авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |

Методология, ресурсы и технологии природосберегающей диверсификации предприятий угольной энергетики

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Денисова Ирина Анатольевна МЕТОДОЛОГИЯ, РЕСУРСЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПРИРОДОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ДИВЕРСИФИКАЦИИ ПРЕДПРИЯТИЙ УГОЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ 25.00.36 - Геоэкология по техническим наук

ам Специальнос ть:

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Санкт-Петербург- 2008 2

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высше го профессионального образования «Северо-Западный государственный за очный технический университет».

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Лауреат Государственной премии РФ Гутенев Владимир Владимирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Лауреат Премии Правительства РФ Журкович Виталий Владимирович доктор географических наук, профессор Кочуров Борис Иванович доктор технических наук, профессор Кондюрина Татьяна Александровна

Ведущая организация:

Южно-Российский государственный технический университет

Защита состоится:

Защита состоится 16 декабря 2008 г. в 14 часов на заседании диссертацион ного совета Д 212.244.01 при Северо-Западном государственном заочном техническом университете по адресу: 191186, г. Санкт-Петербург, ул. Мил лионная, 5.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке Северо Западного государственного заочного технического университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по адресу: 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, д.5.

Автореферат разослан _2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Иванова И.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Десятки миллионов тонн диоксида серы SO2 по ступают ежегодно в атмосферу Земли при сгорании серосодержащего топ лива, прежде всего углей, и переработке сернистых руд. Превратившись в экологический фактор глобального масштаба, это вещество способствует негативному изменению характеристик тропосферы, гидросферы и педо сферы, снижает продуктивность природных экосистем и сельского хозяйст ва, ухудшает качество среды обитания живых организмов планеты, включая человека, ускоряет разрушение созданных им объектов. По экспертным оценкам глобальный экологический ущерб от выброса только 1 т SO2 дос тигает 250-300 долл. США.

Намеченное Энергетической стратегией России возрастание доли угля в топливно-энергетическом балансе страны актуализирует проблему ис пользования его высокосернистой компоненты. Так, при полном сгорании 1 т, например, подмосковного угля (~ 2,6 % S) образуется 52 кг SO2, за вы брос которых предусмотрены штрафные санкции. Между тем из этого ко личества диоксида серы можно получить почти 80 кг ценного для экономи ки продукта – серной кислоты, одновременно способствуя улучшению эко логической обстановки.

В соответс твии с принципами охраны окружающей среды и рацио нального природопользования отечественные угли, особенно высокосерни стые, должны служить не только стабилизирующим компонентом топлив но-энергетического комплекса, но и стать крупнотоннажным вторичным ресурсом для ряда отраслей экономики. Большую роль при осуществлении второго направления могут сыграть увеличение масштабов предваритель ного обогащения углей (каменных и бурых) и эффективная в социально экономическом аспекте утилизация образующихся при этом крупнотон нажных отходов.

Цель исследования – снижение уровня экологической опасности предприятий угольной электроэнергетики посредством их сопряженной ди версификации, базирующейся на десульфуризации угля перед сжиганием и последующей переработке образующихся отходов в продукты, используе мые для осуществления природо-, ресурсосберегающих процессов, перво очередного жизнеобеспечения населения (особенно в условиях ЧС) и уве личения продуктивности сельского хозяйства соответствующих регионов.

Основные решаемые задачи:

провести критический анализ состояния загрязнения окружающей среды оксидами серы, образующимися в процессах сжигания углей и угле обогащения, методов десульфуризации дымовых газов и использования со путствующих им продуктов;

определить технологические элементы экологически ориентиро ванной сопряженной диверсификации предприятий электроэнергетики и углеобогащения, разработать рекомендации по переработке сопутствующих серосодержащих отходов и обосновать области эффективного применения получаемых продуктов;

оценить перспективы использования ряда промышленных отходов, а также природных образований, содержащих биогенные элементы, в тех нологии полиоксидных катализаторов окисления диоксида серы, образую щегося при обжиге углистых колчеданов;

изучить активность указанных катализаторов в широком диапазо не параметров конвертируемых газов, уточнить кинетические закономерно сти и разработать технологию получения экологичных (биосферосовмести мых) катализаторов и рекомендации по их эксплуатации и утилизации;

разработать экологизированную технологию серной кислоты и азотного удобрения на базе углистых колчеданов с различным содержанием пиритной серы;

в целях углубления диверсификации и содействия процессам ре сурсо-энергосбережения на предприятиях жизнеобеспечения населения разработать инженерно-технические мероприятия по повышению эффек тивности и экологической безопасности крупнотоннажных окислителей дезинфектантов, применяемых в системах водоснабжения и водоотведения;



провести комплексный анализ экономической результативнос ти составных элементов сопряженной диверсификации предприятий углеобо гащения и угольной теплоэлектростанции, функционирующих на террито рии с напряженной экологической обстановкой.

Объекты исследования: дымовые газы ТЭС, крупнотоннажные от ходы (железный купорос, пыль кислородно-факельной плавки меди, зола угольных ТЭС, углистые колчеданы (пиритные концентраты)), глауконит, полиоксидные катализаторы;

диоксид серы, серная кислота, сернокислот ный мелиорант, сульфат аммония с микроэлементами, природная вода, ги похлорит натрия, хлор, пероксид водорода, ионы серебра, меди (II), цинка, пиролюзит, рутил, диоксиды титана и марганца, гопкалит, тест-объекты.

Научная новизна работы заключается в следующем:

выдвинута и обоснована с эколого-экономических позиций идея сопряженной экологически ориентированной диверсификации предприятий углеобогащения и электроэнергетики;

обоснована возможность производства серной кислоты и сульфата аммония методом двухстадийного гетерогенно-каталитического окисления диоксида серы с промежуточным извлечением триоксида серы аммиаком;

сформулированы критерии подбора ингредиентов и разработаны научные основы синтеза экологичных (биосферосовместимых) сернокис лотных катализаторов, применение которых снижает уровень негативного воздействия основного производства на природную среду;

выявлена индивидуальная каталитическая активнос ть природного образования – глауконита в реакции окисления диоксида серы;

показано, что режим термообработки, приводящий к ферритизации систем Fe2 О3 – MnO, Fe2 О3 – CuO, Fe2 О3 – ZnO, Fe2 О3 –MnO – ZnO, способствует повыше нию их активности и санитарно-экологических показателей процесса;

обнаружены: 1) бактерициднос ть и бактериостатичность водных растворов, содержащих ионы меди (II), цинка и [Сu(NH3 )4 ]2+;

2) абсорбци онные свойства водных рас творов аммиаката меди (II) в отношении моле кулярного хлора;

3) усиление бактерицидных свойств пероксида водорода гомогенными (Cu2+, Ag+) и гетерогенными (TiO2, пиролюзит, рутил, гопка лит) катализаторами его разложения;

разработаны критерии подбора неорганических активаторов бак терицидных свойств хлорсодержащих и кислородсодержащих окислителей, учитывающие экологические ограничения при их последующем использо вании;

разработаны научные основы ресурсосберегающих технологий химико-биоцидной обработки воды, использующих синергетический эф фект, который возникает при сочетании молекулярных окислителей дезинфектантов с неорганическими активаторами бактерицидных свойств.

Техническая новизна разработанных решений подтверждена 10 патен тами РФ на изобретения.

Практическая ценность результатов работы:

установлено, что крупнотоннажные отходы производства диокси да титана, кислородно-факельной плавки (КФП), а также огарок углистого колчедана эффективно с эколого-экономических позиций использовать в технологии полиоксидных катализаторов окисления SO2 различных кон центраций, включая характерные для выбрасываемых в атмосферу газов;

синтезирован железомедьоксидный катализатор, который по своей активности, температуро- и ядос тойкости может эксплуатироваться в фильтрующем и кипящем режимах, не создавая проблемы утилизации по окончании жизненного цикла;

разработана природо-ресурсосберегающая технология полиоксид ного катализатора, позволяющая использовать: 1) пылеунос катализатора, работающего в кипящем режиме, для повышения агрохимической ценнос ти основной продукции;

2) часть колчеданного огарка в качестве ингредиента контактной массы;

3) образующиеся в процессе прокалки шихты SO2 содержащие газы для выработки дополнительного количества кислоты;

4) отработавший свой срок в режиме фильтрования катализатор как по ставщика микроэлементов в почву;

разработана экологизированная технология совмещенного произ водства серной кислоты и сульфата аммония (с регулируемым количес твом микроэлементов и катализатора) из углис тых колчеданов с различным со держанием пиритной серы – основа энерго-углехимического комплекса;

разработаны рецептуры, способы получения и применения ион ных и смесевых химических дезинфектантов на основе растворимых солей меди и серебра для повышения технико-экономической и экологической эффективности систем водоочис тки, использующих гипохлорит натрия, пе роксид водорода и озон;

разработаны технологические рекомендации по снижению посту пления в окружающую среду экологически опасного хлора в процессе функционирования водоочис тных сооружений, основанные на абсорбцион ных свойствах водных рас творов аммиаката меди и пероксида водорода, полученных в рамках диверсификации угольной электроэнергетики;

разработаны технологии получения и рекомендации по эффектив ному с эколого-экономических позиций применению гомогенных и гетеро генных катализаторов разложения озона и пероксида водорода, способст вующих одновременно существенному повышению биоцидной активнос ти последних при меньших дозах и энергозатратах.

Результаты работы использованы ГУ»Южводпроект» (г. Ростов н/Д) и ФГУ «Управление «Ростовмелиоводхоз» при составлении программы ком плексной химической мелиорации низкопродуктивных почв региона и раз работке ресурсосберегающих технологий водоочистки.

