибдена, хрома, ванадия, никеля, кобальта, бериллия, иттербия, ниобия, скандия, олова, галлия, серебра, кадмия, сурьмы, висмута, мышьяка, вольфрама, ртути, таллия, стронция, германия. Содержание в отходах большинства тяжёлых металлов незначительно, т.е. не превышает предела чувствительности метода анализа, что даёт возможность использовать отходы для изготовления керамического кирпича.

Разработана рецептура в соответствии с СТБ 1.4–96 и состав сырья для изготовления керамического кирпича с использованием неорганических отходов станций обезжелезивания. Использовались отходы станции обезжелезивания водозабора № 4 «Лучёса» г. Витебска. Подготовлены два состава керамической массы. Не изменяя технологический процесс изготовления кирпича, в состав исходного сырья добавляли от 5 до 20 % прокалённых неорганических железосодержащих отходов. Качественные показатели кирпича соответствуют требованиям СТБ 1286–2001 «Кирпич керамический». Исследовано влияние содержания в исходном сырье железосодержащих неорганических отходов на процессы структурообразования, происходящие в керамическом кирпиче. Отходы содержат оксиды железа, что регулирует и улучшает цветовую гамму и внешний вид изделия. За счёт использования в составе сырья отходов стоимость керамического кирпича снижается на 10–15 %.

Неорганические отходы ТЭЦ могут служить в качестве отощающих добавок в производстве керамического кирпича на основе глинистых пород. В качестве отощающих добавок на предприятии используют шамот (молотый кирпич с фракциями от 0,5 до 5 мм или керамзиты) в количестве от 12 до 18 % в составе кирпича. Неорганические отходы, как отощающая добавка, уменьшают пластичность глины, связывают воду. В результате изделие легче формуется, повышается качество продукции, в частности, морозостойкость. Эффективность действия добавок зависит от их дисперсности и зернового состава. Мелкозернистая добавка неорганических отходов, ухудшая сушильные свойства сырца, вместе с тем повышает прочность готовых изделий, спекаясь с глинистой породой при обжиге. Исследовано влияние содержания в исходном сырье железосодержащих неорганических отходов на процессы структурообразования, происходящие в керамическом кирпиче. Изучено влияние гранулометрического состава отходов на процесс формования изделий. Кирпич, изготовленный с добавками шлама, обладает стабильной прочностью, высокой морозостойкостью, кислотостойкостью и низкой истираемостью. Отходы содержат красящие оксиды (пигменты) – сурик и охру, что регулирует и улучшает цветовую гамму и внешний вид изделия – его товарный вид.

Основные публикации:

Гречаников, А.В. Неорганические отходы станций обезжелезивания и теплоэлектроцентралей как добавка к керамическим массам строительного назначения / А.В. Гречаников, А.П. Платонов, С.Г. Ковчур // Ресурсо- и энергосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные технологии : матер. Междунар. науч.-техн. конф. БГТУ, Минск, 26–28 нояб. 2014 г. / БГТУ. – Минск, 2014. – С. 376–379.

«Керамическая масса для производства строительного кирпича». Описание патента № 18700, авторы Платонов А.П., Трутнев А.А., Ковчур С.Г., Ковчур А.С., Манак П.И.

Документы об итогах и важнейших результатах выполнения задания приняты заказчиком.

В процессе выполнения г/б № Х13ВТ–002 «Новые коагулянты и флокулянты в процессах водоподготовки»:

Проанализированы свойства коагулянтов и флокулянтов, которые используются при водоподготовке на теплоэлектроцентр алях. Установлено, что неорганическим коагулянтам свойственны недостатки, не обеспечивающие содержания в воде нормируемых количеств катионов металлов. Полимерные коагулянты по сравнению с неорганическими обладают существенными преимуществами. Полимеры не являются чувствительными к изменению величины рН обрабатываемой воды. Установлено, что в зависимости от величины добавки один и тот же полимер может быть как флокулянтом, так и стабилизатором дисперсной системы. В лаборатории синтезированы полиэлектролиты, используемые в качестве коагулянтов и флокулянтов: полистиролсульфокислота (НР) и её соли, хлорид поливинилбензилтриметиламмония.

Исследована вязкость растворов полиэлектролитов, что даёт возможность определить их оптимальную концентрацию как флокулянтов. Важная информация о конформации макромолекул получена при изучении осмотических свойств растворов полиэлектролитов. Изучены закономерности взаимодействия в смешанном растворе: полиэлектролит-низкомолекулярный электролит, что даёт возможность определить оптимальную концентрацию полиэлектролита при водоподготовке.

