Российский опыт применения отходов химводоподготовки в хозяйственной деятельности: перспективы использования при обработке осадков сточных вод (обзорная статья)

ЦЕЛЬ. Рассмотреть опыт применения отходов химводоподготовки в хозяйственной деятельности. Провести анализ научных публикаций российских и зарубежных авторов с целью определения наиболее востребованных отраслей промышленности в данном отходе и информации о уже реализованных в России и за рубежом проектах. Предоставить краткий анализ по основным направлениям переработки и утилизации осадков сточных вод в мире и в России. Оценить перспективы использования отходов химводоподготовки при обработке осадков сточных вод.

МЕТОДЫ. Для решения поставленной цели проведена оценка экологического воздействия отходов химводоподготовки на экологическую обстановку и здоровье людей на примере Казанской ТЭЦ-1 (КТЭЦ-1). Проведен ряд исследований карбонатного шлама КТЭЦ-1 по определению гранулометрического и элементного состава.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Физико-химический состав карбонатного шлама зависит от ряда параметров системы водоподготовки на объекте энергетики: процесса известкования и коагуляции воды, количества нерастворимых солей, применяемой технологии обезвоживания и т.д. Карбонатный шлам нерастворим в воде, имеет типовой химический состав, содержащим карбонат кальция (CaCO₃), оксид кальция (CaO), карбонат магния (MgCO₃), оксид магния (MgO), гидроксид железа (Fe(OH)₃), диоксид кремния (SiO₂) и др.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Использование такого типа технологического процесса позволяет снизить количество используемого оксида кальция и заместить его оксидом кальция из карбонатного шлама. Использование карбонатного шлама в качестве стабилизатора осадка из-за содержания CaO подтверждается лабораторными исследованиями. За счет этих данных обеспечивается утилизация отходов химводоподготовки, достигается меньшее загрязнение объектов окружающей среды.

1. Пичугин Е.А. Аналитический обзор накопленного в Российской Федерации опыта вовлечения в хозяйственный оборот золошлаковых отходов теплоэлектростанций // Проблемы региональной экологии. 2019. №4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiticheskiy-obzor-nakoplennogo-v-rossiyskoy-federatsiiopyta-vovlecheniya-v-hozyaystvennyy-oborot-zoloshlakovyh-othodov (дата обращения: 01.08.2022).

2. Заседание Правительства // Правительство Российской Федерации. – URL: http://government.ru/news/39341/ (дата обращения: 01.08.2022).

3. Об утверждении Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 года // Минэнерго России. – URL: https://minenergo.gov.ru/node/1026 (дата обращения: 01.08.2022).

4. Зверева Э.Р. Утилизация карбонатного шлама систем химводоочистки тепловых электростанций // Вестник КГЭУ. 2011. №4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/utilizatsiyakarbonatnogo-shlama-sistem-himvodoochistki-teplovyh-elektrostantsiy (дата обращения: 01.08.2022).

5. Каклюгин А.В., Боброва В.В., Валов М.П., Щербакова В.С. Использование шлама химводоочистки теплоэлектростанций в производстве строительных материалов и изделий // Молодой исследователь Дона. 2020. №4 (25). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-shlama-himvodoochistki-teploelektrostantsiy-vproizvodstve-stroitelnyh-materialov-i-izdeliy (дата обращения: 01.08.2022).

6. Богданов А.Н., Абдрахманова Л.А., Гордеев А.С. Оценка эффективности карбонатсодержащей добавки в глинистое сырье для создания лицевой керамики // Известия КазГАСУ. 2013. №2 (24). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/otsenka-effektivnostikarbonatsoderzhaschey-dobavki-v-glinistoe-syrie-dlya-sozdaniya-litsevoy-keramiki (дата обращения: 01.08.2022).

7. Бариева Э.Р., Королев Э.А. Использование шламовых отходов теплоэнергетических предприятий в производстве керамического кирпича // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2009. №5-6. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanieshlamovyh-othodov-teploenergeticheskih-predpriyatiy-v-proizvodstve-keramicheskogo-kirpicha (дата обращения: 01.08.2022).

8. Медяник Ю. В. Исследование свойств смешанных цементов с наполнителем из шламовых отходов теплоэлектростанций // Известия КазГАСУ. 2015. №2 (32). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-svoystv-smeshannyh-tsementov-s-napolnitelem-izshlamovyh-othodov-teploelektrostantsiy (дата обращения: 01.08.2022).

