Анатолий Дементьев, Виктор Рогалев, Николай Мочалов, Виктор Наяшков, Александр Федоров

    Взаимодействие человека и природы с развитием цивилизации возрастает и усложняется. На современном этапе оно характеризуется усиленным целенаправленным давлением общества на природу, которое обусловлено ростом численности населения, вовлечения в процесс производства почти всех природных ресурсов и т.д. Считается, что сейчас большая часть окружающей человека среды несет на себе следы производственной деятельности. Трудно найти на земле уголок природы, даже в Антарктиде, не подверженный воздействию человека.
    Природа, в любой степени измененная, влияет на человека как на биологический вид и, следовательно, на будущее развитие общества в целом. Производственная деятельность приводит к изменению естественных природных условий. При этом не всегда учитывается одна из главных потребностей человека – здоровье. Упускается из виду то, что природа влияет на физическое и психическое состояние человека, что изменение естественных условий отражается на здоровье не только нашего, но и будущих поколений.

Члены Кольчугинского филиала МАНЭБ (слева): В.Е. Наяшков, А.В. Федоров, Н.А. Мочалов, А.Е. Шиманаев, Л.Н. Колупаев

    Человек живет и трудится в различных природных условиях только благодаря тому, что поддерживает или, используя определенные средства защиты, создает вокруг себя среду, подобную той, в которой проходила его эволюция. Р. Дюбо полагает, что человек сегодня обладает той же приспособляемостью, что и в каменном веке, т. е. адаптационные способности организма не изменились, просто им оказывают поддержку социально-экономические факторы. Расхожее мнение, будто человек может жить в любых условиях, в любой среде, неправомерно. Можно лишь в определенной степени привыкнуть и к загрязнению окружающей среды, и к воздействию, вызывающему отрицательные эмоции. Но в конечном итоге физическое и психическое перенапряжение приводит к различным хроническим расстройствам.
    Человечество стало остро воспринимать ухудшение качества среды своего обитания. Хотя некоторые изменения в окружающей природе происходят уже в течение многих десятилетий, сейчас они, видимо, достигли критического предела. Общественное мнение требует, пока еще не поздно, незамедлительных и решительных мер для защиты среды обитания.
    В последние годы ученые, государственные деятели, публицисты высказывают беспокойство, связанное с последствиями вмешательства человека в природные процессы, в результате чего многие явления приобретают характер катастроф. Это, например, возрастающий недостаток доброкачественной пресной воды, исчезновение многих видов животных и растений, загрязнение воды, почвы и воздуха. Не случайно академик П.Л. Капица среди трех главных проблем современности назвал "экологическую, связанную с биологическим равновесием человека с живой природой при глобальном загрязнении окружающей среды".
    Загрязнение природы, вызванное производством, усилением урбанизации, увеличением населения на земле и другими факторами, носит планетарный характер, несмотря на некоторые меры по его предотвращению. В этом плане Р. Дюбо определил процесс развития цивилизации как "переход от дикого места к мусорной яме".
    Производительные силы и потребление материальных ресурсов достигли такого уровня, что на фоне стремительного развития науки, техники, технологии и организации производства все более явственно вырисовываются черты ограничений и трудностей, проистекающих из того простого обстоятельства, что возможности окружающей нас среды небеспредельны. Все ее компоненты тесно связаны между собой, и все они в той или иной степени подвергаются загрязнению.
    Среди комплекса факторов, характеризующих состояние атмосферы, для человека имеет значение качественный и количественный состав воздуха, которым он дышит. В последнее десятилетие отмечается некоторое изменение газового состава атмосферы. Концентрация некоторых ее постоянных компонентов теперь иная. В воздухе появились новые вещества. Все это связано с выбросами токсичных веществ. Академик Ф.Ф. Эрисман писал, что изменение химического состава и физических свойств воздуха легко может нарушить развитие организма и его физиологическое состояние.
    Международное сообщество справедливо рассматривает проблему охраны окружающей среды в числе важнейших, наряду с продовольственной и энергетической.
    Особенно остро стоит вопрос о защите воздушного бассейна. Как правило, токсины в газообразной мелкодисперсной аэрозольной форме выбрасываются в верхние слои атмосферы без обезвреживания, разносятся воздушными потоками на значительные расстояния, загрязняя при этом гидросферу и литосферу. Крупномасштабными источниками этого являются предприятия химической и нефтеперерабатывающей промышленности, цветной и черной металлургии, тепловые электростанции, автотранспорт и т.д.
    Пагубное влияние загрязненная атмосфера оказывает на состояние фауны и флоры. Вредные вещества, находящиеся в воздухе, ускоряют процесс коррозии металлов, приводят к преждевременному обветшанию фасадов зданий, потере красками защитных свойств, разрушению уникальных памятников культуры. Вследствие загрязнения атмосферы государства несут экономический ущерб, исчисляемый значительными суммами. Так, по данным различных научных организаций, в Японии ущерб оценивается в 700 млрд. йен в год, в Бельгии в расчете на одного жителя в среднем 1500 франков, в США экономические потери составили 1,5 млрд. долл. в год, в Великобритании – 1,4 млрд. фунтов стерлингов.
    Необходимо, однако, заметить, что не все потери могут быть оценены непосредственно. Так, случаи заболевания и смертности людей, вызываемые атмосферными загрязнениями, связанные с этим физические и моральные потери практически непереводимы в денежные единицы.
    Промышленно развитые страны постоянно увеличивают затраты на возмещение ущерба, причиняемого окружающей среде выбросами в атмосферу токсичных газообразных веществ и мелкодисперсного аэрозоля. Это придало проблеме охраны воздуха, кроме социальной, также и экономическую направленность.