Исследован процесс осаждения взвешенных частиц, происходящий в осветлителях цеха химводоподготовки. Изучен вопрос возможного применения в качестве флокулянта отходов промышленного производства – сополимера акрилонитрила, винилхлорида и полистиролсульфоната натрия, имеющихся на предприятии «Полимир» ОАО «Нафтан».

Исследовано влияние добавок сополимера на качество воды при водоподготовке на ТЭЦ «Южная» ОАО «Витязь». Применение отходов снижает стоимость водоподготовки на ТЭЦ на 10-15 %.

Результаты НИР Х13ВТ-002/625 нашли дальнейшее развитие в Государственной программе научных исследований «Строительные материалы и технологии» (задание 54) «Разработка научных основ рксурсосберегающей, импортозамещающей технологии изготовления кирпича керамического с использованием промышленных отходов». Срок выполнения: 2014-2015 гг. Научный руководитель – С.Г. Ковчур.

В I квартале 2015 г. планируется подготовить практические рекомендации для ТЭЦ № 3 и № 4 г. Минска, ТЭЦ № 5 Минского района по подбору оптимального состава коагулянтов и флокулянтов при водоподготовке. Планируется исследовать химический состав шлама. По данным Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды по состоянию на 01.09.2014 г. на ТЭЦ № 3 РУП «Минскэнерго» накопилось 2500 тонн железосодержащего шлама химводоподготовки, на ТЭЦ № 4 – 750 тонн, на ТЭЦ № 5 – 980 тонн.

В I квартале 2015 г. планируется изучить возможность использования в качестве флокулянтов отходов других акриловых полимеров, имеющихся на предприятии «Полимир» ОАО «Нафтан».

Подготовлены рекомендации для ТЭЦ «Южная» ОАО «Витязь» и Витебской ТЭЦ по использованию новых полиэлектролитов (поликатионитов и полианионитов) в процессе водоподготовки.

По результатам исследований подготовлена заявка на получение патента на изобретение: Платонов А.П., Гречаников А.В., Ковчур С.Г., Трутнёв А.А., Ковчур А.С. «Новые полимерные флокулянты».

Подготовлена к изданию монография: Платонов А.П., Гречаников А.В., Ковчур А.С., Ковчур С.Г. «Комплексная утилизация неорганических отходов водонасосных станций и теплоэлектроцентралей». Объём 8 печ. листов. Срок издания – 3 квартал 2015 г.

По результатам выполнения НИР в учебный процесс кафедры химии УО «ВГТУ» внедрена разработка «Синтез новых поликатионитов и полианионитов». Акт внедрения от 16.10.2014 г.

Основные публикации:

Гречаников, А.В. Применение полимерных флокулянтов в процессах водоподготовки / А.В. Гречаников, С.Г. Ковчур, В.В. Ушаков // Инновационные материалы в  текстильной и лёгкой промышленности : Сб. матер. междунар. науч. конф., ВГТУ, Витебск, 26–27 нояб. 2014 г. / ВГТУ. – Витебск, 2014. – С. 308-310.

Платонов, А.П. Конформация молекул полиэлектролиов-флокулянтов / А.П. Платонов, А.В. Гречаников, А.А. Трутнёв, С.Г. Ковчур // 47-я республиканская науч.-техн. конф. препод. и студ. : тез. докл., Витебск, 24 апр. 2014 г. / Вит. гос. технол. ун-т. – Витебск, 2014. – С. 151 – 152.

Документы об итогах и важнейших результатах выполнения задания приняты заказчиком.

В процессе выполнения х/б № 245 «Изготовление кирпича керамического с использованием промышленных отходов».

В результате изучения монографий, научных работ, патентных материалов и других источников установлено, что в Республике Беларусь и за рубежом не проводятся исследования по использованию неорганических отходов теплоэлектроцентралей и станций обезжелезивания для изготовления керамического кирпича. В литературе имеются сведения о том, что золы и шлаки тепловых электростанций являются эффективным сырьём для изготовления силикатного кирпича, зольной керамики. В литературе нет сведений об использовании отходов теплоэлектроцентралей и станций обезжелезивания для изготовления для изготовления керамического кирпича.

В испытательном центре Государственного предприятия «Институт НИИСМ», г. Минск, проведены испытания керамического кирпича, содержащего от 5 до 25 % (масс.) железосодержащих отходов, вместо глины. Установлено, что образцы керамического кирпича с добавлением железосодержащих отходов соответствуют требованиям СТБ 1160–99: предел прочности при сжатии изменялся от 7,5 до 30 МПа; предел прочности при изгибе изменялся от 1,4 до 3,4 МПа; водопоглощение составило более 8 %; морозостойкость: 20–35 циклов.

В испытательной лаборатории Витебского центра стандартизации, метрологии и сертификации проведены испытания сырья и керамического кирпича по показателям радиационной безопасности. Установлено, что все образцы по проверенным показателям соответствуют требованиям ГОСТ 30108–94 «Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов».

