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

Наименования этапа «Разработка методов очистки воды и почвы промышленной зоны предприятия от нефтяных загрязнений и разработка технологии по их применению».

Задание по этапу выполнено полностью.

В настоящее время вопросы экологии промышленного производства особенно актуальны. В результате возрастания масштабных техногенных воздействий человека на природные процессы происходят глобальные изменения окружающей среды, в частности, накапливание оксидов серы, азота, тяжелых металлов, канцерогенных веществ, разнообразных отходов производств, вызывающих гибель растений и отрицательно влияющих на здоровье людей. Непрерывное загрязнение водоемов нарушает характер взаимодействия между гидро- и атмосферой. Общеизвестно, что экологическая напряженность обусловлена низким уровнем технологий и усугубляется несовершенством очистных сооружений.

Отсутствие современных очистных сооружений на большинстве предприятий, а также рост объемов производства привели к увеличению загрязнений производственных сточных вод по основным показателям. Очистные сооружения городов и малых населенных пунктов не справляются с возросшей нагрузкой по очистке стоков.         Большинство промышленных предприятий имеет как минеральные, так и органические загрязнения сточных вод в различных соотношениях. Концентрация загрязняющих веществ в сточных водах различных предприятий неодинакова и колеблется в весьма широких пределах, в зависимости от расхода воды на единицу продукции, совершенства технологического процесса и производственного оборудования.

Концентрация загрязнений в производственных сточных водах может также сильно колебаться во времени и зависит от хода технологического процесса в отдельных цехах или на предприятии в целом.

В качестве базовых рассматривались очистные сооружения Республиканского унитарного производственного предприятия (РУПП) «Витязь» и РУПП «ВЗРД «Монолит». Очистные сооружения промышленной канализации РУПП «Витязь» расположены на 4 уровнях и имеют общую площадь 1100м2. Предназначены для очистки промышленных стоков.

Основной задачей очистных сооружений является доведение до норм ПДК сбрасываемых стоков и сведение к минимуму экологического ущерба, наносимыми этими сточными водами. Контроль за работой очистных сооружений осуществляется лабораторией участка и лабораторией охраны окружающей среды и промышленной санитарии по графику. Одним из основных контролируемых параметров является содержание нефтепродуктов в сточных водах. Проведенный нами периодический контроль путем отбора проб в течении года, показывает, что среднегодовое содержание нефтепродуктов в сточных водах превышает норму. Среднемесячные данные периодического контроля свидетельствуют, что на заводе существует проблема очистки сточных вод от нефтепродуктов, главным образом технических масел.

РУПП «ВЗРД «Монолит» имеет хозяйственно-фекальную и производственную ливневую канализацию. Водоотведение заводом в городской коллектор производится через два выпуска промышленных стоков и один выпуск -хозяйственно-фекальной канализации, где исключено попадание тяжелых металлов. Ежегодное водоотведение завода  колеблется в пределах 100-120 тыс.м3, в том числе хозяйственно-бытовые воды — 65-75 тыс.м3, производственные 40-50 тыс.м3. На предприятии имеются локальные очистные сооружения в составе которых следующее оборудование: накопители стоков, блок известкового раствора, отстойник, вакуум-фильтры, емкость для приготовления реагентов. Среднегодовое очищение гальваностоков на локальных очистных сооружениях 6 тыс. м3. На РУПП «ВЗРД «МОНОЛИТ» имеются точки контроля сточных вод хозяйственно-бытовой канализации (12 точек отбора проб) и производственной ливневой канализации (5 точек отбора проб). По результатам исследований установлено, что основными загрязняющими веществами в составе сточных вод являются нефтепродукты, взвешенные вещества, сульфаты, хлориды, медь, цинк, однако превышений ПДК нет.

На данный момент существует множество технологий по улавливанию и удалению нефти и нефтепродуктов из сточных и поверхностных вод, однако они либо недостаточно эффективны, либо сложны в эксплуатации и энергоемки. Нами разработан радиальный отстойник для улавливания и сбора, плавающих на поверхности сточной воды нефтяных загрязнений. 