На защиту выносятся:

обоснование геоэкологической целесообразности использования углистых колчеданов и пиритных концентратов – вторичных продуктов обогащения соответс твенно каменных и бурых углей – в качестве сырья для производства серной кислоты и азотного удобрения на ее основе;

обоснование с социально-экономических позиций целесообразно сти использования продуктов переработки топливной серы для масштабной сернокислотной мелиорации содовозасоленных почв и улучшения азотного питания культур, возделываемых на орошаемых землях Ростовской облас ти;

рекомендации по использованию ряда промышленных отходов, содержащих оксиды железа, меди, цинка, марганца, в технологиях катали заторов, которые по окончании своего жизненного цикла могут быть ис пользованы в качестве микроудобрений;

экологизированные технологии полиоксидных сернокислотных катализаторов, серной кислоты и сульфата аммония с регулируемым (в за висимости от потребности) количес твом микроэлементов почвенного пло дородия;

новое направление в технологии неорганических веществ – разра ботка катализаторов – активаторов процессов химико-биоцидной обработки воды хлорсодержащими препаратами, озоном и пероксидом водорода, при менение которых повышает уровень ресурсо-энергосбережения и экологи ческой безопасности соответствующих систем, особенно функционирую щих на территориях с напряженной экологической обстановкой;

совокупность доказательств, обосновывающих социальную и эко номическую результативность проекта сопряженной диверсификации пред приятий углеобогащения и угольной электроэнергетики, которая базируется на реализации предлагаемых экологических нововведений и последующем применении получаемых продуктов (серной кислоты, азотного удобрения, абсорбентов и окислителей-дезинфектантов) для повышения эффективно сти земледелия региона а также технологий жизнеобеспечения населения.

Личный вклад соискателя: постановка проблемы, критический анализ литературных ис точников и формулирование основных идей, цели и определение направлений решения задач исследований, создание экспери ментальной базы и проведение исследований;

подготовка новых технических решений, теоретическая и экспериментальная проверка;

сис тематизация, обработка и анализ полученных результатов, обоснование и формулировка представленных научных положений и выводов.

Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсу ждены на Всероссийской НПК “Новое в экологии и безопасности жизне деятельности” (г. С.-Петербург, 1999, 2000 гг.), международном экологиче ском конгрессе “ Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности ” (г.

Москва, 2000 г.), международных НПК ”Экологические проблемы регионов и федеральных округов” (г. Ростов н/Д, 2000 г.), “Современная техника и технологии в медицине и биологии” (г. Новочеркасск, 2001 г.), “Экологиче ская безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катас т роф (г. Пенза, 2004 г.), “Экологическая безопасность жизнедеятельности” (г. Пенза, 2005 г.), “Проблемы энергосбережения и экологии в промышлен ности и ЖКХ” (г. Пенза, 2005 г.), VII международном научно промышленном форуме “Великие реки” (г. Н. Новгород, 2005 г.), на меж дународном конгрессе “Вода: экология и технология” (г. Москва, 2006 г.), XI международных научных чтениях МАНЭБ и научно-методической кон ференции по безопасности жизнедеятельности (г. Новочеркасск, 2007 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано более научных трудов, из которых 65 приведены в автореферате.

Объем и структура работы. Диссертация включает 8 глав общим объемом 404 страницы, в том числе 70 рисунков, 80 таблиц, список литера туры из 410 наименований и приложения (45 с.).

ОСНОВ НОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика диссертации, обоснована ак туальнос ть темы исследования, сформулирована цель работы, определен перечень решаемых задач, показаны научная и практическая значимость полученных результатов и приведены положения, выносимые на защиту.

В первой главе с геоэкологических и технологических позиций рас смотрена проблема защиты атмосферы от загрязнения диоксидом серы и варианты выработки серной кислоты и некоторых солей на ее основе: 1) не посредственно из дымовых газов (ДГ) угольных ТЭС и 2) путем переработ ки серосодержащих углей до их сжигания.

Для выбора рационального метода очистки отходящих газов разрабо тан ряд критериев технологического, экономического и экологического ха рактера. Применительно к угольным ТЭС определяющими являются требо вания недопущения серьезного удорожания основной продукции (тепло- и электроэнергии), а также обеспечения хорошего рассеивания ДГ в верхних слоях тропосферы, для чего последние должны иметь достаточно высокую температуру. Добавим и чисто рыночные требования: продукты газоочист ки должны быть пригодными для непосредственного использования, иметь устойчивый спрос и достаточно емкий рынок сбыта.

К недостаткам прямого способа (необходимость поддержания высо кой (400 °С и выше) температуры в зоне катализа, огромные размеры аппа ратуры, обязательность предварительной очистки ДГ от золы и каталитиче ских ядов, резкое снижение температуры газов, поступающих в дымовую трубу, наконец, труднорешаемая проблема использования относительно разбавленной и загрязненной кислоты – продукта газоочистки) следует до бавить и огромные удельные затраты на сооружение десульфуризационных установок: они составляют (в зависимости от принятой технологии обессе ривания) 180 – 240 и более долл. США на 1 кВт установленной мощности.

Следовательно, для типовой ТЭС мощностью 2,4 млн. кВт они достигнут 400 – 560 млн. долл. США. Велики и удельные эксплуатационные затраты:

1,1 – 1,5 долл. США на 1 т сожженного угля. Для указанной ТЭС, вырабо тавшей, например, за год 15 млрд. кВтч при расходе 0,3 кг угля на 1 кВтч, эксплуатационные затраты составят около 5,5 млн. долл. США.

Большинс тва из перечисленных недос татков прямого метода лишен метод опосредованного получения H2 SO4. Однако и в этом случае неизбеж но нарушение условий экологически приемлемого отвода газов в атмосфе ру. Фактически на базе ТЭС должны быть построены 2 завода: 1) по полу чению концентрированного SO2 и 2) по производству серной кислоты из этого диоксида серы. Тем самым возникает проблема отведения под них значительных площадей земель, часто сельскохозяйственного назначения.

Исходя из вышеизложенного и учитывая экономический аспект как приоритетный, можно сделать вывод о том, что разработанный в ряде раз витых стран подход к очистке ДГ ТЭС от оксидов серы вряд ли может быть приемлем для угольных ТЭС России, по крайней мере в среднесрочной пер спективе. Указанное обс тоятельство заставляет увеличивать долю природ ного газа, направляемого на производство тепловой и электроэнергии. Это, с одной с тороны, препятствует более широкому освоению богатейших угольных месторождений страны, а с другой, тормозит процесс социально востребованного использования газа для нужд населения и удовлетворение потребнос тей химической промышленности.

Возникшее противоречие между экономическими возможностями го сударства и его внутренними и международными экологическими обяза тельствами может быть в определенной степени разрешено, по нашему мнению, посредством экологически ориентированной час тичной диверси фикации угольной теплоэнергетики, а конкретно предприятия углеобога щения и теплоэлектрос танции, которая этот уголь использует. Часть выра ботанной на ТЭС электроэнергии направляется созданному на долевых на чалах совместному предприятию, которое производит серную кислоту и азотное удобрение (сульфат аммония) из отхода углеобогащения – углис то го колчедана (или пиритного концентрата). Ведь именно пиритная сера – основной компонент углис тых колчеданов – является ис точником наиболее опасного загрязнителя атмосферы - диоксида серы.

Во второй главе приведены данные, обосновывающие экологиче скую и технологическую целесообразность производства серной кислоты из серосодержащих отходов углеобогащения.

Указанные отходы (углистые колчеданы, УК) состоят из железного (серного) колчедана FeS2, прослоек угля и породы. Различными операциями из угля можно выделить 80 % и более колчедана;

отход содержит до 33 – 42 % серы, около 6 % С, а также воду.

В табл. 1 приведены результаты расчетов выхода продукта (H2 SO4 ) и огарка при обжиге 1 т безводного колчедана (флотационного и углис того) с различным содержанием серы и угля при условии, что эти ингредиенты вы горают полностью.

Таблица Выход продукта и огарка при обжиге колчеданов Горючие компоненты колчедана, % (масс.) Выход, т/т FeS2 C H2 SO4 (моногидрат) огарок 1,36 0, (флотационный колчедан) 5 1,21 0, 10 1,21 0, 5 1,05 0, 10 1,06 0, 5 0,89 0, 10 0,90 0, 5 0,74 0, 10 0,74 0, 5 0,58 0, 10 0,58 0, Можно сделать вывод, что даже малосернистые УК являются потен циально ценным сырьем для производства серной кислоты, причем не толь ко с позиций экономики, но и экологии: утилизация крупнотоннажных от ходов угледобычи оздоровляет среду обитания и освобождает большие площади земли часто сельскохозяйственного назначения.





Состав обжиговых газов имеет важное значение, поскольку определя ет экономическую целесообразность получения из них серной кислоты, ус тойчивость работы контактного и абсорбционного отделений и содержания SO2 в газах, отводимых в атмосферу.

Согласно исследованиям, концентрация образующегося при обжиге УК диоксида серы даже при содержании в нем всего лишь 20 % S (4,2 – 7,0 % об. в зависимости от количес тва углерода) достаточна для обеспече ния автотермичности процесса окисления SO2 в SO3. Достаточно и количе ство кислорода, так как для обжига колчедана воздух берется в избытке (около 1,5). Обращает на себя внимание закономерное (с увеличением со держания углерода в колчедане) возрастание концентрации СО2 в обжиго вом газе: до 8,3 % об. при содержании в колчедане 20 % S и 15 % С. Одна ко, как показывают практический опыт, а также результаты наших исследо ваний (глава 4), такие концентрации СО2 не оказывают инактивирующего влияния на катализаторы ванадиевой и неванадиевой природы.

