Метою роботи є наукове обґрунтування і розроблення ресурсозберігаючих технологій перероблення золошлакошламових відходів у нові ефективні матеріали та вдосконалення методів і устаткування з очищення стічних вод, вуглеводнів, викідних газів, що підвищить рівень екологічної безпеки промислового об'єкта. Для досягнення мети необхідно: - запропонувати методику розрахунку загального показника екологічної безпеки промислових об'єктів з врахуванням основних чинників забруднення довкілля та діяльності підприємств (об'єктів), регіону; - проаналізувати основні чинники техногенного забруднення довкілля регіону та відомі методи утилізації золошлаків ТЕС, шламів водоочищення і розробити нові напрямки їх перероблення ; - розробити науково-обгрунтовані ефективні технологічні схеми процесів перероблення золошлаків ТЕС, шламів водоочищення у нові вуглецевомінеральні матеріали (ВММ), будівельні теплоізоляційні матеріали (БТМ) і встановити оптимальні параметри їх реалізації; - дослідити та вдосконалити технології, устаткування очищення стічних вод методом фільтрації через ВММ від механічних домішок, сульфідних сполук та нафтопродуктів; - встановити активність ВММ у процесах очищення промислових викидних газів від CO і H2S та вуглеводневих фракцій від сполук Сульфуру; - провести випробовування розроблених технологій на пілотних, дослідно-промислових установках, перевірити оптимальність встановлених параметрів запропонованих процесів та оцінити їх екологічну і економічну ефективність. ЗМІСТ ВСТУП 8 РОЗДІЛ 1 СТАН ЕКОЛОГІЧНОЇ І ТЕХНОГЕННОЇ БЕЗПЕКИ ПРИКАРПАТТЯ 16 ТА НАПРЯМКИ її ПІДВИЩЕННЯ 1.1. Екологічна безпека і техногенне забруднення довкілля 1 8 1.1.1. Аналіз і наукові аспекти визначення показника екологічної безпеки 22 1.1 ^.Характеристика природно- екологічної безпеки Прикарпаття 27 1.2.Основні чинники техногенного забруднення довкілля регіону 28 1.2.1.Забруднення атмосфери викидними газами об'єктів Прикарпаття 29 1.2.2.Чинники та об'єкти забруднення водних ресурсів регіону 31 1.2.3. Характеристика і вплив золошлаків ТЕС та шламів водоочищення об'єктів Прикарпаття на довкілля 37 1.3. Методи перетворення техногенної сировини (ТС) 46 1.3.1. Утилізація відходів гірничоенергетичних (НГДУ, ТЕС) об'єктів 47 1.3.2. Перероблення шламів гальванічних і нафтохімічних виробництв 50 1.4. Методи та засоби водогазо-очищення 55 1.4.1. Методи і матеріали очищення стічних вод різних галузей 56 1.4.2 Водоочисні споруди і устаткування очищення стічних вод 61 1.4.3. Технології та матеріали з очищення природних і викидних газів. 65 1.4.4.Засади технологій отримання пористих матеріалів та їх характеристика 68 1.4.5. Теоретичні засади сорбції компонентів із газоводних середовищ пористими матеріалами. 71 1.5. Висновки до розділу 1 та завдання досліджень 74 РОЗДІЛ 2 МЕТОДОЛОГІЯ ОЦІНКИ РІВНЯ ЕКОЛОГІЧНОЇ БЕЗПЕКИ І МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ ЗМЕНШЕННЯ ЗАБРУДНЕНЬ ДОВКІЛЛЯ 76 2.1 .Методика розрахунку показника екологічної безпеки об'єкта 78 2.2.Технологічні засади зменшення техногенних забруднень 81 2.3. Методики високо- і низькотемпературної переробки ТС та досліджень нових матеріалів 87 2.4. Методики визначення вмісту шкідливих компонентів і дослідження очищення стічних забруднених вод 89 2.5. Методики очищення забруднених газів та вуглеводневих фракцій. 92 2.6. Висновки до розділу 2 94 РОЗДІЛ З х НАУКОВІ ЗАСАДИ І ЕКСПЕРЕМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕХНОЛОГІЙ ПЕРЕТВОРЕННЯ ЗОЛОШЛАКІВ ТЕС ТА ШЛАМІВ 95 ВОДООЧИЩЕННЯ У НОВІ МАТЕРІАЛИ 3.1. Теоретичні аспекти технологій утворення пористих матеріалів 95 3.1.1. Експериментальні дослідження поризації ВММ 99 3.2. Технології високотемпературного перетворення шлаку ТЕС і шламів водоочищення у пористі вуглецевомінеральні матеріали (ВММ) 103 3.2.1. Перероблення шлаку ТЕС і шламів гальваніки 104 3.2.2 Склад сировинної шихти шлаку ТЕС з шламом НПЗ 112 3.2.3.