9. Трищенко И. В., Каклюгин А. В., Чижова Я. С. Преимущества производства и применения гипсополистиролбетонных стеновых камней // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2017. №2 (21). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/preimuschestva-proizvodstva-i-primeneniyagipsopolistirolbetonnyh-stenovyh-kamney (дата обращения: 01.08.2022).

10. Старостина И.В., Ефремов Р.О., Порожнюк Е.В., Старостина Ю.Л., Шайхиев И.Г. Использование кремнеземсодержащих промышленных отходов в технологиикомпозиционных гипсовых вяжущих // Вестник Казанского технологического университета. 2016. №13. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovaniekremnezemsoderzhaschih-promyshlennyh-othodov-v-tehnologii-kompozitsionnyh-gipsovyhvyazhuschih (дата обращения: 01.08.2022).

11. Макаров Д.В., Мелконян Р.Г., Суворова О.В., Кумарова В.А. Перспективы использования промышленных отходов для получения керамических строительных материалов // ГИАБ. 2016. №5. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivyispolzovaniya-promyshlennyh-othodov-dlya-polucheniya-keramicheskih-stroitelnyh-materialov (дата обращения: 01.08.2022).

12. Абдрахманов В.З. Рециклинг отходов топливно-энергетического комплекса в производстве легковесного кирпича на основе глинистых материалов различного минерального состава // Экология промышленного производства. 2020. №1 (109). URL: http://izdat.ntckompas.ru/editions/for_readers/archive/article_detail.php?SECTION_ID=158 )&ELEMENT_ID=25117 (дата обращения: 01.08.2022).

13. Медяник Ю.В. Свойства штукатурных растворов с добавкой-наполнителем из шламовых отходов теплоэлектростанций // Известия КазГАСУ. 2016. №4 (38). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/svoystva-shtukaturnyh-rastvorov-s-dobavkoy-napolnitelem-izshlamovyh-othodov-teploelektrostantsiy (дата обращения: 01.08.2022).

14. Овчинников Р.В. Модифицированные шлаки ТЭС как эффективный компонент смешанных вяжущих // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2013. №2 (171). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/modifitsirovannye-shlaki-tes-kakeffektivnyy-komponent-smeshannyh-vyazhuschih (дата обращения: 08.08.2022).

15. Халиуллин М.И., Рахимов Р.З., Гайфуллин А.Р. Бетоны на основе бесклинкерных композиционных гипсовых вяжущих повышенной водостойкости с применением промышленных отходов // Известия КазГАСУ. 2014. №1 (27). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/betony-na-osnove-besklinkernyh-kompozitsionnyh-gipsovyhvyazhuschih-povyshennoy-vodostoykosti-s-primeneniem-promyshlennyh-othodov (дата обращения: 01.12.2021).

16. Валеев Р.Ш., Шайхиев И.Г. Способ применения шламовых отходов водоподготовки в строительных материалах с использованием суперпластификатора кмк-ок // Вестник Казанского технологического университета. 2012. №12. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sposob-primeneniya-shlamovyh-othodov-vodopodgotovki-vstroitelnyh- materialah-s-ispolzovaniem-superplastifikatora-kmk-ok (дата обращения: 08.08.2022).

17. Зверева Э.Р., Зуева О.С., Хабибуллина Р.В., Хатмуллина З.Ф., Дремичева Е.С. Повышение показателей качества котельного топлива при использовании присадок // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2016. №1-2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/povyshenie-pokazateley-kachestva-kotelnogo-topliva-priispolzovanii-prisadok (дата обращения: 08.08.2022).

18. Мутугуллина И. А., Зверева Э. Р., Зиннатуллина Р. В., Фатхиева З. Ф. Изучения влияния присадок на эксплуатационные свойства топочных мазутов // Вестник Казанского технологического университета. 2012. №18. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/izucheniyavliyaniya-prisadok-na-ekspluatatsionnye-svoystva-topochnyh-mazutov (дата обращения: 08.08.2022).

19. Зверева Э.Р., Плотникова В.П., Бурганова Ф.И., Зверев Л.О. Комплексный метод утилизации золошлаковых отходов тепловых электростанций // Вестник КГЭУ. 2019. №2 (42). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kompleksnyy-metod-utilizatsii-zoloshlakovyhothodov-teplovyh-elektrostantsiy (дата обращения: 08.08.2022).