Для поддержания устойчивой работы печи обжига колчедана требу ется, очевидно, надлежащий температурный режим. При переработке фло тационного колчедана, например, это дос тигается прежде всего экзотер мичностью процесса обжига FeS2 (на 1 кг выделяется 7120 кДж), надежной теплоизоляцией и другими приемами.

В углис том колчедане горючим материалом является содержащийся в нем уголь (точнее углерод). Его сгорание отчасти компенсирует снижение количества тепла, выделяющегося при обжиге малосернистого УК. Из ана лиза данных по определению тепловых эффектов, сопровождающих обжиг УК с различным содержанием серы, следует, что для обеспечения темпера турного режима, соответс твующего обжигу флотационного колчедана (45 % S), требуется, чтобы в малосернистом (35 % S) УК содержалось от носительно мало угля. Например, в 1 т УК с содержанием 20 % S количест во угля должно составлять немногим более 10 % от массы сухой шихты.

Выполненные расчеты позволили построить номограммы для опреде ления количества угля, которое должно содержаться в колчедане для обес печения с табильного режима его обжига. Так, если сухой УК содержит 6 % (60 кг) угля в расчете на 100 % С, потребное количес тво введенного допол нительно углерода составит около 40 кг (или 45 кг угля с содержанием чис того углерода 90 %).

В целом выполненные исследования подтверждают возможность промышленного производства серной кислоты контактным способом даже из малосернистых (20 – 25 % S) колчеданов.

Разработана экологическая технология производства сульфата аммо ния и серной кислоты из углистых колчеданов, включающая двойное кон тактирование SO2 -содержащих обжиговых газов. На первой стадии прово дится частичное (на 30 – 40 %) окисление диоксида серы на неванадиевом полиоксидном катализаторе с последующим выделением образовавшегося триоксида серы из газа аммиаком и парами воды в виде сульфата аммония;

на второй стадии осуществляется глубокое окисление оставшегося количе ства SO2 на износоустойчивом ванадиевом катализаторе КС. Особенность процесса состоит в возможности получения азотного удобрения, содержа щего микроудобрения, компоненты пылеуноса полиоксидного катализа тора, которые специально введены в состав последнего.

Третья глава содержит результаты экологического обоснования вы бора ингредиентов, синтеза и исследования активности полиоксидных ката лизаторов, предназначенных в качес тве форконтактов для частичного окис ления SO2, содержащегося в газах обжига УК.

При разработке технологий извлечения вредных веществ из газов сле дует учитывать экологический аспект всех этапов жизненного цикла полу чаемой продукции (ЖЦП). Применительно к катализатору, который пред полагается использовать для экологических технологий серной кислоты (что имеет место при использовании крупнотоннажных отходов – углистых колчеданов), это означает, что его применение должно снизить уровень экологической опасности технологии получаемого продукта. Поэтому при разработке такого катализатора нами рекомендуется процедура проведения экологической оценки (своего рода ОВОС) на всех этапах его жизненного цикла: от выбора сырья до утилизации отработавшего свой срок (конец ЖЦП) катализатора. Укажем при этом, что вовлечение того или иного тех ногенного вещества в природный биогеохимический круговорот (подобно, например, азоту, фосфору, сере и др.) является наиболее экологически при емлемым завершением его жизненного цикла.

Применительно к процессу гетерогенного окисления диоксида серы сформулировано понятие “экологичный катализатор”, для которого био сферосовместимость является главным критерием;

приведены требования к его получению, эксплуатации и утилизации. Такой катализатор: 1) получен из сырья с допустимым уровнем экологической опасности для живых ком понентов биосферы;

2) не способствует образованию в процессе эксплуата ции опасных для природной среды веществ, а образующиеся при этом от ходы (в т.ч. пылеунос) находят экологически приемлемое применение;

3) снижает уровень экологической опасности технологического процесса, в котором применяется;

4) по окончании срока службы может быть использо ван для реализации другой технологии, либо утилизирован, либо вовлечен в природный биогеохимический круговорот.

Исходя из концепции ОЖ Ц и результатов химического, рентгеногра фического, термогравиметрического методов анализа, а также теории хи мии почв и практики агрохимии и химической мелиорации почв проведена экологическая оценка некоторых крупнотоннажных отходов (железного ку пороса, пыли КФП, летучей золы) и природного образования глауконита и сделан вывод о возможности их использования в качестве сырья для полу чения катализатора окисления SO2, удовлетворяющего вышеуказанным требованиям.

В результате изучения индивидуальной активности оксидов металлов переменной валентнос ти (меди, марганца и молибдена), влияния их добавок на каталитические свойства Fe2 O3, полученного из железного купороса, ус тановлено, что оксиды меди и марганца обладают промотирующими свой ствами, особенно при содержании их около 20 % в катализаторе. Термооб работка смеси оксидов железа (III), меди (II), марганца или цинка, приво дящая к ферритизации, повышает активность содержащих их катализато ров. Это подтверждается, в частности и тем, что марганец-цинковый ферри товый порошок, полученный по технологии, реализованной в промышлен ности, может быть основой активного катализатора окисления SO2 в SO3.

Экспериментально обнаружено, что отход-пыль КФП, летучая зола НчГРЭС, а также природное образование – глауконит обладают индивиду альной каталитической активностью, особенно выраженной у пыли КФП.

Этот показатель может быть заметно повышен, если последнюю подверг нуть окислительному обжигу при 850 – 875 °С в течение 3 ч.

Разработан железомедьоксидный катализатор на основе купороса и пыли отхода КФП, который может быть эффективно использован в процес сах окисления SO2 как низких (0,3 – 1,0 % об.), так и относительно высоких (7 – 11 % об.) концентраций в фильтрующем режиме.

Полученные результаты показывают, что при окислении низкокон центрированного диоксида серы (это характерно для ДГ угольных ТЭС) достигаются значения активнос ти, приближающиеся к равновесным уже при температурах 625 °С (0,3 % SO2 ) и 650 °С (1,0 % SO2 ). Что касается от носительно высоких концентраций диоксида серы (7 – 11 %), при темпера турах 675 – 690 °С удается окислить половину от его количества. Это дос таточно для использования такого катализатора в качестве форконтакта, а также в контактно-башенном процессе производства серной кислоты, что, в свою очередь, повысит глубину переработки сырья.

В результате экспериментов установлена возможность получения по лиоксидного катализатора на основе трех крупнотоннажных отходов: огар ка обжига УК, железного купороса и пыли КФП (табл.2).

Таблица Результаты испытаний полиоксидного катализатора, полученного из отходов Концентрация Степень превращения SO2 в SO3 (%) при температурах, °С SO2 в газе, % об. 625 650 675 0,3 68,1 66,5 равновесные 1,0 60,4 64,2 57,6 равновесные 7,0 34,9 47,2 55,1 равновесные 11,0 15,2 31,8 42,1 54, Тем самым обоснована возможность использования соответствующе го огарка в качестве ингредиента при получении достаточно эффективных и эколого-экономически приемлемых катализаторов окисления SO2 с различ ными его концентрациями в газе. Одновременно открывается еще одно на правление утилизации этого отхода.

В четвертой главе приведены результаты исследования по созданию экологизированной технологии полиоксидного катализатора кипящего слоя (КС) для переработки газов обжига колчеданов.

Как известно, наряду с несомненными достоинствами таких катализа торов (меньшая отравляемость, возможность замены катализатора без оста новки реактора и др.), им присущ серьезный недостаток: конвертируемые газы необходимо очищать от пылеуноса во избежание снижения качества основной продукции. Для превращения недостатка в достоинс тво разрабо тана технология такого катализатора, истираемость которого способствует улучшению качес тва второго продукта переработки УК – сульфата аммо ния. Очевидно, что агрохимическая ценность данного азотного удобрения повысится, если оно будет содержать полезные для почвенного плодородия добавки (микроэлементы). Естественно, такой подход заставляет соотно сить ингредиентный состав катализатора не только с его активностью в ре акции окисления SO2 в SO3 но и с потребнос тями почв и возделываемых культур в указанных микроэлементах.

В соответствии с вышеизложенным и учитывая материалы предыду щей главы, полиоксидные катализаторы КС готовили на основе железного купороса и пыли КФП, в качес тве связующего использовали ортофосфор ную кислоту (одновременно пос тавщика фосфора). Предварительно осуще ствили агрохимическую и эколого-мелиоративную оценку указанных отхо дов.

Установка для получения опытной партии катализатора включала пе чи разложения купороса и обжига пыли КФП, смеситель, гранулятор кон тактной массы, стеллажи для провяливания, сушильный шкаф, печь прока ливания, дробилку и вибросито для отбора нужной фракции.

Готовили катализаторы 2-х составов (с меньшим и бльшим содержа нием Fe2 O3 ). Состав № 1 (% масс.): Fe2 O3 – 72,6;

CuO – 15,1;

ZnO – 3,8;

P2 O – 8,5. Состав № 2: Fe2 O3 – 61,3;

CuO – 24,1;

ZnO – 6,1;

P2 O5 – 8,5%.

В дальнейшем изучили зависимость активности катализатора КС от температуры (600 – 700 °С), концентраций SO2 (1 – 11 % об.) и O2 (3 – 19,5 % об.). При этом изменяли один параметр при постоянс тве других. Не которые результаты предс тавлены на рис. 1.

SO3, % х, % 3, 2, 1, С SO2,% 0 2 4 6 Рис. 1. Влияние SO2 на актив ность катализатора КС (1) и выход SO3 (2) (содержание O2 10,5 ± 0,5 %;

температура 670 ± 5 °С;

ОСГ = 4200 ч1) Видно (кривая 1), что по мере возрастания концентрации SO2 дости гаемая степень его окисления падает, причем наиболее заметно в интервале 7 – 9 %. Тем не менее, производительность катализатора с ростом концен трации SO2 увеличивается (кривая 2).

