Комарова Л.Ф., Кормина Л.А. Инженерные методы защиты окружающей среды. Техника защиты атмосферы и гидросферы от промышленных загрязнений

Подождите немного. Документ загружается.

381

С целью сокращения количества промывных вод травильных от-

делений в последнее время применяются различные варианты проти-

воточной каскадной (трех-четырехступенчатой) промывки - погруже-

нием, струйная, водовоздушная, комбинированная - обеспечивающие

сокращение расхода воды для непрерывного процесса обработки ме-

талла в 5-10 раз, а для периодического в 10-100 раз.

18.10.

СНОВЫ ОЧИСТКИ ОТ РАДИОАКТИВНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Развитие ядерной энергетики и расширение области применения

радиоактивных изотопов в различных отраслях промышленности, нау-

ки, техники, медицины сопряжено с вероятностью загрязнения при-

родных вод радиоактивными отходами.

Практическое решение задач по использованию ядерной энергии

и нормальная эксплуатация любого предприятия, связанного с радио-

активными изотопами и ионизирующими излучениями, зависит от ус-

пешного

решения проблемы обезвреживания радиоактивных отходов,

которые неизбежно образуются при использовании атомной энергии.

Основное количество радиоактвных отходов в виде жидких, твер-

дых и газообразных веществ образуется в радиохимических лаборато-

риях, работающих с радиоактивными веществами, и на ядерных реак-

торах - энергетических, экспериментальных и исследовательских. Два

последних вида предназначены для уточнения физических параметров

инженерных систем самих реакторов, а также получения источников

нейтронного и γ-излучения для исследовательских работ и испытания

ТВЭЛов; так как оба они предназначены для различного рода исследо-

ваний, то их можно объединять в одну группу.

Наиболее опасными для человека и животных являются изотопы

стронций-90, цезий-137, йод-131.

Активность радиоактивных отходов уменьшается

только в ре-

зультате естественного распада, что в случае изотопов, обладающих

длительным периодом полураспада, связано с необходимостью осуще-

ствления контроля над радиоактивными отходами иногда в течение не-

скольких сот лет.

Радиоактивные сточные воды отличаются большим разнообрази-

ем содержащихся в них радиоактвных элеметов. Каждый из этих эле-

ментов характеризуется двумя основными величинами

: энергией ра-

диоактивного излучения α-, β-, γ-лучей и периодом полураспада, т.е.

промежутком времени, в течение которого распадается половина на-

382

чального количества атомов. Источником загрязнения воды наиболее

часто являются продукты деления урана U

235

Высокоактивные сточные воды образуются в первой стадии про-

цесса переработки используемого ядерного топлива, количество их не-

велико (2-20 л на 1 г получаемого U

235

). Высокоактивные сточные воды

содержат большое количество нерадиоактивных солей (свыше 10 г/л),

азотную кислоту, органические растворители и др.

Радиоактивные отходы можно классифицировать на три вида:

низкого, среднего и высокого уровня активности.

Поскольку распад радиоактивных веществ, находящиеся в воде,

ускорить или замедлить практически невозможно, дезактивируют воду

лишь двумя методами: выдерживанием ее перед

подачей потребителю

в течение определенного времени и удалением из нее взвешенных или

растворенных радиоактивных веществ. Первый метод применим толь-

ко в тех случаях, когда вода загрязнена изотопами, имеющими малый

период полураспада.

Радиоактивные сточные воды низкой активности образуются при

переработке руды, стирке одежды, удалении радиоактивных загрязне-

ний из помещений, эксплуатации реакторов, лабораторных

исследова-

ниях, использовании радиоактивных изотопов в лечебных целях.

Отходы высокого и частично среднего уровня активности соби-

раются в специальные сборники-контейнера и удаляются на пункты

захоронения, отходы низкого и частично среднего уровня активности

по специальной канализации направляются на очистные сооружения -

установки для обезвреживания.