Служба радиационного контроля постоянно проводит анализ сырья, поступающего на предприятие

    Наибольшей степенью загрязнения атмосферы отличаются промышленные центры. Однако наблюдения показывают, что воздушный бассейн на всей планете оказывается зараженным в пределах тропосферы из-за циркуляции потоков.
    По данным различных исследователей, в атмосферу Земли за год выбрасывается более 2 млрд. т окиси углерода, более 50 млн. т углеводородов, около 146 млн. т двуокиси серы, 250 млн. т аэрозолей различного химического состава и т.д. Наблюдается тенденция к уменьшению содержания в атмосфере свободного кислорода и увеличению концентрации двуокиси углерода.
    Таким образом, охрана окружающей среды в целом и атмосферы в частности приобретает первостепенное значение не только для промышленно развитых государств, но и для всех остальных. Любые практические шаги, предпринимаемые энтузиастами в этом направлении, приведут в конечном счете к оздоровлению среды обитания человека.

Радиационный контроль готовой продукции

    В качестве примера расскажем о творческом сотрудничестве науки и производства в ОАО "Кольчугцветмет". Работы здесь выполняются под патронажем Международной академии наук экологии, безопасности человека и природы (МАНЭБ).
    МАНЭБ создана 26 декабря 1995 года как общественная организация, объединившая ученых и специалистов всех стран мира для эффективного решения как глобальных экологических проблем, так и оперативных практических задач сегодняшнего дня. Организаторами МАНЭБ стали Минатом РФ, Госатомнадзор РФ, Госгортехнадзор РФ, ведущие ученые Санкт-Петербурга, Москвы, Алтая, Украины, Германии, США, Чехии, другие организации и специалисты, занимающиеся проблемами экологии и защиты окружающей среды (табл. 1).

    Академия представлена учеными с мировой известностью – это академики РАН, лауреаты Ленинской и Государственной премий, заслуженные деятели науки РФ, заслуженные изобретатели РФ, заслуженные экологи РФ, президенты общепризнанных российских и международных академий. В настоящее время в МАНЭБ состоит более 1500 человек.