В результате дальнейших исследований выявлена более высокая ак тивность разработанного катализатора по сравнению с известным на основе колчеданного огарка, а также установлен вид кинетического уравнения, по зволяющего с достаточной для практических целей точностью, определять время контакта сернистых газов с катализатором для достижения требуе мых значений степени превращения SO2 в SO3 при различных составе и температуре газов.

Разработанный катализатор устойчив к кратковременному (5 ч) воз действию высоких температур (до 800 °С);

его активность практически не снижается в течение 50 – 60 ч при наличии в газе каталитических ядов (фтор, мышьяк), а также больших количеств водяных паров и диоксида уг лерода. Продукты сгорания природного газа, каменного угля, сероводорода и топочные газы, образующиеся при обжиге углистого колчедана, не оказы вают отрицательного влияния на активность катализатора, эксплуатируемо го в кипящем режиме. В то же время топочные газы от сжигания мазута пе ред подачей в контактный аппарат рекомендуется подвергнуть предвари тельной очистке от продуктов неполного окисления, прежде всего сажи.

Обоснована целесообразность 2-х стадийного окисления SO2 повы шенных концентраций последовательно на ванадиевом и полиоксидном ка тализаторах КС, что способствует увеличению степени его окисления и вы работки дополнительных количеств тепловой энергии и основного продук та.

Для повышения уровня экологичности процесса переработки УК, ра ционального использования вторичных ресурсов нами разработана техно логия катализатора, совмещенная с производством серной кислоты (рис. 2).

В печь обжига 1 поступает колчедан. Часть образовавшегося огарка УК SO2 (на производство H2SO4) SO воздух огарок FeSO4H2O КФП 3 3 воздух на формование контактной массы Рис. 2. Технологическая схема получения катализатора с утилизацией диоксида серы прокалочных газов (сырье – углистый колчедан): 1 – печь обжига;

2 – из мельчитель;

3 – дозатор;

4 – смеситель;

5 – прокалочная печь;

6 – фильтр после измельчения (поз. 2) и дозирования (поз. 3) направляется в смеситель 4. Туда же после дозирования пос тупают FeSO4 H2 O и пыль КФП. Полу ченная смесь поступает в прокалочную печь 5, где, наряду с разложением одноводного сульфата железа (II) в кипящем режиме, происходит час тичная ферритизация. Пылеунос, задержанный фильтром 6, вместе с основным ма териалом пос тупает в аппарат для измельчения. После измельчителя смесь (вместе с пылеуносом из фильтра 6) направляется на производство катализаторов (в зависимости от принятой технологии они могут быть предназначены для эксплуатации в фильтрующем или кипящем режимах).

Прокалочные газы, содержащие SО2, SO3, смешиваются с газами от обжига УК и вместе с ними перерабатываются на серную кислоту.

При реализации предлагаемой схемы получения катализатора отпада ет необходимость в ус тановке газоочистного оборудования и выпускается дополнительное количество основной продукции.

Выполнен расчет содержания микроудобрений и мелиорирующих веществ, поступающих в сульфат аммония вместе с пылеуносом полиок сидного катализатора КС и повышающих тем самым агрохимическую цен ность основного продукта. Так, согласно расчетам, при истираемости ката лизатора 100 % в месяц в 1 т сульфата аммония будет содержаться 6 кг Fe2 O3, 1,2 кг CuO, 0,4 кг ZnO, 0,8 кг P2 O5.

Сочетание указанных микроудобрений с сульфатом аммония оправ дано, поскольку при гидролизе (NH4 )2 SO4 в почве создаются благоприятные условия для перехода этих веществ в наиболее усвояемую растениями фор му. Проведенные агрохимические испытания подтверждают эффективнос ть указанной удобрительной смеси.

Полученные результаты позволяют, во-первых, решить проблему утилизации отработавшего катализатора, причем наиболее приемлемым с позиций экологии и экономики способом (отход вовлекается в биогеохими ческий круговорот веществ и при этом возможна прибыль в виде дополни тельно полученной сельскохозяйственной продукции);

а во-вторых, синте зировать катализаторы, ингредиентный состав которых определяется по требностью почвы в тех или иных микроэлементах.

Далее в диссертации приведены результаты исследований, которые в совокупности закладывают научные основы создания природосберегающих технологий биоцидной обработки природной воды в системах первоочеред ного жизнеобеспечения населения как одной из целей предлагаемой дивер сификации предприятий угледобычи и электроэнергетики.

Питьевая вода надлежащего качес тва, являющаяся перманентно обо стряющимся лимитирующим геоэкологическим фактором развития миро вой цивилизации, для населения России превратилась в депопуляционный фактор, препятствие на пути ее экологически устойчивого развития.

Примерами по сути экс тенсивного подхода к природопользованию служат многие технологии химико-биоцидной обработки воды различного назначения. Повышение производительнос ти достигается, как правило, пропорциональным возрастанием доз химических дезинфектантов (хлора, озона и др.), энергозатрат и, естественно, инвестиций. В ряде случаев очи стные сооружения водопровода (ОСВ) негативно воздействуют на природ ную среду, прежде всего ее живые компоненты, тормозят процессы само очищения водоемов. Это не только снижает качес тво жизни на территориях с напряженной экологической обстановкой, но и увеличивает риск возник новения ЧС, причем как техногенного, так и природного происхождения.

В целях углубления диверсификации угольной электроэнергетики, придания ей большей социально-экологической направленности разрабаты ваются научные основы ресурсосберегающих технологий химико биоцидной обработки питьевой воды, включающих применение катализа торов, которые: а) обладают самостоятельной бактерицидностью;

б) усили вают и продлевают таковую основного дезинфектанта;

в) обеспечивают снижение его дозы и удельных энергозатрат;

г) не способствуют образова нию вредных для здоровья человека химических соединений;

д) придают воде способность длительно противостоять внешнему бактери альному загрязнению;

е) реализуют указанные свойства при концентрациях ниже установленных для них ПДК;

ж) могут быть произведены на ТЭС.

В пятой главе приведены результаты разработки технологии дезин фектантов ионной природы и их применения для ресурсо-энергосбережения в системах химико-биоцидной обработки воды. В качестве таковых, опира ясь на исследования ряда ученых (Л.А. Кульский, его ученики и последова тели, В. В. Гутенев, А.И. Ажгиревич, М.Б. Хасанов, Н.И. Татаринцева, В. Н.

Чумакова, Н.С. Серпокрылов, Т.В. Дрововозова и др.), выбраны ионы меди, серебра и цинка. Указанные ионы получали анодным растворением соот ветствующего металла, а также путем растворения навески солей. В необ ходимых случаях проводили микробиологические исследования с тест объектом E.coli в аттестованной лаборатории. Обработку полученных дан ных осуществляли в соответс твии с официальными методиками.

Изучение бактерицидной активности ионов меди (II) и серебра (I) ин дивидуально и в сочетании в широком диапазоне концентраций, температу ры и ионного состава воды позволило: 1) уточнить принципы применения ионных дезинфектантов (в концентрациях ниже ПДК);

2) разработать ре цептуры и технологии смесевых дезинфектантов в виде порошков или кон центрированных растворов, готовых к немедленному употреблению;

3) оп ределить дозы ингредиентов смеси для получения аммиачно-сульфатных и аммиачно-нитратных комплексов серебра и меди для химико-биоцидной обработки различных объемов воды;

4) разработать рекомендации по ис пользованию ионных дезинфектантов вместо жидкого хлора, что снизит экологическую опасность соответствующих процессов.

Разработаны варианты технологии водного раствора аммиачного комплекса меди (II) (далее АКМ), основанной на анодном растворении ме ди и растворении медного купороса, предложена соответс твующая аппара тура. Установлено, что указанное вещество, обладая высокой бактерицид ной активнос тью, может быть также использовано для удаления свободного хлора из воды (рис. 3) и очистки отходящих в атмосферу газов (табл. 3).

Отметим, что присутс твие ионов меди (II) придает обработанной воде повышенную устойчивость к повторному инфицированию.

Обнаруженные свойства раствора АКМ могут быть использованы для повышения уровня экологической безопасности очис тных сооружений во допровода. Разработанная с этой целью технология включает: 1) стадию улавливания хлора из вентиляционных газов раствором АКМ с последую щим возвратом образовавшегося бактерицидного (содержит хлорамин и Cu2+) раствора;

2) стадию нейтрализации избыточного свободного хлора перед подачей воды потребителю или отведением ее в природный водоем (рис. 4). Выполнен расчет количес тв АКМ (с учетом 10 %-го избытка), тре бующихся для нейтрализации ос таточного свободного хлора в воде при различной производительности очистных сооружений водопроводов.