Радиальный отстойник включает корпус, представляющий собой вертикально установленный на твердую поверхность полый цилиндр, сбоку к которому в верхней части подходит центральная труба для подачи очищаемой воды, а с другого бока корпуса, в его нижней части, размещен желоб для отвода очищенной воды. С обоих сторон корпуса установлены две стойки с реечным механизмом. На стойках размещена, с возможностью вертикального  возвратно-поступательного движения ферма, центр которой расположен над центром корпуса. К ферме с помощью соединительных тяг крепится перфорированная доска. Для улучшения качества сгона плавающих частиц (нефтенасыщенного сорбента) в бункер, доска может быть соединена с фермой шарнирно, с возможностью своего наклона относительно горизонтальной оси. Наклон доски в сторону бункера при ее подъеме над радиальным отстойником обеспечивает более качественный сгон скребками нефтенасыщенного сорбента в бункер. К соединительным тягам шарнирно крепятся скребки, с возможностью своего поворота на плоскости перфорированной доски. В другом варианте исполнения два скребка могут быть закреплены в подшипниках на двух осях, установленных в центре фермы вертикально таким образом, что скребки располагаются с зазором над поверхностью доски горизонтально от  ее центра до периферии, параллельно и плотно друг к другу. При сгоне нефтенасыщенного сорбента в бункер скребки движутся по полуокружностям в противоположных направлениях, очищая каждый свою половину доски. Возле корпуса снаружи установлен бункер, изгиб которого позволяет плотно прилегать к корпусу.

Радиальный отстойник работает следующим образом. Очищаемая вода подается внутрь корпуса по центральной трубе. В исходном положении, закрепленная жестко с помощью соединительных тяг с фермой, перфорированная доска находится ниже уровня воды в корпусе. При появлении на свободной поверхности воды внутри корпуса нефтяных загрязнений (любых плавающих частиц, имеющих плотность меньше, чем плотность воды), на воду наносят нефтепоглощающий (поглощающий плавающие частицы) сорбент. После впитывания нефтяных загрязнений сорбентом, включают привод реечных механизмов обоих стоек и начинают производить подъем перфорированной доски на высоту, превышающую уровень воды в радиальном отстойнике и высоту стенок корпуса, чем обеспечивают сбор нефтенасыщенного сорбента на поверхности перфорированной доски, не препятствуя сливу воды обратно в радиальный отстойник.

  Затем, с помощью привода приводят в движение скребки, которые, осуществляют возвратно-поступательное движение по плоскости перфорированной доски и сбрасывают нефтенасыщенный сорбент в бункер. При этом движение скребков происходит с небольшим сдвигом во времени  во избежание зацепов друг с другом. Из бункера нефтенасыщенный сорбент удаляется на утилизацию. Очищенная от нефтяных загрязнений и плавающих (взвешенных) частиц вода из корпуса, отводится через желоб для сброса в коллектор или для дальнейшей очистки на другом оборудовании. Затем, подвижную ферму опускают вниз на высоту, обеспечивающую погружение перфорированной доски ниже уровня поверхности воды в корпусе для следующего цикла очистки сточных вод.

Использование сорбента для очистки сточных вод в радиальном отстойнике сократит время их  очистки от нефтяных загрязнений и других плавающих частиц. В то же время при необходимости увеличения времени отстаивания сточных вод в радиальном отстойнике необходимо уменьшить расход очищаемых сточных вод, поступающих в него и удаляемых из него очищенных сточных вод с помощью запорно-регулирующей арматуры.  Применение данного радиального отстойника позволит повысить качество и эффективность улавливания и сбора, плавающих на поверхности сточных вод нефтяных загрязнений, за счет технического решения, позволяющего улавливать нефтяные загрязнения и взвешенные частицы с помощью сорбента с последующим механическим удалением нефтенасыщенного сорбента. Применение радиального отстойника в предлагаемом конструктивном исполнении более эффективно для небольших, по расходу воды, очистных сооружений.