20. Науменко А.В., Ковшик И.Г. Влияние известкования на содержание макроэлементов на фоне длительного применения удобрений // Дальневосточный аграрный вестник. 2009. №1 (9). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-izvestkovaniya-nasoderzhanie-makroelementov-na-fone-dlitelnogo-primeneniya-udobreniy (дата обращения: 08.08.2022).

21. Вялкова Е.И. Исследование природных минералов и отходов производства Тюменской области и Уральского региона с целью очистки воды и грунтов. 05.23.04. Тюмень, 1999. 16 с.

22. Jambhulkar H.P., Shaikh S. M.S., Kumar M.S. Fly ash toxicity, emerging issues and possible implications for its exploitation in agriculture; Indian scenario: A review // Chemosphere. 2018. Vol. 213. P. 333–344. doi: 10.1016/j.chemosphere.2018.09.04583.

23. Basu M., Pande M., Bhadoria P. B. S., Mahapatra S. C. Potential fly-ash utilization in agriculture: A global review // Progress in Natural Science. 2009. Vol. 19. P. 1173–1186. DOI: 10.1016/j.pnsc.2008.12.006.

24. Гребенщикова Е.А., Юст Н.А., Пыхтеева М.А. Влияние химической мелиорации путем внесения золошлаковых отходов на физико-химические свойства почвы // Вестник КрасГАУ. 2016. №. 6. С. 3–8.

25. Николаева Л. А., Хуснутдинов А. Н. Адсорбционная очистка газовых выбросов от сероводорода гранулированным карбонатным шламом // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. 2019. № 3 (73). С. 37-47.

26. Хуснутдинова Э.М. Очистка газовых выбросов промышленных предприятий карбонатным шламом // Теплоэнергетика. Пятнадцатая всероссийская (седьмая международная) научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых: материалы конференции. В 6-ти томах. 2020. С. 51.

27. Зинуров В.Э., Дмитриев А.В. Снижение выбросов вредных веществ при сжигании мазута на ТЭЦ // Достижения, проблемы и перспективы развития нефтегазовой отрасли. материалы Международной научно-практической конференции. Альметьевский государственный нефтяной институт. 2018. С. 93-95.

28. Николаева Л.А., Котляр М.Н. Очистка сточных вод гальванических цехов от ионов меди модифицированным карбонатным шламом // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2019. № 5. С. 124-132.

29. Николаева Л.А., Исхакова Р.Я. Очистка оборотных и сточных вод ТЭС от нефтепродуктов модифицированным шламом водоподготовки // Теплоэнергетика. - 2017. - № 6. - С. 72-78.

30. Николаева Л.А., Айкенова Н.Е. Адсорбционная очистка промышленных сточных вод от фенолов модифицированным карбонатным шламом // Рациональное использование природных ресурсов и переработка техногенного сырья: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, химия и биотехнологи. Сборник докладов Международной научно-технической конференции. 2020. С. 123-126.

31. Николаева Л.А., Зайнуллина Э.Р. Адсорбционная осушка природного газа карбонатным шламом // В сборнике: Актуальные вопросы охраны окружающей среды. Сборник докладов Всероссийской научно-технической конференции. 2018. С. 34-40.

32. Патент № 2435347 Рос. Федерация, МПК A01B 79/00. Способ рекультивации нарушенных земель / Данич Д.С., Сенатская Е.В. – № 2008140026/05; заявл. 08.10.2008; опубл. 20.04.2010, Бюл. № 34.

33. Патент № 2479721 Рос. Федерация, МПК Е 21 С 41/32. Способ рекультивации карьеров с использованием промышленных отходов / Пендюрин Е.А., Старостина И.В., Дрожжин С.П. – № 2011142936/03; заявл. 24.10.2011; опубл. 20.04.2013, Бюл. № 11.

34. Информация об образовании, обработке, утилизации, обезвреживании, размещении отходов производства и потребления «Сведения об образовании, обработке, утилизации, обезвреживании, размещении отходов производства и потребления по форме 2- ТП (отходы) за 2021 год, систематизированные по видам отходов ФККО» URL: https://rpn.gov.ru/open-service/analytic-data/statistic-reports/production-consumption-waste/ (дата обращения: 26.08.2022).

35. Порядок проведения собственниками объектов размещения отходов, а также лицами, во владении или в пользовании которых находятся объекты размещения отходов, мониторинга состояния и загрязнения окружающей среды на территориях объектов размещения отходов и в пределах их воздействия на окружающую среду. [Электронный ресурс] URL: https://docs.cntd.ru/document/573219713 (дата обращения: 26.08.2022).