Во Владимирское губернское правление от Юрьевского Уездного Полицейского Управления РАПОРТ     Вследствие предписания Владимирского Губернского Правления от 4 сентября сего года за ь 1203 Полицейское Управление честь имеет донести, что по собранным достоверным сведениям фабрика купца Кольчугина, как известно Управлению, находится в Юрьевском уезде Давыдовской волости в 23 верстах от Юрьева и в 45-ти от г. Покрова, в одной версте от села Васильевского, в 2-х верстах от деревни Зайковой и в 3-х верстах от деревни Литвиновой, по ту сторону реки Пекша, при речке, называемой Белая. Кругом фабрики лес и земля принадлежит купцу Кольчугину по запродажной записи, сделанной им, Кольчугиным, с Г-жею Митковской. В окружности этой фабрики лес, луга и поля. Фабрика состоит из следующих строений: главный корпус, в котором заключается паровая и приводы для листопрокатных листов, при нем каменная пристройка для паровых котлов, которые же испробованы Губернским Владимирским механиком, два здания, в которых помещаются горны для плавки меди, три здания для отжигательных печей и одно здание для осветления латуни - это последнее здание стоит на воде. Кроме же помянутых зданий, постройки для помещения приказчиков и рабочих. Означенная фабрика принадлежала первоначально купцу Соловьеву, который в ней производил политурную бумагу, в настоящее же время будут с некоторыми изменениями производиться купцом Кольчугиным не капсюли, а только латунь для капсюлей и формы или патроны капсюльные, начиняться же горючими веществами эти патроны означенной фабрики не будут, а поэтому вреда в техническом отношении и опасности не предстоит, для воды и воздуха вреда нет никакого, потому что в воду положительно по предполагаемому производству означенной фабрики ничего не спускается, равно не может причинить вреда для соседних жителей, потому что селения, как выше сказано, отстоят от фабрики на значительное пространство. Означенная фабрика, купленная Московским купцом Кольчугиным у Юрьевского купца Соловьева, чертежей и планов не имеет и, будучи выстроена купцом Соловьевым для бумагополитурного производства и действующая парами, будет так же действовать парами, производя латунь и капсюльные формы, при способности к этому производству прибавкою некоторых необходимых построек и некоторым во оных постройках изменением по новому назначению дела.         Уездный исправник ( подпись )         9798         Сентября 24 дня 1871 года Владимирский облгосархив. Ф. Владимирское Губернское Правление. Строит. отдел. Д. 7 1871 года.

    В академии работают основные научные секции: инженерной экологии, окружающей среды и здоровья, радиационной безопасности, образования и культуры, экономики и права, горно-металлургическая, военной экологии, чрезвычайных ситуаций, охраны труда и безопасности жизни, духовного возрождения.
    В состав академии входят:
    – иностранные филиалы в Великобритании, США, Германии, Израиле, Греции, Китае, Чехии, Украине и государствах Средней Азии;
    – филиалы: Сосновоборский, Кольчугинский.
    Общественная организация МАНЭБ является добровольным сообществом, созданным в результате объединения граждан и юридических лиц на основе общности интересов в области экологии и безопасности человека и природы. Возглавляет академию ее президент – Виктор Анатольевич Рогалев, доктор технических наук, профессор.
    Благодаря тесной связи со специалистами ОАО "Кольчугцветмет", при их поддержке создан филиал МАНЭБ в городе Кольчугине. Филиал возглавил заместитель главного инженера, начальник экологического центра завода А.В. Федоров.
    Кольчугинский филиал МАНЭБ ставит своей целью проведение исследований, использование достижений научно-технического прогресса для защиты жизни и здоровья людей, оздоровление производственной и окружающей среды.
    Развитие работ Кольчугинского филиала МАНЭБ предусматривается по следующим секциям:
    – горно-металлургическая,
    – инженерная экология,
    – окружающая среда и здоровье,
    – образование и культура,
    – охрана труда и безопасность жизни,
    – радиационная безопасность,
    – экономика и право.
    В Кольчугинском филиале состоят два действительных члена МАНЭБ – генеральный директор ОАО "Кольчугцветмет", доктор технических наук Н.А. Мочалов и заместитель директора московского представительства "Кольчугцветмета" по науке, доктор технических наук В.Н. Шохин, а также 9 членов-корреспондентов: А.Е. Шиманаев, В.Е. Наяшков, Л.Н. Колупаев, А.В. Федоров, В.Ю. Карасев, В.О. Миронов, представляющие ОАО "Кольчугцветмет"; В.В. Швецов и В.А. Брюханов из комитета охраны окружающей среды Владимирской области, С.А. Алексеев, начальник управления природопользования Владимирской области.
    Только объединение усилий, привлечение широких масс к решению экологических проблем позволят реализовать требования законов, добиться экологически безопасного производства на предприятии и в регионе. В Кольчугине будут внедряться только безопасные технологии.