CCl 2, мг/л Рис. 3. Снижение концентрации остаточного хлора в воде во времени при 20 °С:

1 – самопроизвольное;

2 – в присутствии [Cu(NH3)4]SO4 (1,7 мг/л) Таблица Эффективность удаления хлора из хлор-воздушной смеси Временной шаг испытаний, часы Показатели 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Масса хлора, посту- 31,7 63,4 95,1 126,8158,5190,2221,9253,6285,3 317, пившего в абсорбер, г Масса хлора, № 1* 31,0 61,2 91,2 120,0149,4182,4206,6236,1261,4 286, обнаруженная № 2 31,1 61,05 89,7 116,4143,4171,9198,6228,2251,1 275, в растворе, г Эффективность № 1 97,8 96,5 95,8 94,6 94,2 95,9 93,1 93,1 91,6 90, удаления хлора, № 2 98,1 96,3 94,3 91,8 90,5 90,4 89,5 90,0 88,0 87, % *) Содержание NH3 в поглотительном растворе № 1 составляло 83,5 г (из расчета теоретически необходимого для поглощения всего хлора плюс 10 % избытка). В качест ве поглотительного раствора № 2 выступал раствор, содержащий 254,5 г CuSО4 и 83,5 г NH3 (с учетом 10 %-ного избытка от необходимого для образования комплекса) Далее было обнаружено, что ионы меди (II) и серебра (I) индивиду ально и в сочетании друг с другом, взятые в концентрациях, ниже установ ленных для них ПДК, катализируя процесс разложения озона, способствуют резкому возрастанию его бактерицидной активнос ти и бактериостатично сти. Явление синергизма объясняется, по-видимому, образованием под дей ствием озона суперактивных частиц – ионов серебра (II) и меди (III) с ма лым временем существования.

Сочетание озона с ионами меди или серебра позволяет: снизить тре буемую дозу основного окислителя (до 30 %), повысить санитарную безо пасность обработанной воды и заменить (полностью или частично) эколо гически опасный хлор на указанные ионные дезинфектанты в системах во доподготовки, которые используют последовательно озон и хлор. Разрабо тана технология озоно-ионной очис тки оборотной воды, способствующая повышению экономичности соответс твующих процессов.

В пользу организации производства ионных дезинфектантов на ТЭС можно привести следующие соображения: 1) наличие дешевой и дос тупной энергии (особенно для электролиза);

2) малые габариты соответствующих установок;

3) близость потенциальных потребителей дезинфектанта (ОСВ городов и поселков, предприятия, объекты социальной сферы и т.п.);

4) возможность использования продукции для собственных нужд, например для обеззараживания технологической воды в теплообменных системах или борьбы с синезелеными водорослями в водоемах.

Рис. 4. Использование раствора АКМ для снижения поступления хлора в атмосфер ный воздух и воду: 1 – вода на очистку;

2 – контактный резервуар (первичное хлори рование);

3 – хлораторная;

4 – баки с коагулянтом;

5 – вертикальный смеситель;

6 – камера хлопьеобразования;

7 – горизонтальный отстойник;

8 – скорый фильтр;

9 – место ввода АКМ;

10 – резервуар чистой воды;

11 – отвод очищенной воды;

12 – ус тановка синтеза АКМ;

13 – абсорбер хлора Укажем при этом, что на многих теплоэлектрос танциях (в т.ч. и Но вочеркасской ГРЭС) функционируют блоки разделения воздуха с получе нием кислорода. Поэтому имеется источник для получения озона, относи тельно дешевого (из-за низкой стоимости электроэнергии на ТЭС). При этом сочетание генерируемых здесь же ионных дезинфектантов (прежде всего ионов меди) с озоном будет способствовать снижению расхода по следнего и улучшению экономических показателей процесса.

Вопросам снижения экологической опасности технологий химико биоцидной обработки воды, использующих жидкий хлор, посвящена шес тая глава.

Указанные технологии являются высоко опасными в социально экологическом аспекте. Согласно экспертным оценкам, применительно, на пример, к ОСВ г. Новочеркасска, использование только 1 т жидкого хлора сопровождается поступлением в атмосферу 30 – 40 кг газообразного хлора, загрязнением до ПДК (по хлору) около 800 тыс. м3 воды, образованием в обработанной воде до 10 кг хлорсодержащих соединений, в т.ч. диоксинов и других ксенобиотиков.

Особенно опасны последствия разрушения емкостей с жидким хло ром, имеющихся на складах ОСВ города, что возможно при военных кон фликтах и терактах. Так, согласно расчетам, общий ущерб при худшем ва рианте развития техногенной катас трофы, приведшей к массовому пораже нию населения реального города Ростовской области, оценен в 9 млрд. руб.

С целью существенного снижения социально-экологической опасно сти очис тных сооружений, особенно расположенных на территориях с вы сокой плотностью населения и напряженной экологической обстановкой, нами рекомендуется использовать вместо привозного жидкого хлора гипо хлорит натрия (ГХН). Будучи равноценным хлору по активнос ти, раствор ГХН может быть получен либо на месте последующего использования, на пример на ОСВ города, либо на рядом расположенном предприятии при ус ловии наличия относительно дешевой электроэнергии (расход до 5,5 – кВтч/кг активного хлора) и применения типового оборудования.

Нами экспериментально установлено, что окислительно бактерицидные свойства ГХН, получаемого электролизом раствора хлорида натрия, значительно усиливаются при сочетании его с ионами меди (II), взятыми в концентрациях ниже ПДК (1 мг/л). При этом появляется возмож ность снизить дозу ГХН, а саму смесь использовать для обработки воды при повышенных (30 °С) температурах и относительно широком диапазоне рН (6 – 10 ед.).

Правомочен вопрос: что предпочтительнее в социально экологическом и, конечно, экономическом отношении: организовать ли на каждом ОСВ города мини-производства ГХН (с неизбежными проблемами доступнос ти достаточно дешевой электроэнергии, приобретения, хранения и переработки поваренной соли, приобретения и поддержания в работоспо собном состоянии электролизного оборудования, содержания соответс т вующего штата квалифицированных сотрудников и т.п.) или сосредоточить производство препарата на приемлемом для этих целей функционирующем предприятии с последующей поставкой готовой продукции потребителям?

Для более объективного ответа на поставленный вопрос была оценена структура себестоимости ГХН, полученного электролитическим методом. В условиях Ростовской области доля электроэнергии в затратах превысит 66 %. Поэтому экономическая привлекательность ГХН и перспективы за мены им экологически опасного хлора напрямую связаны с наличием круп ного источника относительно дешевой электроэнергии. В час тности, в рам ках области и региона в целом это может быть Новочеркасская ГРЭС (НчГРЭС).

В пользу такого проекта можно привести следующие соображения:

1) отсутствие проблемы с электроэнергией и площадями;

2) наличие химце ха водоподготовки, где используется поваренная соль;

3) наличие емкого рынка сбыта гипохлорита натрия (ОСВ городов Ростовской области еже годно могут потреблять около 2 тыс. т ГХН);

4) наличие развитой транс портной сети;

5) относительно легкий подбор квалифицированных кадров;

6) собственная потребность в ГХН (обеззараживание технологической воды и профилактика “цветения” водоемов и каналов);

7) возможность извлече ния прибыли от продажи продукции, даже по ценам ниже рыночных.

На рис. 5 представлена принципиальная технологическая схема полу чения раствора окислителя-дезинфектанта (ГХН + ионы меди), адаптиро на производство на собственные нужды в топку H2O водопровод потребителю Н О2 7 NaClО 7 7 NaCl тв 1 NН 7 7 дренаж дренаж Рис. 5. Технологическая схема получения гипохлорита натрия в комбинации с ионами меди (II) и возможные направления его использования: 1 – емкость для приго товления раствора NaCl;

2 – дозатор;

3 – электролизер;

4 – блок питания;

5 – сборник раствора NaClO;

6 – генератор простых или комплексных ионов меди;

7 – вентиль;

8 – обратный клапан;

9 – сборник дезинфектанта;

10 – бак для стабилизатора ванная к ТЭС и предусматривающая утилизацию образующегося при элек тролизе водорода: около 29 кг на 1 т активного хлора.

Согласно расчетам, за счет сгорания этого попутно образуемого отхо да можно выработать до 500 кВтч электроэнергии (около 8 % от затрат на электролиз). Тем самым исключаются дорогостоящие мероприятия по уда лению или нейтрализации водорода, имеющие место на обычных предпри ятиях по производству ГХН. Другое возможное использование водорода (наряду с попутно образуемым кислородом) – производство экологически чистого окислителя-дезинфектанта пероксида водорода H2 O2 (глава 7).

Согласно расчетам, для ежегодного производства на НчГРЭС, напри мер, 2000 т ГХН (по активному хлору) необходимы:

6,5 кВтч 2106 кг = 13 млн. кВтч.

1. Электроэнергия:

2. Поваренная соль (ГОСТ З51674-2000): 8 2106 = 16 тыс. т.

160 тыс. м3.

3. Вода (из расчета 10 %-ного раствора NaCl) 100 т.

4. Металлическая медь (электролиз) 2+ или CuSO4 5H2 O (из расчета 0,25 г Cu на 5 г активного хлора в 1 м3 воды) 400 т.

Указанного количества препарата будет дос таточно для перевода ОСВ всех городов и поселков Ростовской области на экологически менее опасную технологию водоподготовки. При этом будет затрачено электро энергии лишь около 0,14 % от современной ее выработки на НчГРЭС.

Следует отметить, что при реализации предлагаемой технологии бу дет производиться не рядовой раствор ГХН: присутствие в нем ионов меди (ниже ПДК) усиливает его бактерицидные и пролонгирует бактериос тати ческие свойства. Тем самым возрастает конкурентоспособность продукта и расширяются области применения (например, для создания запасов питье вой воды), что особенно важно для маловодных районов или территорий, пострадавших в результате природной или техногенной катас трофы.

Седьмая глава содержит результаты исследований, направленных на повышение окислительно-бактерицидных свойств пероксида водорода, раз работку соответс твующих ресурсосберегающих технологий водоподготов ки с его участием, а также обоснование целесообразности получения H2 O на ТЭС в рамках ее экологически ориентированной диверсификации.