Основные публикации:

Савенок, В.Е. Технология очистки сточных вод от нефтяных загрязнений  / В.Е. Савенок В.Е.,  А.С. Марущак // Материалы  межд. НТК 25-26.11.2015 г., Витеб. гос. технолог. ун-т «Новое в технике и технологии в текстильной и лёгкой промышленности». – Витебск, ВГТУ, 2015 – С. 263-265.

Савенок, В.Е. Магнитное боновое заграждение / Савенок В.Е, Добатовкина А.А., Марущак А.С.// сб. материалов Респ. НПК в 2-х ч., 15.05.15 г., БрГУ «Конференция молодых ученых». – Брест, 2015. – ч.1 – С. 143–144

Заявка на изобретение а20140380 BY, МПК Е03F 5/14, Е02В 15/04, C02F 1/28. Радиальный отстойник / Савенок В.Е., Марущак А.С., Добатовкина А.А. Заявлено 10.07.14 // Приоритетная справка Нац. Центра интеллект. собственности  РБ от 23.07.14. – Оф.бюл. Нац.Центра инт. собственности  № 6 31.12.15.

В процессе выполнения г/б 313:

Цель НИР – разработать новый состав сырья для изготовления керамического кирпича с использованием неорганических отходов станций обезжелезивания и шлама продувочной воды теплоэлектроцентралей.

Задача НИР – заменить отощающие добавки (шамот, керамзит), входящие в состав сырья, шламом продувочной воды ТЭЦ или отходами станций обезжелезивания, исследовать влияние на процессы структурообразования при изготовлении керамического кирпича содержания в исходном сырье железосодержащих неорганических отходов, изучить влияние гранулометрического состава отходов на физико-механические свойства керамического кирпича.

В результате проведённых исследований определён состав неорганических отходов (шлама), образующихся на станциях обезжелезивания и теплоэлектроцентралях. Установлен состав отходов, образующихся при водоподготовке на котельной «Южная» ОАО «Витязь». Результаты определений: Fe(OH)3: 21–23%; SiO2: 31–32 %; CaCo3: 8–9%; CaSO4: 4–5 %; органические вещества: 32–36 %. Определён также химический состав неорганических отходов станции обезжелезивания № 4 водозабора «Лучёса»: SiO2 – 45–47 %; Fe3+ – 31–32 %; Ca2+ – 4,5–5,5 %; Mg2+ – 1,5–2,5 %; анионы – остальное.

В результате изучения монографий, научных работ, патентных материалов установлено, что в Республике Беларусь и за рубежом не проводятся исследования по использованию неорганических отходов теплоэлектроцентралей и станций обезжелезивания для изготовления керамического кирпича.

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

В результате исследований установлена возможность производства на основе глинистого сырья с добавкой отходов ТЭЦ кирпича методом пластического формования. Образцы кирпича керамического рядового полнотелого одинарного пластического формования (опытного) соответствуют требованиям СТБ 1160-99 «Кирпич и камни керамические. Технические условия». Оптимальное содержание неорганических прокалённых отходов ТЭЦ составляет 15–20 % (масс.). При прокаливании неорганических отходов, входящих в состав исходного сырья, получается красный железооксидный пигмент, близкий по свойствам к железному сурику, что даёт возможность регулировать цветовую гамму кирпича.

На рентгеновском дифрактомере и сканирующем электронном микроскопе изучены кристаллическая микроструктура и химический состав образцов. установлено, что эффективность добавок отходов зависит от их дисперсности и зернового состава. Неорганические отходы ТЭЦ улучшают гранулометрический состав сырья.

В испытательном центре государственного предприятия «Институт НИИСМ» (г. Минск) проведены испытания кирпича керамического (опытного), содержащего от 5 до 25 % (масс.) железосодержащих отходов вместо глины. Установлено, что по физико-механическим свойствам опытный керамический кирпич соответствует требованиям СТБ 1160-99 «Кирпич и камни керамические. Технические условия».