Служба экоаналитического контроля ведет испытания отобранных прод

    В последние годы в России принят ряд законов, направленных на защиту окружающей среды:
    "Об охране окружающей природной среды" (1992 г.);
    "О радиационной безопасности населения" (1995 г.);
    "Водный кодекс РФ" (1995 г.);
    "О безопасности гидротехнических сооружений" (1997 г.);
    "Об отходах производства и потребления" (1998 г.);
    "О лицензировании отдельных видов деятельности" (1998 г.);
    "О плате за пользование водными объектами" (1998 г.);
    "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" (1999 г.).
    ОАО "Кольчугцветмет" видит свою роль в выполнении этих законов в тесном взаимодействии с наукой, в проведении обстоятельных исследований.
    В прошлом году на заседании правления акционерного общества "Кольчугцветмет" под руководством генерального директора Н.А. Мочалова принято решение о создании на заводе экологического центра. В него объединены все подразделения, в той или иной степени связанные с экологией, охраной окружающей среды, радиационной безопасностью. Структурная схема экологического центра представлена в табл. 2.
    Экологический центр осуществляет организацию работ по обеспечению экологической и радиационной безопасности на предприятии, способствует освоению и внедрению новых разработок в области природоохранной деятельности. Центр проводит свою работу в тесном взаимодействии с комитетами охраны окружающей среды, природных ресурсов, с управлением природопользования, Госатомнадзором, центром санэпиднадзора, главным управлением ГО и ЧС области.

    В течение 1999 года осуществлялось техническое перевооружение экологического центра. Современные приборы и оборудование позволяют проводить достоверные испытания в области эколого-аналитического и радиационного контроля, на что получены лицензии.
    С 1999 года в "Кольчугцветмете" развернута программа разработок и исследований фильтрующих тканей ОАО "Судогодское стекловолокно". На предприятии проводилась отработка технологии очистки токсичных газов с использованием базальтовых тканей, подбор и исследование материалов, используемых в качестве фильтров при газоочистке в плавильном производстве. Опробовано четыре вида стекловолокнистой ткани с фторопластовой и графитовой пропитками. Результаты испытаний показали их повышенную устойчивость к высокотемпературному режиму работы, чего не хватало применяемым в последнее время другим типам фильтрующих тканей.

Электрозарядная кассета

    В настоящее время заканчиваются совместные испытания ученых Военного университета радиационной, химической и биологической защиты, специалистов ООО "РБ-Спектр" и ОАО "Кольчугцветмет". Проверяются защитные свойства материалов ОАО "Судогодское стекловолокно" при воздействии ионизирующего излучения. По результатам испытаний будут представлены предложения по практическому применению испытываемых материалов. Но уже сейчас можно сказать, что отдельные виды тканей могут быть использованы для изготовления упаковочного материала, используемого при перевозке и временном хранении радиоактивных отходов. Эти исследования позволяют сэкономить миллионы рублей на транспортировке радиоактивных отходов в места захоронения.
    Специалисты ОАО "Кольчугцветмет" совместно с работниками кафедры дозиметрии проводят необходимые измерения в ВУ РХБЗ с использованием прибора МКС-01Р. В качестве источников ионизирующих излучений использовались:
    – в a-источниках – радионуклид Ри-239 с энергией a-частиц 5МэВ;
    – в b-источниках – радионуклид Sr 90 + Y-90 с максимальной энергией b-частиц 2,27 МэВ.
    Данные источники излучения выбраны не случайно: энергия этих радионуклидов примерно соответствует максимальным энергиям a- и b-частиц, которые могут иметь место в случае радиоактивных отходов.