Пероксид водорода H2 O2 – окислитель-дезинфектант, применение ко торого фактически не приводит к экологически вредным последствиям. Бо лее того, остаточная концентрация H2 O2 способствует процессам аэробной биологической очистки, а в природных водах, в отличие, например, от оста точного хлора, играет позитивную роль: его разложение способствует уве личению количества растворенного кислорода. Поэтому до 25 % произво димого в мире H2 O2 расходуется на природоохранные цели. В России тако му использованию пероксида водорода не уделяется надлежащего внима ния, что объясняется высокой энергозатратностью его получения и необхо димостью применять относительно большие дозы. Кроме того, пероксид водорода не обладает последействием и его часто сочетают с хлором в ка честве финишного дезинфектанта.

Как известно, разложение H2 O2 в жидкой фазе под действием химиче ских катализаторов сопровождается образованием супероксидных и гидро ксильных радикалов, к которым добавляются ионизированные частицы и свободные радикалы. Поскольку именно указанные радикалы являются причиной бактерицидного действия H2 O2, логично предположить: массовая генерация последних при помощи специально подобранных катализаторов приведет, в свою очередь, к повышению общей бактерицидной активности, причем при меньших дозах.

Нами разработаны критерии подбора таких катализаторов активаторов: 1) наличие самостоятельного бактерицидного дейс твия;

2) усиление такового у основного дезинфектанта;

3) снижение его дозы и энергозатрат;

4) придание содержащей их воде способности длительно про тивостоять внешнему загрязнению;

5) не способствуют образованию высо коопасных химических соединений;

6) сами не являются ксенобиотиками;

7) легкость получения, применения и приемлемая стоимость.

Выполненные эксперименты показали, что указанным критериям от вечают ионы серебра, меди, цинка (гомогенные катализаторы-активаторы), а также диоксиды марганца, титана, пиролюзит, рутил, гопкалит (гетеро генные катализаторы-активаторы), причем, что важно, реализуются эти свойства при концентрациях ниже ПДК.

Применение экологически чистых носителей, таких как речной песок, активированный уголь, стекло, позволяет, сохраняя высокую активность ка тализатора разложения пероксида водорода и его бактерицидность, снижать дозы активного компонента;

предложена для указанных целей технология марганец-серебряного (марганец-медного) катализатора, нанесенного на стекло. Сочетание УФ-излучения и пероксида водорода с гомогенными ка тализаторами ионной природы, усиливающее фотохимический распад по следнего с образованием свободных радикалов, способствует значительно му повышению уровня инактивации воды и ее устойчивости в сочетании со снижением энергозатрат (за счет снижения доз ультрафиолета).

На основании выполненных исследований нами разработаны техноло Рис. 6. Процесс фотокаталитической обработки воды по схеме "пероксид водорода гетерогенный катализатор": 1 – фильтр для извлечения загрязнений из воды;

2 – смеситель;

3 – мешалка;

4 – расходная емкость с дозатором;

5 – реактор с катализа тором;

6 – генератор УФ-лучей гические схемы химико-биоцидной обработки воды, основанной на фотока талитическом усилении активности пероксида водорода (рис. 6 и 7).

В качестве гетерогенных катализаторов разложения H2 O2 могут быть использованы природные минералыO(пиролюзит, рутил);

гопкалит, промо H2 2 3 Вода для разбавления тированный серебром или медью;

%) (3-6 искусственно полученные композиции, Рис. 7. Процесс фотокаталитической обработки воды по схеме "пероксид водорода – гомогенный катализатор": 1 – фильтр для извлечения загрязнений из воды;

2 – смеситель;

3 – мешалка;

4 – расходная емкость с дозатором;

5 – генератор ионов в меди (серебра);

6 – генератор УФ-лучей содержащие МnО2, TiO2. Экономически приемлемы катализаторы на носи телях, например стекле.

В качестве гомогенных катализаторов можно применять ионы меди (или серебра), получаемые путем электролиза или растворения в воде на H2O2 вески соответс твующих солей (CuSO4, Ag2 SO4Водадр.). разбавления и для После разложения (3-6 %) H2 O2 присутствующие в воде ионы меди (или серебра) обеспечивают воде стойкость ко вторичному бактериальному загрязнению. Тем самым появля ется возможность длительно сохранять запасы питьевой воды, что весьма 6 важно в маловодных регионах или в условиях4ЧС. Концентрация вводимых ионов меди (или серебра) не превышает их ПДК, т.е. соответс твенно 1,0 и УФ-лучи 0,05 мг/л;

при их совместном применении должнопотребителю Вода выполняться известное + 2+ требование: [ Ag ] ПДК Ag + + [Cu ] ПДК Cu 2+ 1.

Важно подчеркнуть, что введение катализаторов-активаторов в инфи цированную воду позволяет существенно (на 20 % и более) снизить дозы последующего УФ-облучения, требующиеся для практически полной инак тивации, и соответс твенно уменьшить энергозатраты. Техническая новизна предложенных решений подтверждена 6 патентами РФ на изобретения.

Ранее (глава 5) для обезвреживания остаточного хлора был предложен раствор аммиачного комплекса меди (АКМ). Его следует применять при содержании хлора в воде 5 мг/л: при большем значении этого параметра концентрация Сu2+ в обработанной воде превысит ПДК. Нами изучена воз можность нейтрализации (обезвреживания) свободного хлора и гипохло рит-иона в воде при помощи H2 O2 :

ОCl + H2 O2 O2 + Cl + H2 O.

Cl2 + H2 O2 O2 + 2HCl;

В табл. 4 приведены данные соответствующих расчетов, а в табл. сопоставлены дозы различных химических веществ, используемых для де хлорирования воды.

Таблица Требуемые количества H2 O2 для удаления из воды остаточных хлор содержащих реагентов и некоторых загрязнителей Доза* H2 O2 (мг/мг) при различном Стехиометриче Загрязнитель содержании загрязнителя, мг/л ская доза, мг/л 0,1 0,3 1,0 5,0 10 Cl2 0,48 0,05 0,16 0,53 2,64 5,30 13, Гипохлорит 0,66 0,07 0,22 0,73 3,63 7,26 18, ион OCl Нитрит-ион 0,74 0,08 0,24 0,81 4,07 8,14 20, Ион Fe (II) 0,3 0,033 0,099 0,33 1,65 3,30 8, 4,25 0,47 1,40 4,67 23,4 4,68 116, Ион S H2 S 1 0,11 0,33 1,10 5,50 11,0 26, *) с 10 %-ным избытком Таблица Сравнение рекомендуемых для дехлорирования воды доз различных веществ Веще- Na2 S2 O3 5H2 ONa2 S2 O3 5H2 O [Cu(NH3 )4 ]SO Na2 SO3 7H2 OSO2 NH3 * H2 O ство АКМ (избыток) (эквивалент) Доза на 7,1 3,5 3,5 0,9 0,25 0,84 0, 1 г Cl *) из аммиачной воды Как следует из данных табл. 5, пероксид водорода по дозовой характе ристике экономичнее таких широко применяемых реагентов, как тиосуль фат, сульфит натрия и диоксид серы, уступая лишь аммиаку. Однако, как следует из рис. 8, скорость обезвреживания свободного хлора в воде (тем пература 20 °С) пероксидом водорода значительно выше (кривая 3), нежели аммиаком (2) и тем более АКМ (1). Укажем при этом, что в случае приме нения H2 O2 в воде образуется кислород, что благоприятствует жизнедея тельнос ти гидробионтов.

Пользуясь полученными данными, можно оценить требуемые коли чества реагентов для устранения того или иного количества свободного хлора в воде. Так, например, для ОСВ-1 г. Новочеркасска производительно стью 40 тыс. м3 /сутки при концентрации хлора 1 г/м3 расход АКМ составит 34 кг, в год – около 12400 кг;

для пероксида водорода расходы составят 21, и 7701 кг соответственно, т.е. меньше в 1,6 раза.

Универсальность H2 O2 как окислителя и его экологическая безвред ность могут сыграть положительную роль при его применении для очистки от нежелательных примесей, например подземных вод (содержащих желе зо, сероводород, сульфид-ионы и др.), а также шахтных вод (табл. 4).

Рис. 8. Снижение концентрации ос 1 таточного хлора в воде от времени в при сутствии: 1 – ионов [Cu(NH3)4]2+ :2 – NH3;

3 – H2O2 (10 % избытка от стехиометрии каждого реагента), час На многих промышленных объектах (особенно крупных), ТЭС и в ря де городов используются водоемы, предназначенные для обеспечения тех нологических процессов и потребнос тей местного населения. Сезонное “цветение” воды в них, обусловленное развитием синезеленых водорослей, является причиной засорения фильтров, теплообменной аппаратуры и даже прекращения подачи воды. Число промывок в таких случаях резко возрас тает, увеличиваются эксплуатационные расходы воды и наносится сущест венный ущерб окружающей природной среде.

В результате экспериментов также было обнаружено явление синер гизма при действии комбинации H2 O2 – Cu2+ в отношении синезеленых во дорослей. Даже при малых (ниже ПДК) концентрациях вода с тановилась прозрачной и светлой, восстанавливался ее кислородный режим. Разработа на рецептура неорганического альгицида на основе солей меди и серебра, рассчитаны необходимые дозы для различных объемов воды.

Для небольших водоемов разработано ус тройс тво для получения и введения альгицидов;

оно представляет собой моторную лодку (или плот) с расположенными по бокам ионаторами меди и (или) серебра с питанием от аккумуляторной батареи. Выполнены расчеты по определению количес тв переводимых в воду ионов меди (II) и серебра (I), которые позволяют ори ентироваться в основных параметрах альгицидной обработки различных водоемов.