Контейнера-сборники жидких радиоактвных отходов выпускают-

ся

различной емкости для отходов высокого и низкого уровня активо-

сти. Они имеют внешнюю стальную защитную оболочку; части, со-

прикасающиеся с высокоактивной жидкостью изготовлены из нержа-

веющей стали; в зависимости от емкости контейнера защитный слой

свинца составляет 15-30 см. Инертность по отношению к радиоактив-

ным веществам придают парафин, воск и другие соединения, нанесен

ные тонким слоем на поверхность с целью ее гидрофобизации. Все

контейнеры выполняются в виде герметических сосудов.

Радиоактивные изотопы, вступая в химические реакции с други-

ми веществами, всегда остаются радиоактивными. Поэтому дезактива-

ция поверхности может осуществляться путем удаления радиоактив-

ных загрязнений или за счет их естественного распада.

Различают следующие способы дезактивации:

физические (ваку-

умная обработка, обмывание струей воды, обработка водяным паром,

пескоструйная обработка, чистка щетками, обработка шлифовальными

383

средствами, обработка хорошо сорбируемыми веществами, удаление

покрытий); химические (обработка дезактивирующими растворами);

механические (отстаивание, фильтрование), физико-химические (дис-

тилляция, коагуляция, флотация, сорбция, ионный обмен, экстрагиро-

вание), электродиализ, выпаривание, биологические методы или соче-

тание перечисленных способов.

Особняком стоят методы перевода жидких отходов в твердые пу-

тем цементирования, включения в битум, асфальт или пластики

с по-

следующим захоронением.

Дезактивирующие растворы подразделяются на группы: щелоч-

ные окислительные, кислотные восстановительные, содержащие ком-

плексообразователи. Могут применяться 10 % растворы азотной, ли-

монной, щавелевой кислот, 2,5 % винная кислота, 0,003 М йодная ки-

слота, 10 % раствор щелочи; раствор, содержащий 3 % NaF и 20 %

HNO

. Используются смеси азотной кислоты с KMnO

и NaNO

. К де-

зактивирующим растворам добавляют поверхностно-активные или

комплексообразующие вещества.

При очистке стоков от радиоактивных изотопов способом осаж-

дения в очищаемую воду добавляют в достаточном количестве неак-

тивный изотоп того же элемента или другой элемент, являющийся изо-

аморфным с радиоактивными микрокомпонентами. Так, например,

удаляют радиоактивный J

131

, Sr

и Sr

. Метод называется еще соосаж-

дением.

Радиоактивные вещества, находящиеся в воде, способны образо-

вывать коллоиды, их удаление возможно при добавлении в воду коагу-

лянтов - солей алюминия или железа. Так извлекают из воды радиоак-

тивный Р

Способ ионного обмена является наиболее эффективным методом

очистки слабоактивных маломинерализованных вод, предварительно

освобожденных от растворенных органических веществ. Его рекомен-

дуется применять на небольших передвижных и индивидуальных ус-

тановках.

Извлечение из воды радиоизотопов сорбентами является одним из

самых распространенных методов ее дезактивации. В качестве сорбен-

тов используют активированный уголь, природные и

синтетические

цеолиты, бентонит, клиноптилолит, силикагель, древесина, целлюлоза,

торф, почвы и др.

Церий Се

144

и плутоний Pu

239

извлекают из воды сорбцией на ак-

тивированном угле с последующим осаждением. Эффективность про-

цесса 99 %. Стронций Sr

и Sr

можно извлечь методом ионного об-

мена.

384

Выпаривание (дистилляция) сточных вод, загрязненных радиоак-

тивными изотопами, производится в выпарных аппаратах обычных ти-

пов, но имеющих специальные устройства для очистки паро-газовой

смеси. При этом активность образующегося дистиллата на 4-6 поряд-

ков ниже, чем исходной воды.

Испробован метод вымораживания, который позволяет получить

высокий коэффициент очистки, хотя и имеет высокую стоимость.

При

совместном присутствии в воде радиоактивных и поверхно-

стно-активных веществ может быть использована пенная флотация,

при которой значительно сокращается время осветления. Она может

быть использована для предварительной очистки радиоактивно-

загрязненных сточных вод.

Электрохимические методы находят применение для удаления из

раствора некоторых продуктов деления урана в ионной форме.