Метод перероблення шлаку ТЕС і шламу ЦПК 116 3.3. Дослідження показників ВММ і їх властивостей 122 3.3.1 Вплив термообробки на структуру утворених ВММ 123 3.3.2. Дослідження розчинності гранул ВММ у водних середовищах 132 3.4. Основні схеми і параметри технології утворення ВММ 134 3.5. Методи низькотемпературної утилізації золошлаку і водоочищення 137 3.5.1 Утилізація золошлаку і шламів водоочищення промислових об'єктів 139 3.5.2 Дослідження переробки золи ТЕС і шламу водоочищення ЦПК 142 3.5.3. Вплив складу шихти та параметрів на властивості матеріалів 144 3.5.4 Методи перероблення золи ТЕС та шламу водоочищення ЦПК 147 3.5.5 Дослідження впливу техногенних додатків на утилізацію шламу очистки стоків бурових установок 153 3.6. Висновки до розділу 3 156 РОЗДІЛ 4 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ З ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД КОНТАКТУВАННЯМ З ВММ 157 4.1. Теоретичні аспекти і експериментальні дослідження очищення стічних вод гірничоенергетичних і нафтохімічних об'єктів 158 4.1.1. Експериментальне очищення стічних вод НГДУ 159 4.1.2. Дослідження очистки стічних вод нафтопереробного заводу (НПЗ) 164 4.1.3. Очищення стічних вод забруднених вуглеводнями з участю ВММ 169 4.1.4.Попередня очистка фільтрацією через ВММ комунальних стоків 172 4.1.5. Очищення хромвмісних стічних вод шкірпереробних об'єктів 180 4.1.6. Дослідження очистки стічних вод ЦПК 1 82 4.1.7. 4.2.Висновки до розділу 4 189 РОЗДІЛ 5 ТЕОРЕТИЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ І ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ВДОСКОНАЛЕННЯ УСТАТКУВАННЯ З ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД ЗА УЧАСТЮ ВММ 190 5.1. Теоретичні та експериментальні дослідження елементів устаткування з очищення стічних вод через ВММ 190 5.1.1 Дослідження впливу кута нахилу похилих площин на відділення забруднюючих компонентів у тонкошарових відстійниках. 191 5.1.2. Удосконалення конструкції тонкошарового відстійника 198 5.2. Теоретичні і експериментальні дослідження відділення забруднюючих компонентів у фільтрі 203 5.2.1.Нові конструктивні елементи фільтра-адсорбера 210 5.2.2.Математична модель процесу відділення забруднюючих компонентів 213 методом фільтрації через ВММ 5.2.3. Універсальна установка очистки стічних вод та переробки осаду 219 5.2.4. Вплив удосконаленного устаткування очищення стічних вод на гідросферний фактор екологічної безпеки 222 5.3.Висновки до розділу 5 224 РОЗДІЛ 6 НАУКОВІ АСПЕКТИ ОЧИЩЕННЯ ВІДХІДНИХ ГАЗІВ І 225 ВУГЛЕВОДНЕВИХ ФРАКЦІЙ З УЧАСТЮ ВММ 6.1. Теоретичні аспекти очищення забруднених газоподібних середовищ твердими матеріалами 225 6.2. Експериментальні дослідження активності ВММ в окисленні карбон (II) оксиду на феритних матеріалах 226 6.3. Вплив феритів ВММ на очищення вуглеводневого газу від сульфідів 229 6.4- Перетворення вуглеводнів на ВММ 231 6.5 Дослідження зменшення сульфур сполук у вуглеводневій фракції фільтрацією через ВММ 237 6.6. Вплив дрібнодисперсних ВММ на вміст шкідливих компонентів у 239 викидних газах в атмосферу при окисненні вуглеводнів 6.7.Висновки до розділу 6 243 РОЗДІЛ 7 ПРОМИСЛОВА АПРОБАЦІЯ РОЗРОБЛЕНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І УСТАТКУВАННЯ ТА ЇХ ВПЛИВ НА ЕКОЛОГІЧНУ БЕЗПЕКУ, ЕКОНОМІЧНУ ЕФЕКТИВНІСТЬ ОБ'ЄКТІВ 244 7.1 .Апробаційне промислове випробовування технології утворення ВММ 244 7.2. Екологічні розрахунки розсіювання в атмосферу шкідливих компонентів в новій технології одержання ВММ 248 7.3.Екологічна ефективність розроблених методів перетворення ТС 254 7.3.1. Вплив методів утилізації золошлаку ТЕС на ІПЕБО 254 7.3.2. Вплив нових методів і устаткування водоочищення НПЗ на ІПЕБО 256 7.4.Економічна ефективність розроблених методів і устаткування 261 7.4.1. Ефективність методу утилізації золошлаку ТЕС і шламів 262 водоочищення 7.4.2 Ефективність очищення стічних вод ВАТ "Укрнафта" і "Плай" 265 7.4.3. Вплив удосконаленного устаткування на економічну ефективність 266 водоочищення стоків НПЗ 7.5.Висновки до розділу 7 268 ВИСНОВКИ 269 ЛІТЕРАТУРА 272 ДОДАТКИ 307