Традиционные способы обезвреживания воздушных потоков от токсичных веществ (сорбционное и окислительное) в силу ряда факторов не нашли промышленного воплощения в крупнотоннажном производстве. Это обстоятельство требует научных поисков с целью разработки эффективных, простых и экономически рентабельных способов и средств защиты атмосферного воздуха от токсичных веществ.
    На наш взгляд, одним из перспективных направлений поиска и разработки эффективного метода обезвреживания газовоздушных потоков от токсичных веществ является исследование возможности прямого использования энергии электрического тока в активизации физико-химических процессов. Для этого могут применяться различные виды газового разряда. Поскольку процесс должен проводиться при давлении, близком к атмосферному, в принципе речь может идти о тлеющем, дуговом, плазмотронном, несамостоятельном, искровом, коронном и барьерном разрядах. Каждый из них обладает своими индивидуальными особенностями, затрудняющими его использование для решения поставленных задач. Так, применение тлеющего разряда при атмосферном давлении требует криогенного охлаждения катода, несамостоятельные разряды нуждаются в дорогостоящих специальных устройствах для внешней ионизации (высоковольтные электронные пучки с энергией ~50 кэВ, вызывающие рентгеновское излучение, радиоактивные препараты и др.), осаждение диэлектрика на электродах (например, серы) затрудняет применение разрядов постоянного тока с металлическими электродами. Список трудностей можно продолжать, однако есть два обстоятельства, явным образом выделяющие среди прочих барьерный разряд.
    1. При высоком давлении целый ряд интересующих нас плазмохимических реакций наиболее эффективно протекает в области плазмы, прилегающей к ограничивающим разряд стенкам поверхностей. Именно в приповерхностном слое гетерогенная реакция осаждения может быть основным каналом гибели атомов, рождающихся при диссоциации молекул электронным ударом в объеме плазмы. На больших расстояниях от границ плазма – твердое тело объемная диссоциация может уравновешиваться объемной же ассоциацией.

Разрядный блок

    2. С другой стороны, сам процесс осаждения вещества на стенках и электродах изменяет условия протекания газового разряда. Для получения стабильного, длительно работающего плазмохимического реактора необходимо, чтобы процесс осаждения минимально влиял на протекание тока. С этой точки зрения применение низкотемпературной плазмы барьерного разряда представляется наиболее перспективным.
    Низкотемпературная плазма барьерного разряда звуковой частоты является неравновесной плазмохимической системой, в которой наличие "активных центров" стимулирует химические процессы, невозможные при обычных условиях. Низкая же поступательная температура газа позволяет тормозить обратные реакции и создает устойчивость веществ, образованных в плазме.
    Формирование низкотемпературной плазмы барьерного разряда звуковой частоты происходит следующим образом. К токопроводящим электродам 1 (рис. 1), один из которых (или оба) покрыт диэлектриком 2, разделенных воздушным промежутком, подводится высокое напряжение повышенной частоты. Происходит поляризация диэлектрика, и к воздушному промежутку оказывается приложена некоторая разность потенциалов. При достижении критического значения происходит пробой воздушного промежутка с образованием большого количества микроразрядов 3. Диэлектрик ограничивает ток в цепи и предотвращает формирование электрического разряда дуговой формы.
    Таким образом, многообразие элементарных процессов в низкотемпературной плазме барьерного разряда стимулирует различного рода физико-химические превращения сложных молекул, которые в обычных условиях не наблюдаются, и открывает широкие возможности для практического использования низкотемпературной плазмы при разработке средств защиты атмосферного воздуха от токсичных веществ.
    Нетрадиционный подход в исследованиях по разработке средств защиты среды обитания человека от токсичных веществ позволил разработать способ и обезвреживающее устройство с применением физического метода разрушения и окисления токсичных веществ.
    Многочисленные лабораторные исследования с различными газообразными токсичными веществами (некоторые из них представлены в табл. 3, 4) и эксперименты на предприятиях (например, табл. 5) показали правильность выбранного "инструмента" разрушения и окисления токсичных молекул и применения его в промышленных условиях.