Биологическая очистка используется

для обработки сточных вод,

содержащих небольшое количество радиоактивных веществ. Этот спо-

соб основан на том, что микроорганизмы, поглотившие радиоактивные

частицы, постепенно погибают и падают на дно водоема. В результате

образуется ил, в котором и концентрируются радиоактивные загрязне-

ния. Биологическую очистку лучше проводить в две ступени, сооруже-

ния должны быть полностью автоматизированы

и герметизированы.

Стоимость очистки радиоактивных сточных вод существенно за-

висит от ее производительности. Кроме того существует определенная

взаимосвязь между солесодержанием, удельной активностью сточных

вод, способом обезвреживания. При подземном захоронении основные

затраты падают на амортизационные отчисления, но при производи-

тельности более 15 тыс. м

/год наиболее экономичен метод подземного

захоронения. При сравнении процессов концентрирования и отвержде-

ния жидких радиоактивных отходов предпочтение должно быть отдано

битумированию, в том числе по сравнению с цементированием. Это

обусловлено меньшим объемом битумных блоков, большей химиче-

ской и механической стойкостью, упрощением хранилищ для битум-

ных блоков.

385

ЛИТЕРАТУРА К РАЗДЕЛУ I

1. Балабеков О.С., Балтабаев Л.Ш. Очистка газов в химической

промышленности. Процессы и аппараты. - М.: Химия, 1991. - 251 с.

2. Белоусов В.В. Теоретические основы процеессов газоочистки. -

М.: Металлургия, 1988. - 256 с.

3. Бретшнайдер Б., Курфюст И. Охрана воздушного бассейна от

загрязнений. - Л.: Химия, 1989. - 288 с.

4. Защита атмосферы от промышленных загрязнений. Справоч-

ник. /Под ред.

С.Калверта и Г.М.Инглунда, т.1-2. - М.: Металлургия,

1988. - 760 с.

5. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. - М.: Химия,

1984. - 592 с.

6. Кузнецов И.Е., Троицкая Т.М. Защита воздушного бассейна от

загрязнения вредными веществами. - М.: Химия, 1979. - 344 с.

7. Лукин В.Д., Курочкина М.И. Очистка вентиляционных выбро-

сов в химической промышленности. -

Л.: Химия, 1980. - 232 с.

8. ОНД-86. Методика расчета концентраций в атмосферном воз-

духе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. Л.:

Гидрометеоиздат, 1987. - 93 с.

9. Очистка промышленных газов от пыли /В.Н.Ужов,

А.Ю.Вальдберг, Б.И.Мягков. - М.: Химия, 1981. - 392 с.

10. Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха. - М.: Стройиздат,

1981. - 296 с.

11. Путилов А.В.,

Копреев А.А., Петрухин И.В. Охрана окру-

жающей среды. - М.: Химия, 1991. - 224 с.

12. Пылеулавливание в металлургии. Справочник /Под ред.

А.А.Гурвица. - М.: Металлургия, 1984. - 336 с.

13. Рамм В.М. Абсорбция газов. - М.: Химия, 1976. - 656 с.

14. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника

защиты окружающей среды. - М.: Химия, 1989. - 512 с.

15. Тищенко Н.Ф. Охрана атмосферного воздуха. Справочник. -

М.: Химия, 1991. - 368 с.

16. Федеральный закон “Об охране атмосферного воздуха”. - при-

нят Госдумой 2.04.99.

17. Штокман Е.А. Очистка воздуха. - М.: Изд-во АСВ, 1999. – 319 с.

18. Эльтерман В.М. Охрана воздушной среды на химических и

нефтехимических предприятиях. - М.: Химия, 1985. - 160 с.

386

ЛИТЕРАТУРА К РАЗДЕЛУ П

1. Алферова Л.А., Нечаев А.П. Замкнутые системы водного хо-

зяйства промышленных предприятий, комплексов и районов. - М.:

Стойиздат, 1984. - 272 с.

2. Берне Ф. Кордонье Ж. Водоочистка. - М.: Химия, 1997. - 288 с.

3. Беличенко Ю.П., Гордеев Л.С., Комиссаров Ю.А. Замкнутые

системы водообеспечения химических производств. М.:Химия,1996.-

272 с.