На рентгеновском дифрактометре и электронном микроскопе с системой химического анализа исследовано влияние на процессы структурообразования в керамическом кирпиче содержания в исходном сырье железосодержащих отходов на их эффективность, а также влияние гранулометрического состава отходов на процесс формования изделий.

В результате проведённых исследований установлено, что 10–20 % глины, входящей в состав исходной смеси, можно заменить сухими отходами, образующимися при водоподготовке на теплоэлектроцентралях или станциях обезжелезивания, поскольку по содержанию основных компонентов глинистая порода сходна с неорганическими отходами. Новый состав сырья важен в плане ресурсосбережения и импортозамещения.

Получено описание патента на изобретение № 18700 «Керамическая масса для производства строительного кирпича». Авторы: Платонов А.П., Трутнёв А.А., Ковчур С.Г., Ковчур А.С., Манак П.И.

Основные публикации:

Гречаников, А.В. Неорганические отходы станций обезжелезивания и теплоэлектроцентралей как добавка к керамическим массам строительного назначения / А.В. Гречаников, А.П. Платонов, С.Г. Ковчур, // МНТК «Ресурсо- и энергосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные технологии» : материл. докл.,  26-28.11.2014 г., г. Минск / Белор. гос. технол. ун-т. – Минск, 2014. – С. 376-379

Документы об итогах и важнейших результатах выполнения задания приняты заказчиком.

В сотрудничестве с ОАО «Обольский керамический завод», письмо              № 2738 от 26.11.2014 г. в Витебском государственном технологическом университете под руководством д.т.н., профессора, зав. кафедрой «Охрана . труда и промэкология» Ковчура С.Г., была проведена научно — исследовательская работа по исследованию химического состава неорганических отходов образующихся на    теплоэлектроцентрали    ОАО «Витязь», с разработкой рецептуры и состава смеси для изготовления керамического кирпича. В результате проведённых исследований установлено, что 10-20 % глины, входящей в состав исходной смеси, можно заменить отходами образующимися на ТЭЦ, т.к. по содержанию основных компонентов глинистая порода сходна с неорганическими отходами. Новый состав важен в плане ресурсосбережения и импортозамещения. Данная добавка имеется в достаточном объёме на Витебской ТЭЦ.

В июле 2013 г. была выпущена экспериментальная партия (2 700 шт.) инновационной продукции: кирпич керамический рядовой полнотелый одинарный (пластического формования) с добавкой — осадки химводоподготовки (код — 8410500).

Модернизация производства и выпуск инновационной продукции, позволит повысить конкурентоспособность продукции. Все принятые меры позволят увеличить экспорт продукции, расширить рынки сбыта на территории Российской Федерации.

Национальным центром интеллектуальной собственности, после проведения экспертизы, было принято решение о выдаче патента №18790 от 20.08.14г. на изобретение «Керамическая масса для производства строительного кирпича».

Получено специальное разрешение (лицензия) на право осуществления деятельности, связанной с воздействием на окружающую среду № 02120/ 2387 от 7 июля 2014г. на основании решения Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь, т.к отходы химводоподготовки относятся к 3 классу опасности.

На сегодняшний день на предприятии осуществляется реализация проекта «Изготовление инновационной продукции методом пластического формования на базе цеха №2» ОАО «Обольский керамический завод» за счёт средства инновационного фонда Витебского облисполкома и частично за счёт собственных средств предприятия. Решением Витебского облисполкома № 782 от 18.12.13 г. выделено 16,8 млрд. руб. Поставлено и оплачено оборудование ОАО «Технокерамика» — 12, 96 млрд. руб. Остаток 3,84 млрд. руб. — будет оплачен после акта ввода линии в эксплуатацию. На данный момент Витебским облисполкомом выделено 25, 750 млрд. руб., освоение денег планируется до мая 2015 года. На сегодняшний день оборудование полностью поставлено на предприятие и начаты строительно — монтажные работы.

Реализация планируемого проекта включает в себя комплекс работ по
проектированию, выполнению строительно-монтажных работ, закупке,
доставке,   установке   и  монтажу   оборудования.     Технологическое оборудование данного проекта позволит произвести тщательную многостадийную переработку сырья с возможностью использования многокомпонентной шихты из различных глин и сырьевых добавок. Модернизация цеха №2 позволит производить конкурентоспособную продукцию с высокими показателями по марочности, морозостойкости и пустотности, сократит нормы расхода сырья и материалов, топлива и электроэнергии.

Для прохождения экспертизы и включения керамического кирпича с
добавкой (осадки химводоподготовки) в перечень инновационных товаров
были направлены документы в Государственный комитет по науке и
технологиям РБ.