    В основе работы устройства лежит воздействие низкотемпературной плазмы барьерного разряда звуковой частоты (НТП БРЗЧ) на токсичные вещества.
    Выполненный комплекс лабораторных исследований с различными токсичными веществами позволил разработать блок-схему модуля обезвреживающего электроразрядного устройства (рис. 2). Конструктивно обезвреживающее устройство оформляется в виде трех блоков: источник питания, разрядный блок и каталитический блок (если он необходим). Режим работы устройства контролируется рядом приборов. Источник питания включает в себя тиристорный преобразователь частоты и высоковольтный высокочастотный трансформатор. Преобразователь частоты преобразует промышленный ток частотой 50 Гц в ток частотой 1 – 20 кГц. Повышение частоты тока необходимо для создания более однородной структуры разряда и увеличения эффективности разрушения токсичных веществ. Высоковольтный трансформатор необходим в силу специфики формирования и существования НТП БРЗЧ.

    Формирование НТП БРЗЧ осуществляется в специальном разрядном блоке системой плоских идентичных электроразрядных кассет, один из вариантов которой представлен на рис. 3, количество кассет определяется из экспериментальных данных в зависимости от природы токсичного вещества и объемной скорости газовоздушного потока. Разрядный блок (с системой электроразрядных кассет) монтируется в виде секции вентиляционного канала (рис. 4).
    Каталитический блок служит для увеличения эффективности обезвреживания устройства в целом и разложения озона, который образуется при любой форме разряда в атмосферном воздухе.
    На Кольчугинском заводе по обработке цветных металлов, как, впрочем, и на любом предприятии, существует проблема обезвреживания вентиляционных выбросов от углеводородов и мелкодисперсного аэрозоля цветных металлов, выбрасываемых в атмосферу, от плавильных печей.
    Анализ применяемых на производстве способов и технологических схем обезвреживания вентиляционных выбросов от токсичных веществ в газообразной и аэрозольной фазах показывает, что для решения конкретной задачи на заводе хороший эффект может дать применение в комбинации двух способов. Это – улавливание аэрозолей цветных металлов рукавными фильтрами с воздействием на вентиляционный поток низкотемпературной плазмы барьерного разряда звуковой частоты.

В Военном университете радиационной, химической и биологической защиты

    Рукавные фильтры довольно хорошо улавливают из вентиляционного потока мелкие частицы металлов до определенного диаметра. Однако при диаметрах частиц менее 1 мкм эффективность рукавных фильтров снижается вследствие проскоков. Кроме того, токсичные вещества в газообразной фазе (в нашем случае углеводороды) проходят без задержек через фильтровальную ткань.
    Напротив, низкотемпературная плазма барьерного разряда звуковой частоты эффективно "разрушает" и окисляет газообразные молекулы с одновременным удалением из воздушного потока мелкодисперсного аэрозоля (частиц с диаметром менее 1 мкм). Удаление мелкодисперсного аэрозоля из воздушного потока происходит вследствие приобретения им положительного электрического заряда достаточной величины при контакте с низкотемпературной плазмой барьерного разряда звуковой частоты.
    Положительную зарядку аэрозольных частиц в низкотемпературной плазме барьерного разряда звуковой частоты можно объяснить, основываясь на качественных представлениях об элементарных процессах электрических разрядов в газах. Низкотемпературная плазма барьерного разряда представляет собой совокупность множества микроскопических разрядов малой длительности, возникающих в различных участках межэлектродного пространства. Эти микроразряды инициируются электронами, которые при движении от катода к аноду вызывают лавинообразные процессы ионизации в локальных областях межэлектродного пространства. При этом электроны из-за своей высокой подвижности быстрее покидают область ионизации, чем менее подвижные ионы, и последние образуют пространственный положительный заряд. Наличие этого пространственного заряда и вызывает эффект положительной зарядки аэрозольных частиц.
    Выполненный комплекс лабораторных экспериментов с аэрозольными частицами различной химической природы с дисперсностью от 50 мкм до 0,25 мкм показал высокую эффективность воздействия низкотемпературной плазмы, зависящую как от электрических параметров и времени контакта, так и конструктивных особенностей электроразрядных ячеек.
    Необходимо заметить, что все интересные в практическом смысле результаты были получены в лабораторных условиях с модельными смесями. При переходе к обезвреживанию "реальных объектов", как правило, необходима дополнительная информация, позволяющая грамотно и с наименьшими экономическими затратами разработать основные конструктивные элементы обезвреживающего устройства. С этой целью и для сокращения сроков разработки опытно-промышленной установки было принято решение провести ряд экспериментов непосредственно в цехе на одном из вентиляционных каналов от плавильной печи.
    Для решения задачи по обезвреживанию вентиляционных выбросов от аэрозолей металлов, углерода и углеводородов был разработан экспериментальный макет. Макет был смонтирован в литейном цехе на одной из плавильных печей (рис. 5).