36. Отчет о результатах мониторинга состояния и загрязнения окружающей среды на территории шламоотстойника филиала АО «Татэнерго» Казанская ТЭЦ-1 за 2018-2021 гг. [Электронный ресурс] URL: http://www.tatenergo.ru/about/environmental/rezultatymonitoringa-obektov-razmeshcheniya-otkhodov/.

37. Николаева Л.А., Бородай Е.Н. // Ресурсосберегающая технология утилизации шлама водоподготовки на ТЭС. Монография. – Казань.: КГЭУ, 2012. 110 с. (дата обращения: 02.12.2021).

38. Исхакова Р.Я. Очистка сточных вод Кармановской ГРЭС с использованием отхода теплоэнергетики // Безопасность, защита и охрана окружающей природной среды: фундаментальные и прикладные исследования. Всероссийская научная конференция. 2019. С. 55-60. URL: https://lib.kgeu.ru/irbis64r_15/scan-new/5098.pdf (дата обращения: 09.09.2022).

39. Николаева Л.А., Голубчиков М.А., Захарова С. В. Изучение сорбционных свойств шлама осветлителей при очистке сточных вод ТЭС от нефтепродуктов // Известия вузов.Проблемы энергетики. 2012. №9-10. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/izucheniesorbtsionnyh-svoystv-shlama-osvetliteley-pri-ochistke-stochnyh-vod-tes-ot-nefteproduktov (дата обращения: 07.11.2022).

40. Nikolaeva L.A., Golubchikov M. & Minneyarova, A. R. (2018). Research on the Mechanism and Kinetics of Oil-Product Adsorption from Industrial Wastewater by a Modified Hydrophobic Carbonate Sludge. Chemical and Petroleum Engineering, 53, 806-813 URL: https://www.semanticscholar.org/paper/Research-on-the-Mechanism-and-Kinetics-of-fromby-a-Nikolaeva-Golubchikov/f8add8827dcd5da3a7cdbbf61e17e5d4b7cbf65b (дата обращения: 09.09.2022).

41. Коровкин М. О. Исследование возможности использования карбонатного шлама в технологии сухих шпаклевочных смесей / М. О. Коровкин, Н. А. Ерошкина, А. М. Горячев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. 2015. № 5 (85). С. 163-165. URL: https://moluch.ru/archive/85/16021/ (дата обращения: 09.09.2022).

42. Kuzmina T.I. Problems of complex recycling of ash and slag waste // МНИЖ. 2015. №10-1 (41). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/problems-of-complex-recycling-of-ash-andslag-waste (дата обращения: 09.09.2022).

43. Протокол испытаний 199-ТИ-22 от 17.06.2022, протокол испытаний 199-Х-22 от 28.06.2022, протокол испытаний 199-Ф-22 от 27.06.2022 ЛК «НаноАналитика» ФГБОУ ВО «КНИТУ».

44. Валиев В. С., Иванов Д. В., Шагидуллин Р. Р. Способы утилизации осадков городских сточных вод (обзор) // Российский журнал прикладной экологии. 2020. №4 (24). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sposoby-utilizatsii-osadkov-gorodskih-stochnyh-vod-obzor (дата обращения: 09.09.2022).

45. Обработка осадка городских сточных вод в крупнейших городах Европы АО "Промэнерго" URL: https://promenergo.spb.ru/info/obrabotka.php (дата обращения: 09.09.2022).

46. Валиев В.С., Иванов Д.В., Шагидуллин Р.Р. Анализ мирового опыта утилизации осадка городских сточных вод // Российский журнал прикладной экологии. 2020. №4 (24). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-mirovogo-opyta-utilizatsiiosadka-gorodskih-stochnyh-vod (дата обращения: 02.10.2022).

47. Gale R.S. Recent Research on Sludge Dewatering. Filtr.Separ. (September-October), 1971.

48. Corrie K.D. Use of activated carbon in the treatment of heat – treatment plant liquor. Water pollution control (U.K.), 1972.

49. Stack V.T., Jr. Marks. Pressure cooking of activated sludge. Roy F. Weston inc.

50. ИТС 10-2019 «Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов» URL:https://docs.cntd.ru/document/564068889 (дата обращения: 09.12.2021).

51. Шагидуллин Р., Петров А., Иванов Д. Подходы к рекультивации иловых карт биологических очистных сооружений города Казани. Экология и промышленность России. 2021;25(3):18-23. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2021-3-18-23.