Диалог как форма делового общения в контексте педагогического взаимодействия

Taдэуш Марцинковски , Войцех Сломка

Институт Инжинерии Охраны Окружающей Среды
Вроцлавская политехника
50-527 Вроцлав, Wybrzeże Wyspiańskiego 27

Institute of Environment Engineering Protection
Wroclaw University of Technology
Wybrzeze Wyspianskiego 27, 50-370 Wroclaw

обезвреживание отходов кожевенного производства

treatment of Tannery wastes

This work presents the results of research on the solidification of pollutants from treatment of tannery wastes. The raw waste contained from 35 to 60 percent organics and from 0.85 to 2.5 percent chromium. In water extracts, the concentration of organics, as chemical oxygen demand (COD), and chromium were from 1650 to 1950 gO₂/m³ and from 0.46 to 4.0 g/m³, respectively. The tannery wastes were solidified using Portland cement. Sufficient compressive strengths were achieved for waste-cement mixtures cured for 28 days at cement dosages ranging from 0.5 to 0.9 kg per kilogram of moist sludge. Physical and chemical composition analyses of the solidified waste-cement mixtures in conjunction with dynamic aqueous extraction tests in distilled water showed a high degree of fixation for the organic contaminants and chromium. In COD terms, the effectiveness of organic contaminant stabilization relative to the contaminant content of the raw waste was from approximately 30 to 95 percent. The effectiveness of chromium fixation ranged from about 80 to 95 percent. Organic contaminants in tannery wastes have been shown to increase the cement dosage necessary for solidification. The results of this study show the feasibility of applying the process of solidification to wastes containing both organic contaminants and toxic metals. Solidification of tannery wastes can be used as a preparation method for safe deposition of these wastes in set-aside cells of non-hazardous waste landfills.

Предисловие

Кожевенное производство крепко связано с процессом дубления кожи, в результате которого образуются сточные воды и осадок. Kлаcсификация отходов [1] выделяет отходы кожевенного производства как отдельную подгруппу в категории 04, а в ней 11 розновидностей отходов. Один из них входит в число опасных отходов. Это жиры возникшие после процесса дубления содержащие растворители, которые распоряжением Mинистра Промышленности [2] следует обезвредить путем термической обработки. Остальные виды кожевенных отходов характеризируются разной мерой вредного влияния. Oтходы эти мешают в основном по причине своего физико-химического состава (большое количество хрома и органических субстанций), консистенции (иловые осадки с разной степенью водной насыщенности), а также неприятного запаха розлагающихся белков и жиров. Осадки сточных вод процесса дубления, приносят большие трудности во время их обезвоживания, по причине содержания гидрофильных белков, а также взвеси появляющейся в процессе химического осаждения [3]. Из разных отходов кожевенного производства, ни один не фигурирует в списке отходов, которые должны быть использованы с промышленной целью [4]. Из проведенного розведования следует, что управление отходами на кожевенных производствах все еще непорядочно [5, 6, 7]. Главным способом оброботки отходов, являеться обезвоживание механическое или природное складирование, случается, что сооружения для храния не всегда вполне подготовлены принять промышленные отходы. Загрязнения легко вымываются и попадают назад в окружающую среду. В работе представлены результаты опытов обезвреживания осадков кожевенного производства в процессе их отверждения, дающего возможность подготовки продукта для безопасного хранения.

Характеристика отходов

Проведено исследование физико-химических свойств осадков, полученных путем очистки сточных вод кожевенного производства. Взято четыре пробы осадков с разной степенью водонасыщенности. В таблице 1 представлено физико-химический состав отходов, натоместь в таблице 2 представлен состав водных экстрактов этих же отходов [8].

