Экология/ 1. Состояние биосферы и его влияние на здоровье человека

Коростовенко В.В., Степанов А.Г., Ворошилова М.В., Галайко А.В., Семак Е.Ю., Меренкова Е.С.

Сибирский федеральный университет, Россия

Разрядноимпульсная технология очистки сточных вод

В современную эпоху необычайную сложность и важность приобрели вопросы взаимодействия человека с окружающей средой. XX век принес обществу немало благ, связанных с бурным течением научно-технического прогресса. Однако активное промышленное воздействие на биосферу спровоцировало множество экологических проблем. Интенсификация добычи полезных ископаемых, деятельность различных отраслей производства привели к коренным изменениям в природе и отражаются непосредственно на здоровье человека.

Горно-обогатительная промышленность является одним из наиболее мощных факторов антропогенного преобразования окружающей среды. Сточные воды предприятий горнопромышленного комплекса представляют собой серьезную экологическую опасность. Кроме того, вместе со стоками уносится значительное количество ценных компонентов, что приводит к нерациональному использованию минерального сырья.

Освоение процессов извлечения металлов из производственных растворов и сточных вод позволяет решить не только проблему комплексного использования сырья, но и проблему охраны водного бассейна. Как показали многочисленные научные исследования, одним из методов, с помощью которого возможно качественное решение данного вопроса, является разрядноимпульсная технология [1, 2, 3].

Импульсная технология – перспективный метод обработки воды и водных дисперсных систем с целью их обеззараживания и осветления. Способ очистки основан на кратковременном (до 150 мкс) действии источника мощного импульса.

Импульсный электрический разряд в жидкости – процесс большой концентрации энергии. По существу, такой электрический разряд в жидкости не что иное, как взрыв – очень быстрое выделение большого количества энергии в первоначально малом объеме канала искры разряда.

До момента электрического взрыва энергия содержится в скрытой потенциальной форме в электрическом конденсаторе. Быстрое выделение энергии порождает сильное механическое действие, т.е. появление механических сил, приложенных к среде и отдельным телам, помещенных в зону разряда [4].

Таким образом, положительные результаты применения разрядно - импульсной обработки создают предпосылки для изучения возможности использования данного метода при очистке сточных вод горно-обогатительных предприятий.

Проведенные эксперименты показали, что предварительная разрядноимпульсная обработка сточных вод позволяет интенсифицировать процесс осаждения дисперсных частиц и улучшить качество осветляемых растворов.

Исследование кинетики осаждения проводилось на сточных водах горно-металлургических предприятий, продуктами которых являются свинцово-цинковые концентраты. Электровзрывное воздействие на исследуемые пробы осуществлялось в реакторе из титана объемом 1200 мл с системой электродов «острие-плоскость». В ходе эксперимента растворы обрабатывали 1, 3 и 5 импульсными разрядами. Затем пробы подвергались отстаиванию в течение 20 минут. Качество осаждения оценивали по высоте осветленного слоя в зависимости от времени осветления.

Как видно из графика, изображенного на рис.1, электровзрывное воздействие на исследуемые растворы существенно увеличивает скорость осаждения твердых частиц.

Рис. 1 Кинетика осаждения дисперсных частиц в хвостовом растворе

Установлено, что воздействие на пробу 1 импульсом наиболее результативное: максимальная высота осветленного слоя - 113 мм, достигается за 20 минут.

При обработке раствора 3 импульсными разрядами максимальная высота осветленного слоя составила 106 мм, 5 импульсами – 76,5 мм. По сравнению с контрольной пробой, не подвергавшейся электрофизическому воздействию, скорость осаждения частиц в растворе, обработанном 1 импульсом, увеличивается практически в 3 раза.

Положительное влияние импульсной обработки на скорость осаждения минеральных частиц объясняется их коагуляцией, вследствие сжатия двойного электрического слоя под действием высоковольтного импульсного разряда.

Результаты исследований свидетельствуют о целесообразности применения импульсной технологии для очистки сточных вод. Таким образом, применение разрядоимпульсной обработки дает возможность усовершенствовать технологию переработки минерального сырья и наиболее рационально использовать минеральные ресурсы.

Решение проблемы осветления сточных вод, образующихся на горно-обогатительных предприятиях, позволит достичь оптимальных показателей качества очистки, что существенно снизит негативное влияние промышленного производства на биосферу и здоровье человека.

Литература:

1. Круглицкий Н.Н. Физико-химическая механика дисперсных систем в сильных импульсных полях [Текст]/ Н.Н. Круглицкий, Г.Г. Горовенко, П.П. Малюшевский. – Киев: Наук. Думка,1983 – 192 с.

2. Коростовенко В.В. Электрофизические методы в комбинированных технологиях переработки минерального сырья: монография/ В.В. Коростовенко.- Красноярск: ИПК Сиб. федер. ун-та, 2008 – 216 с.

3. Курец В.И. Электроразрядные технологии обработки и разрушения материалов: учебное пособие/ В.И. Курец, М.А. Соловьев, А.И. Жучков, А.В. Барская; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. – 272 с.

4. Малюшевский П. П. Основы разрядно-импульсной технологии. - Киев: Наукова Думка, 1983. - 272 с.