    Принцип работы экспериментального макета основан на комплексном воздействии фильтровальной ткани и низкотемпературной плазмы барьерного разряда звуковой частоты на токсичные вещества в газовоздушном потоке.
    Блок базальтового фильтра (ББФ) конструктивно оформлен в виде кассеты с фильтрующим элементом (базальтовая ткань типа ТСФТ-СГФ). Базальтовая ткань выбрана из условий работы фильтра в газовоздушном потоке с высокой температурой. Конструктивное оформление фильтрующего элемента в кассетном варианте облегчает проведение профилактических работ. Кассета вставляется в корпус прямоугольной формы и фиксируется перпендикулярно движению газовоздушного потока.
    Разрядный блок (РБ) служит для формирования низкотемпературной плазмы. Он состоит из корпуса прямоугольной формы и электроразрядной кассеты. Для решения данной задачи была разработана кассета прямоугольной формы с набором электроразрядных ячеек. Электроразрядная ячейка представляет собой совокупность высоковольтного и низковольтного электродов, разделенных диэлектриком. Низковольтный и высоковольтный электроды выполнены из трубчатой нержавеющей стали типа 12Х18Н10T. Внешний диаметр низковольтного электрода – 20 мм, длина – 100 мм, внешний диаметр высоковольтного электрода – 6 мм, длина – 150 мм. Внешний диаметр диэлектрика – 10 мм, длина – 200 мм. Все три элемента электроразрядной ячейки монтируются соосно относительно друг друга. Такая компоновка образует кольцевой разрядный зазор определенной длины (равной длине низковольтного электрода). Схематический чертеж электроразрядной ячейки представлен на рис. 6. Количество электроразрядных ячеек в кассете – 50 штук. Высоковольтные электроды через токосъемную пластину подсоединяются к вторичной обмотке высоковольтного трансформатора. Низковольтные электроды заземляются. Электроразрядные ячейки по газовоздушному потоку расположены параллельно.
    Эффективность "разрушения" и окисления газообразных молекул, эффективность обезвреживания газовоздушного потока от аэрозолей зависят от времени контакта с низкотемпературной плазмой барьерного разряда звуковой частоты. Поэтому при разработке конструкции разрядной ячейки необходимо было предусмотреть увеличение длины разрядной зоны. Это условие возможно выполнить различными вариантами. Для проведения экспериментов с "реальным объектом" мы взяли коаксиальную систему электродов.
    Разрядный блок с источником питания образуют обезвреживающий модуль. Модульное построение позволяет разрабатывать системы практически для любых объемов газовоздушных потоков.
    Пробы воздуха на анализ отбирались одновременно в точках 1,2,3 (см. рис. 5, 6). Анализ выполняется по стандартным методикам двумя лабораториями (химлаборатория Кольчугинского завода и лаборатория "Владкомэкология").
    Результаты экспериментов представлены в табл. 6.