Таблица 1. Физикохимический состав осадков из очистки сточных вод кожевенного производства

Table 1. Physical and Chemical Composition of Sludges from Tannery Wastewater

Показатель	единица измерения	Oсадок I (Osad I)	Oсадок II (Osad II)	Oсадок III (Osad III)	Oсадок IV (Osad IV)
Влажность	%	87,37	92,68	77,64	81,10
Сухая масса	%	11,63	7,32	22,36	18,90
Минеральные субстанции	% см*)	40,03	42,58	52,64	50,00
Газообразные субстанции(550^oЦ)	% см	59,97	57,42	47,36	50,00
остаток после минерализации	% см	3,36	3,78	3,17	2,40
Хром	% см	1,240	1,170	2,390	1,80

I - осадок со сточных мешков обезвожеваемый 2 суток

II - осадок сточных мешков обезвожеваемый 1 сутки

III - осадок с иловой площадки после процеживания и осушивания в атмосферных условиях

IV - отфильтрованый осадок после коагуляции

*) СУХАЯ МАССА

Таблица 2. Физико-химический состав водяного экстракта сухой массы осадков кожевенного производства

Table 2. Physical and Chemical Composition of Aqueous Extracts of Dried Tannery Sludges

показатель	единица	Осадок I (Osad I)	осадок II (Osad II)	осадок III (Osad II)	осадок IV (Osad IV)
Водородный показатель	pH	7,1	6	7,5	7,5
Электролитическая проводимость	мS/см	6,43	14,3	6,49	8,26
ХПК _Cr	мгO₂/дм³	2895	4647	1649	3077
Амоновый азот	мгN/дм³	1,2	48	1,2	---
хлориды	мгCl/дм³	1696	2250	1282	---
сульфиды	мгSO₄/дм³	534	706	589	---
Общие растворенные субстанции	мг/дм³	7751	11475	6367	8993
Растворенные субстанции минетальные	мг/дм³	4990	8508	4580	6231
Растворенные субстанции газообразные	мг/ дм³	2761	2967	1787	2762
Хром вцелом	мгCr/ дм³	0,46	1,6	1,55	4,0

Представленные результаты свидетельствуют о высокой степени содержания загрязнений, могущих плохо влиять на окружающую среду. Содержание хрома, таких органических субстанций, как химическая потребность кислорода (двухромовокислый метод ХПК _Cr) и растворимых субстанций, превышает допустимые нормы сточных вод попадающих в воду и почву [8] соответственно 3÷8 раз, 10÷30 и 3÷6 раз.

Meтоды исследования

отверждение (стабилизацию) отходов проведено путем образования смеси осадка з портландцементом (CEM I, 32,5 МПа), а также добавлением дистиллированой воды в разных пропорциях, дающих возможность перемешания составных в ручную. К пробам осадка I, II и III добавленно жидкое натриевое стекло, густотой 1,4 г/см³. Смеси придано форму цилиндра диаметром и высотой 8 cм. По истечению 28 дней дозревания в условиях нормальной температуры и влажности воздуха, проведено пробу механической устойчивости на одноосевом прессе.

Сделано физико-химический анализ водяных экстрактов проб после стабилизации. Проведено динамическую экстракцию измельченных проб [9], а также длительную статическую экстракцию методом опаласкивания не измельченных проб дестиллированной водой на протяжении 51 суток. Oбе разновидности водяных экстрактов выполнено из равных пропорций дестиллированой воды и стабилизированного образца (10:1). Статический экстракт получено путем добавления к образцу стабилизированных отходов, находящемуся в емкости, одной четвертой предусмотренного количества дестиллированой воды, и наблюдению за изменениями водородного показателя и электоролитической проводимости соответственной при постоянном перемешивании воды омывающей образец. После того, как измереяемые показатели уравновесились, трижды изменено полученный экстракт на следующую порцию дестиллированой воды, каждый раз одну четвертую общего объема экстракта. По истечению 51 суток омывания, соеденено полученные экстракты и сделано анализ физико-химического состава для усредненного образца. Натоместь, для исследованных проб расщитано объемную впитываемость.

Паралелльно проведено сравнительный опыт физико-химических свойств проб портландцемента без добавки отходов.

Механическая стойкость отходов

Отечественных, или хотя бы проффесиональных нормотивов оценивающих минимальную механическую степень стойкости отверждённых (стабилизированных) отходов не существует. Параметры следует принимать индивидуально – относительно к условиям хранения, разновидности депонируемых отходов итд. Возможно также, использование показателей U.S. EPA, которые определяют устойчивость отверждённых отходов на не мение 0,345 МПа (50 пси) [10, 11]. Натоместь, рекомендации Nuclear Regulatory Commission (1983) предлагают минимальну механическую устойчивость твердых материалов равняющуюся 1,03 МПа (150 psi) [12].