В заключительном разделе главы приведены доказательства целесо образности производства пероксида водорода на угольной ТЭС и обоснован электрохимический метод его получения. В пользу последнего выступают отработанность технологии, ее надежность, наличие серной кислоты (одно го из продуктов диверсификации) и дешевой электроэнергии. Метод заклю чается в окислении серной кислоты до пироксодисерной (H2 S2 O8 ) с после дующими ее гидролизом и ректификацией (для выделения 35 – 45 %-ных растворов H2 O2 ). В целом выход готового продукта составляет 81 – 82 %.

Из перспективных вариантов электрохимического метода получения пероксида водорода следует также отметить синтез его непосредственно из водорода и кислорода. Этот одностадийный способ упрощает и удешевляет процесс, он особенно предпочтителен в условиях электрос танции, если в рамках диверсификации на ней реализовано производство гипохлорита на трия (глава 6).

Пероксид водорода, вырабатываемый на ТЭС, может быть использо ван и для ее собственных нужд: обеззараживания воды в системах охлажде ния с заменой экологически опасного хлора, профилактики “цветения” во доемов и т.п.

В восьмой главе оценена социальная и экономическая эффектив ность результатов сопряженной экологически ориентированной диверсифи кации предприятий углеобогащения и энергетики.

В настоящее время из углей (особенно бурых), поставляемых на внут ренний энергетический рынок, лишь 10 – 15 % подвергаются обогащению с получением пиритных концентратов. Это связано не в последнюю очередь с тем, что сжигаемые угли имеют качес твенные характерис тики, незначи тельно отличающиеся от проектных, при разработке которых практически не учитывались экологические ограничения.

В соответствии с вышеизложенным, углеобогащение с переработкой извлеченной пиритной серы в значимые для экономики продукты стало за дачей, решение которой обусловлено экологическими, экономическими и социальными факторами. Добавим к этому необходимос ть выполнения Россией своих международных обязательств по уменьшению трансгранич ного переноса оксидов серы и стабилизации их эмиссии к 2010 году.

Исходя из перспектив развития сельского хозяйства и промышленно сти, состояния предприятий первоочередного жизнеобеспечения Ростов ской области, тенденций к ухудшению экологической обстановки на ее тер ритории, разработаны рекомендации по сопряженной диверсификации предприятий углеобогащения и угольной электрос танции (Новочеркасской ГРЭС). На ее долю приходится 1 % всех выбросов в РФ и 55,7 % от общего количества выбросов стационарными ис точниками в Ростовской области.

Согласно официальным источникам, в 2006 г. ею было выброшено в атмо сферу 50,149 тыс. т SO2, что связано с увеличением количества сжигаемого угля. При планируемом возврате станции к проектной мощности и объемам сжигаемого угля и мазута (конец 90-х годов): 4,5 млн. т угля (сернистос ть 1,2 %) и 0,7 млн. т мазута (сернистость 1,46 %), выбросы SO2 в атмосферу составят почти 90 тыс. т, что эквивалентно 137 тыс. т агрессивной серной кислоты.

Проект диверсификации предусматривает организацию холдинга, в котором каждый из участников вносит вклад в создание предприятия по производству серной кислоты и азотного удобрения: углеобогатительная фабрика – крупнотоннажный отход (УК или пиритный концентрат), а НчГРЭС – электроэнергию по льготному тарифу. Схема сопряженной ди версификации и последующего использования продукции предс тавлена на рис. 9.

В рамках экологически ориентированной диверсификации, на базе НчГРЭС организуется производство эффективных для систем водоснабже ния и водоотведения городов и предприятий области продуктов: ионных бактерицидов-бактериос татиков, гипохлорита натрия и пероксида водорода с улучшенными свойствами.

H2SO4 на Н2О2 (свободная реализация) Сельское хозяйство мелиорацию Ростов- Н2О H2SO4 на производство 7 8 Н2О ской об ласти и SО Очистные (NH4)2SO4 c региона микро- 6 NH3, Н2O сооружения элементами Н2О2 на нужды ТЭС городов SО2, SO Ростовской катализатор области Промоторы NaCl О2 Н SО2, SO3 Воздух 4 Огарок NaClO SО2 На нужды ТЭС Н О2 Э Интенсификация озони Э Э рования и УФ-обработки УК 1 3 Уголь Э Раствор АКМ “Облагороженный На нужды ТЭС уголь “ Рис. 9. Производство и применение неорганических продуктов в рамках сопряженной диверсификации предприятий углеобогащения, угольной ТЭС и очистных сооружений ЖКХ: 1 – предприятие углеобогащения;

2 – ТЭС;

3 – печь обжига УК;

4 – производство поли оксидного катализатора;

5 – 1-й контактный аппарат;

6 – получение (NH4)2SO4;

7 – 2-й контактный аппарат;

8 – производство H2SO4;

9 – производство гипохлорита натрия;

10 – производство Н2О2 (электролиз H2SO4);

11 – производство Н2О2 из Н2 и О2;

12 – производст во ионных дезинфектантов;

13 – производство абсорбционного раствора (АКМ) Была оценена экономическая результативность проекта сопряженной диверсификации, в соответствии с которой осуществляется переработка 100 тыс. т УК (35 % S, 5 % H2 O) с получением 60,8 тыс. т H2 SO4 (98 %) и 50,1 тыс. т (NH4 )2 SO4 с добавками микроэлементов (Cu, Mn, P), направляе мых в сельское хозяйство Ростовской области. Расчеты произведены с ис пользованием известных методик, цены на выпускаемую химическую про дукцию приняты ниже рыночных (для мотивации местных производителей сельскохозяйственных продуктов).

1. Доходы предприятия от реализации товарной продукции Согласно расчетам, доходы от реализации составят: сернокислотного мелиоранта – 19,58 млн. руб., азотного удобрения – 20,98 млн. руб., а сум марный экономический результат – 40,56 млн. руб. или 405,6 руб. на 1 т пе рерабатываемого отхода - углистого колчедана.

2. Снижение экологических платежей за выбросы SO 2.1. На угольной ТЭС Расчет произведен из предположения, что из топливного баланса НчГРЭС исключается (благодаря углеобогащению) 100 тыс. т УК. Принято, что доля SO2, связанного золой и уловленного в системе очистки ДГ, дости гает 30 %, тогда снижение общего количества выброшенного диоксида серы составит 49390 т/год. Уменьшение суммы платежей за выбросы SO2 на НчГРЭС (Пэ) составит 2,410 млн. руб.

2.2. На совместном предприятии по производству серной кислоты Выбросы SO2 приняты в размере 5 % от образовавшегося его количест ва (70560 т) при обжиге100 тыс. т УК. Тогда экологические платежи пред приятия за выбросы SO2 (Пэ')составят 0,172 млн. руб.

2.3. Суммарное снижение экологических платежей ПС:

ПС = ПЭ – П = 2,410 – 0,172 = 2,238 млн. руб.

э 3. Применение продукции диверсификации в сельском хозяйстве Ростовской области 3.1. Химико-мелиоративное улучшение низкоплодородных земель Для расчетов использованы дос тигнутые показатели по сернокислот ной мелиорации в хозяйстве “Южный” Ростовской области. При дозе 8 т/га серной кислоты (в пересчете на 85 %) прибавка урожая составила: ячменя ц/га, пшеницы – 8 ц/га, люцерны – 140 ц/га. Затраты на внесение мелиоранта приняты (с учетом инфляции) 8850 руб./га, доза мелиоранта (в пересчете на 98 %) – 7 т/га, площадь мелиорируемых земель – 8700 га.

Согласно расчетам затраты на мелиорацию составляют 76,99 млн. руб.;

доходы от прибавки урожая (млн. руб.): по ячменю – 14,04;

по озимой пше нице 14,04 и по люцерне – 29,4. Инвестиции (76,99 млн. руб.) “работают” около 10 лет (до следующей плановой мелиорации), а доход (57,48 млн. руб.) генерируется ежегодно. Следовательно, затраты на сернокислотную мелио рацию начнут окупаться через 1,34 года.

Потенциальная потребность сельского хозяйства области в сернокис лотном мелиоранте оценена экспертами в 500 – 1000 тыс. т в пересчете на моногидрат (при дозах 5 – 10 т/га). Поэтому предприятие по переработке УК с получением ежегодно 50 – 100 тыс. т H2 SO4 будет иметь устойчивый рынок сбыта своей продукции, что обеспечит проведение коренной химической ме лиорации солонцовых почв Ростовской области и региона в целом.

3.2. Обеспечение почв азотным питанием Как известно, сульфат аммония – одна из лучших форм азотных удоб рений для орошаемых земель. В России по состоянию на 2004 г. имелось в наличии около 4,5 млн. га таких земель, в т.ч. в Южном федеральном округе – 2,3 млн. га. Естественно, они нуждаются в постоянном внесении значи тельных количес тв удобрений, прежде всего азотных. Однако производство минеральных удобрений в России резко сократилось, составляя, по некото рым оценкам, лишь 14 % от уровня 1990 г. К тому же упала их реализация внутри страны в связи с дороговизной на фоне роста экспорта.

Между тем на Кубани, согласно данным ВНИИриса, при внесении все го лишь 120 кг/га аммиачного азота (это соответствует примерно 585 кг (NH4 )2 SO4 )) урожай риса повышался в среднем за три года на 24,1 ц/га. Рас четы показывают, что вырабатываемым (по проекту диверсификации) коли чеством азотного удобрения (при сохранении дозы) можно обеспечить 50200 т : 0,585 т/га = 85810 га.

Из анализа данных табл. 6 следует, что производство сульфата аммо ния из УК может с табильно обеспечивать этим ценным удобрением, содер жащим и полезные микроэлементы (Cu, Mn, Zn), десятки и даже сотни тысяч га с.-х. угодий.

При этом укажем, что согласно данным Цимлянской государственной станции агрохимической службы, из 1518,6 тыс. га обследованных почв Рос товской области пониженное содержание марганца обнаружено на 657,5 тыс.