    В таблице представлены результаты заводских экспериментов (серия А, В, С). Эксперименты проводились в разные дни и в условиях проведения процесса плавки и разлива металла. Анализ результатов выполненных экспериментов показывает:
    – как базальтовый фильтр, так и низкотемпературная плазма производят обезвреживание газовоздушного потока от токсичных веществ;
    – существует некоторый разброс в определении концентрации тех или иных веществ как после базальтового фильтра, так и после действия низкотемпературной плазмы;
    – низкотемпературная плазма эффективнее обезвреживает взвешенные вещества, чем базальтовый фильтр;
    – эффективность обезвреживания газовоздушного потока от аэрозолей металлов практически эффективнее во всех случаях при действии низкотемпературной плазмы, чем базальтового фильтра.
    Все эксперименты проводились при постоянных электрических параметрах генерации низкотемпературной плазмы (Up=6 кВ; Jp=3 А; f=3,5 кГц; r=3 кВА).
    Таким образом, выполненный комплекс экспериментов в заводских условиях с "реальными объектами" открывает реальную возможность разработки опытно-промышленной установки на основе комплексного использования фильтровальной ткани и низкотемпературной плазмы.

    ОАО "Кольчугцветмет" рассматривает проблему защиты окружающей среды на промплощадке комплексно, а именно: проводит работы по разработке средств защиты от токсичных веществ атмосферного воздуха и водной среды. Одновременно выполняются экспериментальные исследования с целью разработки установки обезвреживания промывных сточных вод участков травления от ионов тяжелых металлов.
    Как правило, на предприятиях цветной металлургии эта проблема решается следующими двумя основными методами – реагентным и электрохимическим. Несмотря на большие расходы реагентов, дорогостоящие средства их хранения, транспортировки, реализации технологических процессов, реагентный метод очистки по остаточному содержанию ионов тяжелых металлов, как показывает практика, часто не удовлетворяет требованиям, представляемым при сбросе в канализацию.

Общий вид обезвреживающего модуля

    Анализ технической информации по обезвреживанию производственных сточных вод от ионов тяжелых металлов показывает, что наиболее эффективным способом является электрохимический. К недостаткам этого способа, кроме расхода металла электродов и повышенного энергопотребления, следует отнести непостоянство качества обезвреживания производственных сточных вод. Это связано с тем, что на практике наблюдаются значительные колебания концентрации ионов тяжелых металлов и протекание процессов на поверхности электродов, приводящих к увеличению степени их пассивации. В результате, как правило, эффективность обезвреживания снижается.
    В связи с изложенным представляется необходимым поиск нетрадиционных комбинаций методов обработки производственных сточных вод, позволяющих повысить активность образующихся при электролизе гидроксидов, снизить степень пассивации поверхности электродов и, тем самым, обеспечить постоянство качества обезвреживания при значительных колебаниях исходной концентрации ионов тяжелых металлов.
    Лабораторные эксперименты, проведенные с комбинациями различных способов обезвреживания, позволили найти наиболее эффективно действующую комбинацию двух способов. Условно назовем этот метод "комплексом известных способов" (КИС).
    Разработка КИС проводилась с модельной смесью (медный купорос + вода). Исходная концентрация ионов меди колебалась от 56 до 68 г/м³. На модельной смеси была найдена примерная область оптимальных значений основных параметров исследуемого метода. При рН=6,8 и времени контакта от 7 до 12 мин эффективность обезвреживания от ионов меди достигла в среднем 99,9 %.
    Дальнейшие исследования были посвящены проверке полученных параметров на промышленных стоках участка травления промывной ванны цеха № 2. Исходная концентрация в промывной воде составила: ионов меди от 11,2 до 19,8 г/м³, ионов цинка от 2 до 3 г/м³, ионов марганца от 0,015 до 0,2 г/м³.
    Анализ экспериментальных данных, полученных на промышленных стоках при оптимальных параметрах обработки модельной смеси (медный купорос + вода), показал снижение эффективности обезвреживания. Это связано с наличием в промышленных стоках примесей органического и неорганического происхождения (до 92,2 г/м³). Произведенная корректировка параметров воздействия КИС на ионы тяжелых металлов позволила повысить эффективность обезвреживания.
    Таким образом, метод КИС может быть рекомендован для разработки опытно-промышленного образца.