В других источниках [13] минимальная устойчивость отходов на сдавливание, базирует на величине давления слоя складированных отходов на нижние слои, не приевышающую степень устойчивости хронящихся отходов.

Рисунок 1 показывает механическую устойчивость на одноосевое сдавливание стабилизированных проб отходов кожевенного производства на функции дозы цемента. График представляет зависимость устойчивости стабилизированных отходов от начальной водонасыщености сырого осадка.

Rys. 1. Механическая устойчивость стабилизированных отходов – функция дозы цемента

Fig. 1. Effect of Cement Content on Compressive Strength of Solidified Tannery Sludges

Это имеет влияние на использованные дозы цемента, с целью достижения оптимальной устойчивости отходов. При дозе цемента 90% сухой массы (cм) oсадка, все образцы выполняли условия допустимой устойчивости, согласно EPA равняющейся 0,345 МПа.

Стабилизация загрязнений

Для исследования устойчивости стабилизированных отходов, чаще всего используют тест вымывания загрязнений в них находящихся. Использоваемым в стране, и обязательным в классификации отходов, для расчета платы за розмещения отходов в окружаещей среде, являеться тест динамической экстракции дестиллированой водой на протяжении 24 часов [9].

Проведено два варианта тестов элюирования. Первый – динамический, на измельченных образцах [9], и второй – статический, на образцах не измельченных, на протяжении 51 суток. В обоих водяных экстрактах обозначались: водородный показатель, электролитическая проводимость и ХПК _Cr, а также содержание растворимых субстанций, хрома и сульфидов.

На рисунках 2 и 3 показаны изменения pH и электролитической проводимости, свойственной во время длительной статической реакции не измельченных образцов, выготовленных в пропорции массы цемента и сырых отходов, как 2:1. Исследования показали, что в первой фазе ( 9 суток) наступает интенсивное вымывание загрязнений, в основном с поверхности пробы. Интенсивность вымывания слабнет во второй фазе (8 суток). Натоместь следующие фазы экстракции, характеризируются, с восемнадцатых суток, небольшими изменениями pH и проводимости, что свидетельствует о плотности стабилизированных отходов. Потверждением этой тезы, являются результаты исследования объемной впитываемости стабилизированых отходов на функции дозы цемента, представленные на рисунке нр. 4. График потверждает также увеличенные эффекты связывания загрязнений при увеличении дозы цемента.

Рис. 2. Изменения pH во время статической экстракции стабилизированных отходов

Fig. 2. Static Aqueous Extraction of Solidified Tannery Sludges. Profiles of pH versus Extraction Time

Рис. 3. Изменения электролитической проводимости во время статической экстракции стабилизированных отходов

Fig. 3. Static Aqueous Extraction of Solidified Tannery Sludges. Specific Conductivity Profiles

Рис. 4. Впитываемость объемная стабилизированных отходов под воздействием статической экстракции

Fig. 4. Absorbability (Soaking Capacity) of Solidified Tannery Sludges during Static Aqueous Extraction

На рисунках 5 и 6, сравниваются исследования физико-химического состава динамического экстракта и обобщенного статического экстракта стабилизированных отходов.

В исследоваемых водяных экстрактах определено повышение эффективности связывания загрязнений, с повышением массы цемента в стабилизированных отходах. Результаты статической экстракции не измельченных образцов представляют низший, чем в измельченных пробах, степень вымывания загрязнений – главным образом с поверхности отвержденной пробы.

Во всех пробах, не смотря na способ проведенной экстракции доказано концентрацию щелочной среды, возврастающей вместе с увеличением дозы цемента. Повышенные дозы цемента имели небольшое влияние на изменение высокой удельной проводимости динамических экстрактов не измельченных образцов. Натоместь, увеличение дозы цемента в высокой степени oграничило вымывание растворимых субстанций, однако только доза в два раза больше массы сырых отходов привела к уменьшению их наличия в статических экстрактах, ниже показателей допустимых для сточных вод [8]. Похожие наблюдения oтносятся к содержанию органических субстанций в водяных экстрактах (ХПК _Cr). Содержение хрома и сульфатов было решительно меньшей, чем показатели допустимые в сточных водах. Относится это ко всем экстрактам выполненных проб с содержанием цемента менее, чем 1 кг/кг массы сырого осадка.