га, меди – на 763,3 тыс. га и цинка на 1515,6 тыс. га.

Таблица Расчетные площади удобряемых и мелиорируемых земель (углистый колчедан содержит 35 % S) Количество производимого Количество производимой ки Количество (NH4 )2 SO4 и площади удоб- слоты и площади мелиори УК, посту- ряемых им земель руемых ею земель пающего на удобрение, обжиг, тыс. т площадь*, га H2 SО4, тыс. т площадь**, га тыс. т 100 50,1 100300 60, 200 100,3 200600 121, 500 250,8.501600 304, *) из расчета 0,5 т/га;

** из расчета 12 т/га 4. Оздоровление среды обитания Применительно к населению г. Новочеркасска (184500 чел) проведен (совместно с профессором А.П. Москаленко) расчет экономии бюджетных средств в связи с ожидаемым уменьшением заболеваемос ти в случае реали зации предложенных природоохранных мероприятий, в результате чего сни жение выбросов SO2 на НчГРЭС составило 80 %. Указанная экономия может достигнуть 26,55 млн. руб./год.

5. Снижение уровня экологической опасности предприятий ЖКХ Производство в рамках диверсификации НчГРЭС гипохлорита натрия и пероксида водорода, а также ионных дезинфектантов позволит отказаться от экологически опасной хлорной технологии питьевой воды, повысит уровень защищенности обслуживающего персонала соответс твующих предприятий, а также местного населения в чрезвычайных ситуациях природного и техно генного характера, снизит количество вредных веществ в сточных водах и отводимых в атмосферу газах.

Глава завершается анализом причин, выдвигающих угольные электро станции в число приоритетных объектов диверсификации топливно энергетического комплекса страны как составной части провозглашенного Правительством РФ курса на диверсификацию экономики в целом.

Во-первых, в условиях обострения мирового энергетического кризиса, обусловленного не в последнюю очередь ис тощением месторождений нефти и газа, проявляется тенденция рос та с тоимости электроэнергии и превыше ние спроса над предложением ее. В России рост экономики уже тормозится нехваткой электроэнергии. В постоянно возрастающей отпускной цене на электроэнергию большая доля приходится на ее транспортирование (под станции, ЛЭП и т.п.), распределительные сети и всевозможные "накрутки".

Поэтому предприятия получают электроэнергию по цене, в разы превышаю щую ее себестоимость на ТЭС. Как следствие, выпускаемая ими энергоемкая продукция теряет свою конкурентоспособность, что ограничивает спрос на нее. Эффективно развивать производство указанной продукции, даже значи мой в социально-экономическом и экологическом аспектах, в таких условиях проблематично. Очевидно, перспективны те технологии, для реализации ко торых имеется относительно дешевый и стабильный источник энергии. По этой причине ставить вопрос создания того или иного предприятия как структурного подразделения ТЭС (на правах цеха или дочернего предпри ятия) вполне оправдано. Даже расположение объекта в непосредственной близости от ТЭС (без вхождения в ее с труктуру) дает ему определенные пре имущества в снабжении энергией. Укажем, что благодаря «симбиозу» алю миниевых корпораций и мощных гидроэлектростанций – производителей дешевой электроэнергии – российский алюминий успешно конкурирует на мировых рынках.

Во-вторых, отпускная цена энергоемкой продукции, в структуре себе стоимости которой представлена электроэнергия по льготному тарифу (по сравнению с подобными, но самостоятельными предприятиями), соответст венно ниже, что дает конкурентные преимущес тва, а значит расширяет спрос и гарантирует устойчивую прибыль. Участие ТЭС в распределении послед ней делает диверсификацию привлекательной и для нее.

В-третьих, угольные ТЭС располагают развитой транспортной сетью (железнодорожной и автомобильной), что играет существенную роль для бесперебойной доставки продукции покупателям.

В-четвертых, диверсификация создаст новые рабочие мес та, оживит деловую активнос ть, будет способствовать увеличению добычи угля. Это особенно важно для депрессивных, "шахтерских" районов, например Вос точного Донбасса, где закрыто большое количество шахт.

В-пятых, "облагороженное", т.е. лишенное серы, а в перспективе (при углублении процесса диверсификации) и других вредных примесей топливо может использоваться, прежде всего, на территориях с тяжелой экологиче ской обстановкой. Как уже отмечалось, Ростовская область является таковой.

Нельзя исключить и того, что "облагороженное" топливо станет, наряду с природным газом, экологически привлекательным экспортным продуктом.

В-шестых, сжигание такого топлива на самой ТЭС позволит, не ухуд шая экологическую обс тановку, снизить потребление природного газа, а вы свободившиеся ресурсы направить на решение ос трой проблемы многих ре гионов – газификацию населенных мест, особенно сельских.

Таким образом, реализация проекта сопряженной диверсификации предприятий углеобогащения и электроэнергетики приведет к созданию по сути энерго-углехимического комплекса (комбината), функционирование ко торого, будучи экономически целесообразным для организаторов и потреби телей его продукции, внесет вклад в оздоровление экологической обстановки на соответствующих территориях и увеличение производства отечественной сельскохозяйственной продукции.

Согласно акту ФГУ «Управление «Ростовмелиоводхоз», ожидаемый экономический эффект в результате применения «мелиоративной» серной кислоты для повышения плодородия содовозасоленных почв Ростовской об ласти составит ежегодно более 57 млн. руб., а затраты окупятся через 15- месяцев. Результаты диссертационной работы использованы при составлении программы комплексной химической мелиорации низкопродуктивных почв.

Экономический эффект от внедрения представленного в ГУ «Южвод проект» (г. Ростов н/Д) проекта узла обеззараживания воды в сельской мест ности, исключающего применение экологически опасных реагентов, состав ляет около 3 руб/м3 обработанной природной воды.

Материалы диссертации, касающиеся вопросов экологически ориенти рованной диверсификации угольной энергетики, химической мелиорации низкопродуктивных почв и повышения уровня экологической безопасности систем очистки природных и сточных вод, нашли отражение в 8 учебных по собиях, в составе авторских коллективов которых предс тавлен соискатель ( - 45% участия): «Экология» (2004 г, 2006 г. и 2008 г. издания), «Безопасность жизнедеятельнос ти. Защита населения и территорий при чрезвычайных си туациях» (2003 г. и 2007 г. издания), «Промышленная экология» ( 2 издания в 2007 году), «Экология города» (2008 г.). Указанная литература, имеющая общий объем более 300 печ.л. и тираж 36 тыс. экз., допущена или рекомен дована Минис терством образования РФ для обучения студентов высших учебных заведений.

В Приложении приведены заключения руководителей ряда организа ций и учреждений, подтверждающие ценность для науки и практики отдель ных положений диссертации: Комитета по экологии Государственной Думы РФ;

Межведомственной комиссии по экологической безопасности при Сове те Безопасности РФ;

Федерального центра Госсанэпиднадзора Министерства здравоохранения РФ;

Военно-научного комитета Управления начальника инженерных войск ВС РФ;

Российского НИИ проблем мелиорации МСХ РФ;

МУ «Управление по делам гражданской обороны и чрезвычайным ситуаци ям» (г. Новочеркасск);

ФГУ «Ростовмелиоводхоз».

ОСНОВ НЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ 1. Определённый Энергетической стратегией России курс на увеличе ние доли углей в топливном балансе страны может привести, в свою очередь, к возрастанию выбросов оксидов серы в атмосферу (особенно при сжигании необогащенных высокосернистых углей), что требует разработки и опера тивной реализации мероприятий по их предотвращению.

Критический анализ отечественных и зарубежных литературных ис точников, посвященных проблеме очис тки газов ТЭС, работающих на серо содержащем топливе, показывает, что крупномасштабная утилизация SO2 содержащих дымовых газов напрямую или опосредованно (через предвари тельное концентрирование диоксида серы) в экономически значимые про дукты для существующих отечественных угольных ТЭС неприемлема в свя зи с большими затратами на строительс тво десульфуризационных установок, их эксплуатацию и неизбежным нарушением технологического режима горе ния угля и условий для экологически допустимого рассеивания отходящих газов в атмосфере.

2. Обоснована с экологических и социально-экономических позиций целесообразность извлечения серы из углей до их сжигания и выбора таких химических технологий ее последующей переработки, которые позволяют получать продукты, имеющие устойчивый спрос. К таковым для регионов с развитыми промышленностью и сельским хозяйством могут быть отнесены серная кислота, химические удобрения и продукты для первоочередного жизнеобеспечения населения.

Установлена ресурсно-экологическая перспективнос ть углис тых кол чеданов и пиритных концентратов, образующихся при обогащении соответ ственно каменных и бурых углей, для производства серной кислоты и суль фата аммония с биогенными микроэлементами, повышающими агрохимиче скую ценность последнего.

Применительно к Ростовской области выявлен емкий рынок сбыта сер ной кислоты, получаемой из углистых колчеданов, в качестве химического мелиоранта для восстановления плодородия содовозасоленных почв и реа гента в технологии глубокой переработки золы угольных ТЭС.

3. Обосновано направление повышения уровня экологической безопас ности предприятий углеобогащения и электроэнергетики, оздоровления эко логической обстановки на прилегающей к ним территории в сочетании с вы пуском значимых для экономики химических продуктов путем осуществле ния сопряженной диверсификации указанных предприятий. В её рамках осуществляется переработка крупномасштабных отходов обогащения камен ных или бурых углей. При этом углеобогатительная фабрика поставляет со вместному предприятию в качестве сырья указанные отходы, а теплоэлек тростанция – энергию по льготному тарифу.



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:


 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.