Челябинские ученые создали стройматериал из осадка сточных вод
10 Февраля 2021
Фото: Вячеслав Шишкоедов
Эти отходы не нанесут вреда природе, причем их можно использовать для улучшения свойств строительной керамики.
Ученые Южного Урала придумали, как укрепить стройматериалы с пользой для экологии. В качестве присадки они использовали осадок очистных сооружений. Добавка отходов в глиняную шихту позволила создать особо прочную керамику, которую планируют выпускать в промышленных масштабах.
Как сообщили авторы ноу-хау, на станциях подготовки питьевой воды образуется осадок — следствие ее обработки коагулянтами. Таких небезопасных для экологии отходов образуется до 5 % от объемов водопереработки. В Челябинске их перекачивают на очистные сооружения, но, как выяснили ученые, их можно применять как ценное сырье для производства уникальных стройматериалов: керамогранита, сверхпрочной керамической плитки, из которой выкладывают тротуары, стены домов и даже мозаику.
По мнению экспертов, это благоприятно скажется на экологии. Не говоря об экономии на очистке от осадка сточных вод: если осадок правильно высушить, то эту массу можно использовать для улучшения свойств строительных материалов.
При этом пришлось решать несколько проблем. К примеру, как избавить осадок от воды. От способа его отделения во многом зависят свойства будущей керамики, «выпекаемой» из глиняной шихты. В результате четырехлетних исследований ученые архитектурно-строительного факультета ЮУрГУ, доцент Марина Белканова и ее коллега, кандидат технических наук Александр Орлов, применили технологию замораживания. Замерзший, а затем оттаявший осадок позволяет снизить температуру обжига керамического сырья, уменьшить его чувствительность к сушке, а главное, намного ускоряет процесс.
«Мы подошли комплексно к изучению процесса получения осадка и его применения в модифицированных строительных материалах, — говорит Александр Орлов. — В научных работах, с которыми мы ознакомились в ходе исследования, отражена только одна его составляющая, и остается масса вопросов. Конечно, в мировой практике модифицирование керамики, стройматериалов известно не первый год, например, в Америке так производят керамзит. Но в России подобных экспериментов почти не проводили, а в стройиндустрии Южного Урала у нашей технологии аналогов нет».
Ученые изучали сточный осадок на уникальном лабораторном оборудовании, это гидравлический пресс, печь, дериватограф. Дериватография — это метод исследования сложнейших процессов, происходящих в веществе в условиях изменения температурного режима. Полученные данные по улучшению свойств керамики проверили в лаборатории челябинского завода, выпускающего керамические блоки и кирпичи. И производственный эксперимент подтвердил выводы исследователей.
Как пояснили ученые, полученные результаты планируют использовать, взяв за основу отходы станции водоподготовки Санкт-Петербурга. По предварительным данным, ее осадок во многом схож по химическому составу с полученным в Челябинске. Добавив его в глиняную шихту, исследователи рассчитывают получить керамику с улучшенными свойствами. Если это подтвердится, то разработанный южноуральцами способ можно будет растиражировать для переработки отходов станций водоподготовки по всей стране.
Добавим, что к инновационной технологии очистки отходов и использования осадка уже проявляют интерес предприятия, выпускающие стройматериалы.
Как сообщили авторы ноу-хау, на станциях подготовки питьевой воды образуется осадок — следствие ее обработки коагулянтами. Таких небезопасных для экологии отходов образуется до 5 % от объемов водопереработки. В Челябинске их перекачивают на очистные сооружения, но, как выяснили ученые, их можно применять как ценное сырье для производства уникальных стройматериалов: керамогранита, сверхпрочной керамической плитки, из которой выкладывают тротуары, стены домов и даже мозаику.
По мнению экспертов, это благоприятно скажется на экологии. Не говоря об экономии на очистке от осадка сточных вод: если осадок правильно высушить, то эту массу можно использовать для улучшения свойств строительных материалов.
При этом пришлось решать несколько проблем. К примеру, как избавить осадок от воды. От способа его отделения во многом зависят свойства будущей керамики, «выпекаемой» из глиняной шихты. В результате четырехлетних исследований ученые архитектурно-строительного факультета ЮУрГУ, доцент Марина Белканова и ее коллега, кандидат технических наук Александр Орлов, применили технологию замораживания. Замерзший, а затем оттаявший осадок позволяет снизить температуру обжига керамического сырья, уменьшить его чувствительность к сушке, а главное, намного ускоряет процесс.
«Мы подошли комплексно к изучению процесса получения осадка и его применения в модифицированных строительных материалах, — говорит Александр Орлов. — В научных работах, с которыми мы ознакомились в ходе исследования, отражена только одна его составляющая, и остается масса вопросов. Конечно, в мировой практике модифицирование керамики, стройматериалов известно не первый год, например, в Америке так производят керамзит. Но в России подобных экспериментов почти не проводили, а в стройиндустрии Южного Урала у нашей технологии аналогов нет».
Ученые изучали сточный осадок на уникальном лабораторном оборудовании, это гидравлический пресс, печь, дериватограф. Дериватография — это метод исследования сложнейших процессов, происходящих в веществе в условиях изменения температурного режима. Полученные данные по улучшению свойств керамики проверили в лаборатории челябинского завода, выпускающего керамические блоки и кирпичи. И производственный эксперимент подтвердил выводы исследователей.
Как пояснили ученые, полученные результаты планируют использовать, взяв за основу отходы станции водоподготовки Санкт-Петербурга. По предварительным данным, ее осадок во многом схож по химическому составу с полученным в Челябинске. Добавив его в глиняную шихту, исследователи рассчитывают получить керамику с улучшенными свойствами. Если это подтвердится, то разработанный южноуральцами способ можно будет растиражировать для переработки отходов станций водоподготовки по всей стране.
Добавим, что к инновационной технологии очистки отходов и использования осадка уже проявляют интерес предприятия, выпускающие стройматериалы.