Рис. 5. Изменения водородного показателя, удельной электролитической проводимости и ХПК _Cr в водяных экстрактах стабилизированых отходов

Fig. 5. Effect of Solidified Waste Cement Content on pH, Specific Conductivity, and COD of Aqueous Extracts

Рис. 6. Изменения содержания общих растворимых субстанций, общего хрома сульфидов в водяных экстрактах стабилизированых отходов

Fig. 6. Effect of Solidified Waste Cement Content on Total Dissolved Substances, Chromium and Sulfates in Aqueous Extracts

Подведение итогов

Описанные исследования обезвреживания отходов кожевенного производства доказывают, что применение метода отверждения этих отходов возможно путем использования больших доз цемента в качестве добавки. Дозы цемента оказывающие успешное связывание загрязнений значительно зависят от начальной водонасыщенности осадка. Это решает экономическую сторону использования портландцемента в процессе стабилизации. Доказано, что обезвоживание осадка o 16% состава воды, тоесть с 93% до 77% причиняет уменьшение необходимой дозы цемента с 27,3 кг/кг сухой массы oсадка дo 8,9 кг/кг сухой массы oсадка, при получении, таких же эффектов связывания загрязнений, наблюдаемых в водяных растворах и одновременно низших, чем допускамые в сточных водах сбрасываемых в почву и воду.

Предусматривая содержание стабилизированных осадков в объектах розмещения отходов, не являющихся опасными отходами, следует отвести для них отдельные секторы (помещения). В этом случае стабилизированные отходы будут подвергаться вымыванию приближенному к представленной длительной статической экстракции. Натоместь, концентрация загрязнений в оттеках стабилизируется на уровне не более, чем показатели допустимые в сточных водах отводимых в почву и воду. Следует ожидать, что эти сточные воды будут иметь незначительно подвышенный водородный показатель.

Библиография

[1] Dziennik Ustaw z 1997 Nr. 162, poz. 1135

[2] Dziennik Ustaw z 1998 Nr. 145, poz. 942

[3] F. Meink, H. Stooff, H.Kohlshütter, Ścieki Przemysłowe, Arkady, Warszawa 1975.

[4] Dziennik Ustaw z 2000 Nr. 100, poz. 1078

[5] Marcinkowski, T. Słomka, W. Sikora, A. Ocena oddziaływania na środowisko oddanego do eksploatacji składowiska odpadów w Raciszowie gmina Lubsza dla Nadodrzańskich Zakładów Garbarskich w Brzegu. Raporty Instytutu Inżynierii Ochrony Środowiska Politechniki Wrocławskiej, 1993, Seria SPR nr 44,

[6] Program Ochrony Środowiska dla Województwa Lubelskiego 1997-2010, Opr. Urząd Wojewódzki w Lublinie 1997 r.

[7] Słomka Wojciech.: Blokowanie zanieczyszczeń w procesie zestalania odpadów.:
Raporty Instytutu Inżynierii Ochrony Środowiska Politechniki Wrocławskiej. 2004, Seria PRE ; nr 18.
Rozprawa doktorska, Politechnika Wrocławska, Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska, Wrocław, 2004 r.

[8] Dziennik Ustaw z 1991 Nr. 116, poz. 503

[9] Dziennik Ustaw z 1997 Nr. 162, poz. 1116

[10] U.S. EPA HAZCON Solidification Process, Douglassville, PA. Application Analysis Report. EPA/540/A5-89/001, Office of Research and Development, Cincinnati OH, may 1989

[11] U.S. EPA SILICATE TECHNOLOGY CORPORATION’S. Solidification/Stabili-zation Technology for Organic and Inorganic Contaminants in Soils. Application analysis report. EPA/540/AR-92/010, Office of Research and Development, Cincinnati OH, December 1992

[12] U.S. EPA Handbook for Stabilization/Solidification of Hazardous Wastes, EPA/540/2-86/001, Office of Research and Development, Cincinnati OH, June 1986

[13] Sellers, K. Fundamentals of hazardous waste site remediation. Lewis Publischers, Boca Raton London New York Washington, D.C., 1999