4. Беспамятнов Г.П., Кротов

Ю.А. Предельно допустимые кон-

центрации химических веществ в окружающей среде. Справочник. - Л.:

Химия, 1985. - 454 с.

5. Водный кодекс РФ. Принят Государственной думой 18.10.95.

6. Воронков Н.А. Экология общая, социальная, прикладная. - М.:

Агар, 1999. - 424 с.

7. Водоотводящие системы промышленных предприятий

/С.В.Яковлев, Я.А.Карелин, Ю.М.Ласков, Ю.В.Воронов. - М.: Строй

издат, 1990. - 511 с.

8. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды:

справочные материалы. Под ред. Т.В.Гусевой. - М.: Социально-

Экологический Союз, 2000. - 148 с.

9. Киевский М.И., Евстратов В.Н., Ратманов А.Г. Безотходные

технологические схемы химических производств. - Киев.: Техника,

1987.-121 с.

10. Канализация населенных мест и промышленных предприятий:

Справочник проектировщика /Под ред. В.Н.

Самохина. - М.: Стройиз-

дат, 1981. - 639 с.

11. Кульский Л.А., Строкач П.П. Технология очистки природных

вод. - Киев: Вища школа. - 1986. - 352 с.

12. Ласков Ю.М., Воронов В.В., Калицун В.И. Примеры расчетов

канализационных сооружений. - М.: Стройиздат, 1987. - 255 с.

13. Николадзе Г.И. Технология очистки природных вод. - М.:

Высш. шк., 1987. - 479 с.

14. Очистка природных и

сточных вод: Справочник. - М.: Высш.

шк., 1994. - 336 с.

15. Очистка производственных сточных вод /С.В.Яковлев,

Я.А.Карелин, Ю.М.Ласков, Ю.В.Воронов.- М.: Стройиздат,1985.-335 с.

16. Пушкарев В.В., Трофимов Д.И. Физико-химические особен-

ности очистки сточных вод от ПАВ. - М.: Химия, 1975. - 144 с.

17. Проскуряков В.А., Шмидт Л

.И. Очистка сточных вод в хими-

ческой промышленности. - Л.: Химия, 1977. - 464 с.

387

18. Проектирование сооружений для очистки сточных вод: Спра-

вочное пособие к СНиП. - М.: Стройиздат, 1990. - 192 с.

19. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей сре-

ды в России. Учебное и справочное пособие, - М.: Финансы и стати-

стика, 1999. - 672 с.

20. Родионов А.И., Кузнецов Ю.П., Зенков В.В. Оборудование и

сооружения для

защиты от промышленных выбросов. - М.: Химия,

1985. - 352 с.

21. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника

защиты окружающей среды. - М.: Химия. - 1989. - 512 с.

22. Роев Г.А., Юфин В.В. Очистка сточных вод и вторчное ис-

пользование нефтепродуктов. - М.: Недра, 1987. - 224 с.

23. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от

загрязнения

. - М.: 1988. - 69 с.

24. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. - М.: Стройиздат, 1985.-

136 с.

25. СНиП 2.04.03-85. Канализация. М.: Стройиздат, 1986. - 72 с.

26. СанПиН 2.1.4.559-96. Питьевая вода. Гигиенические требова-

ния к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабже-

ния. Контроль качества. - М.: Госкомсанэпиднадзор России,1996.-111 с.

27. Укрупненные нормы водопотребления и водоотведения для

различных отраслей промышленности. - М.: Стройиздат, 1982. - 528 с.

28. Фрог Б.Н.,

Левченко А.П. Водоподготовка. - М.: Изд. МГУ,

1996. - 680 с.

29. Хоникевич А.А. Очистка радиоактивно-загрязненных сточных

вод. - М.: Атомиздат, 1974. - 312 с.

30. Яковлев С.В., Ласков Ю.М. Канализация. - М.: Стройиздат,

1987. - 319 с.

388

Издание подготовлено к печати на кафедре

химической техники и инженерной экологии

АлтГТУ им. И.И. Ползунова

Компьютерный набор В.А. Батенкова

Компьютерная верстка и дизайн Т.Г. Шарикова

Компьютерная графика Е.М. Блинов

г. Барнаул, пер. Некрасова, 64, (3852) 24-55-19