Степень внедрения – на ОАО «Обольский керамический завод» в июле 2014 г. и в августе 2015 г. изготовлены опытные партии керамического кирпича (2700 шт. и 3000 шт. соответственно) методом пластического формования – кирпич керамический рядовой полнотелый одинарный, пластического формования, с добавкой отходов химводоподготовки (код – 8410500).

Основные публикации:

Платонов, А.П. Изготовления керамического кирпича с использованием промышленных отходов / А. П. Платонов, А.В. Гречаников, А.С. Ковчур, С.Г. Ковчур, П.И. Манак // Вестник Витебского государственного технологического университета. – 2015. – № 28. – С. 128–134.

Гречаников, А. В. Керамические строительные материалы с использованием неорганических отходов станций обезжелезивания и ТЭЦ / А. В. Гречаников,  А. П. Платонов, С.Г. Ковчур // Инновации. Инвестиции. Перспективы : материалы междунар. форума, Витебск 19–20 марта 2015 г. – Витебск : Витебский областной центр маркетинга, 2015. – С. 61–62.

Керамическая масса для производства строительного кирпича: пат. 18790 Респ. Беларусь / А.П. Платонов, А.А. Трутнёв, С.Г. Ковчур, А.С. Ковчур, П.И. Манак; заявитель Витеб. гос. технолог. ун-т. – № а 20130766 ; заявл. 17.06.2013 ; опубл. 30.12.2014 // Афiцыйны бюл. / Нац. Цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. – 2014. – № 11 (182). – С. 76.

Документы об итогах и важнейших результатах выполнения задания приняты заказчиком.

В процессе выполнения х/д № 257 «Изготовление цветной тротуарной плитки с использованием промышленных отходов».

Цель НИР – реализация проекта по созданию производства инновационного продукта – цветной тротуарной плитки с использованием железосодержащих отходов, образующихся при водоподготовке на теплоэлектроцентралях и станциях обезжелезивания.

Основной задачей НИР является разработка рецептуры и состава сырья для изготовления цветной тротуарной плитки.

По данным Витебского областного комитета природных ресурсов и охраны окружающей среды на территории области накопилось около 60 000 тонн железосодержащих отходов (40 000 тонн шлама продувочной воды ТЭЦ и 20 000 шлама с полей фильтрации). Учитывая, что на долю тепловых электростанций в Беларуси приходится основная часть вырабатываемой энергии, масштабы образующихся шламовых отходов являются значительными для организации их промышленной переработки. Наиболее рациональным направлением утилизации промышленных отходов является их использование в качестве техногенного сырья при изготовлении продукции строительного назначения.

Объектом исследования является шлам продувки осветлителей из секции  № 4 шламонакопителя Витебской ТЭЦ. Химический состав шлама определялся методами количественного анализа. Содержание остальных тяжёлых металлов в отходах определялось на спектрографе PGS-2. Содержание в отходах большинства тяжёлых металлов незначительно, т.е. не превышает предела чувствительности метода анализа. Содержание микроэлементов в отходах необходимо контролировать постоянно. Это даёт возможность использовать отходы для изготовления керамического кирпича.

В качестве сырья для производства цветной тротуарной плитки используются: цемент, песок, неорганические отходы ТЭЦ или станций обезжелезивания, вода. Отходы могут быть непрокаленные и прокаленные. Разработан температурный режим прокаливания отходов. Проведённые исследования показали, что железосодержащие отходы связывают воду и повышают морозостойкость тротуарной плитки, а мелкозернистая добавка неорганических отходов повышает её прочность. Новый состав сырья важен в плане ресурсосбережения (экономится 25–30 % цемента) и импортозамещения (железосодержащий пигмент типа «сурик» в Беларуси не производится).

Основные публикации:

Гречаников, А. В. Керамические строительные материалы с использованием неорганических отходов станций обезжелезивания и ТЭЦ / А. В. Гречаников,  А. П. Платонов, С.Г. Ковчур // Инновации. Инвестиции. Перспективы : материалы междунар. форума, Витебск 19–20 марта 2015 г. – Витебск : Витебский областной центр маркетинга, 2015. – С. 61–62.

Документы об итогах и важнейших результатах выполнения задания приняты заказчиком.