iwbe.ru → Жизнь

Состав сточной воды химического производства. Образование примесей сточных вод. Очистка при помощи добавления реагентов

Состояние окружающей среды напрямую зависит от степени очистки промышленных сточных вод близко расположенных предприятий. В последнее время экологические вопросы стоят очень остро. За 10 лет было разработано множество новых эффективных технологий очистки сточных вод промышленных предприятий.

Очистка производственных сточных вод разных объектов может происходить в одной системе. Представители предприятия могут договориться с коммунальными службами о сливе своих сточных вод в общую централизованную канализацию населенного пункта, где она расположено. Что бы это стало возможно, предварительно проводят химический анализ стоков. Если они имею допустимую степень загрязнения, то промышленные сточных вод будут сливаться совместно с бытовыми стоками. Возможна предочистка сточных вод предприятий специализированным оборудованием для ликвидации загрязнений определенной категории.

Нормы состава промышленных стоков для слива в канализацию

Промышленные использованные воды могут иметь в составе вещества, которые будут разрушать канализационный трубопровод и станции очистки города. Если они попадут в водоемы, то отрицательно повлияют на режим использования воды и жизнь в нем. К примеру, ядовитые вещества при превышении ПДК нанесут вред окружающим водоемам и, возможно, человеку.

Что бы избежать подобных проблем, перед очисткой проводится проверка предельно допустимых концентраций различных химических и биологических веществ. Подобные действия являются профилактическими мерами правильной работы канализационного трубопровода, функционирования очистных сооружений и экологии окружающей среды.

Требования к стокам учитываются во время проектирования монтажа или реконструкции всех промышленных учреждений.

Заводы должны стремиться работать на технологиях с малым количеством отходов или вообще без них. Вода должна использоваться повторно.

Отводимые в центральную канализационную систему сточные воды должны соответствовать следующим нормам:

  • БПК 20 должен быть меньше допустимого значения проектной документации очистной станции канализационной сети;
  • стоки не должны стать причиной сбоев или остановки работы канализации и очистной станции;
  • сточные воды не должны иметь температуру выше 40 градусов и рН 6,5-9,0;
  • сточная вода не должна содержать абразивные материалы, песок и стружку, которые могут образовывать осадок в элементах канализации;
  • не должно быть примесей, которые засоряют трубы и решетки;
  • стоки не должны иметь агрессивные компоненты, приводящие к разрушению труб и других элементов станций очистки;
  • сточные воды не должны иметь в своем составе взрывоопасные компоненты; не разлагающиеся биологическим методом примеси; радиоактивные, вирусные, бактериальные и токсичные вещества;
  • ХПК должен быть меньше БПК 5 на 2,5 раза.

Если сбрасываемые воды не соответствуют указанным критериям, то организуют местную предочистку сточных вод. Примером может быть очистка сточных вод гальванического производства. Качество очистке должно быть согласована монтирующей организацией с муниципальными властями.

Виды загрязнений промышленных сточных вод

Очистка воды должна удалить негативные для окружающей среды вещества. Используемые технологии должны нейтрализовать и утилизировать компоненты. Как видно, методы очистки должны учитывать первоначальный состав стоков. Кроме токсичных веществ, следует контролировать жесткость воды, ее окисляемость и т.д.

Каждый вредный фактор (ВФ) имеет собственный набор характеристик. Иногда один показатель может говорить о существовании нескольких ВФ. Все ВФ разделяют по классам и группам, которые имеют свои методы очистки:

  • грубодисперсные взвешенные примеси (взвешенные примеси с фракцией свыше 0,5 мм) – просеивание, отстаивание, фильтрация;
  • грубодисперсные эмульгированные частицы – сепарация, фильтрация, флотация;
  • микрочастицы – фильтрация, коагуляция, флокуляция, напорная флотация;
  • стабильные эмульсии – тонкослойная седиментация, напорная флотация, электрофлотация;
  • коллоидные частицы – микрофильтрация, электрофлотация;
  • масла – сепарация, флотация, электрофлотация;
  • фенолы – биологическая очистка, озонирование, сорбция активированным углем, флотация, коагуляция;
  • органические примеси – биологическая очистка, озонирование, сорбция активированным углем;
  • тяжелые металлы – электрофлотация, отстаивание, электрокоагуляция, электродиализ, ультрафильтрация, ионный обмен;
  • цианиды – химическое окисление, электрофлотация, электрохимическое окисление;
  • четырехвалентный хром – химическое восстановление, электрофлотация, электрокоагуляция;
  • трехвалентный хром – электрофлотация, ионный обмен, осаждений и фильтрация;
  • сульфаты – отстаивание с реагентами и последующей фильтрацией, обратный осмос;
  • хлориды – обратный осмос, вакуумное выпаривание, электродиализ;
  • соли – нанофильтрация, обратный осмос, электродиализ, вакуумное выпаривание;
  • ПАВ – сорбция активированным углем, флотация, озонирование, ультрофильтрация.

Виды сточных вод

Загрязнения стоков бывают:

В каждой отрасли промышленности состав сточных вод разный. Выделяют три класса, которые содержат:

  1. неорганические загрязнения, в том числе и токсичные;
  2. органику;
  3. неорганические примеси и органику.

Первый вид загрязнений присутствует у содовых, азотных, сульфатных предприятий, которые работают с различными рудами с кислотами, тяжелыми металлами и щелочами.

Второй тип свойственен предприятиям нефтяной промышленности, заводам органического синтеза и др. В воде много аммиака, фенолов, смол и других веществ. Примеси при окислении приводят к снижению концентрации кислорода и снижению органолептических качеств.

Третий тип получается в процессе гальванообработке. В стоках много щелочей, кислот, тяжелых металлов, красителей и т.д.

Методы очистки сточных вод предприятий

Классическая очистка может происходить с применением различных методов:

  • удаление примесей без изменения их химического состава;
  • модификация химического состава примесей;
  • биологические способы очистки.

Удаление примесей без изменения их химического состава включает:

  • механическая очистка с использованием механических фильтров, отстаивания, процеживания, флотации и т.д.;
  • при постоянном химическом составе меняется фаза: выпаривание, дегазация, экстракция, кристаллизация, сорбция и т.д.

Местная система очистки стоков основывается на многих методах очистки. Они подбираются под определенный вид сточных вод:

  • взвешенные частицы удаляются в гидроциклонах;
  • загрязнения мелкой фракции и осадок удаляют в непрерывных или периодических центрифугах;
  • флотационные установки эффективны в очистки от жиров, смол, тяжелых металлов;
  • газообразные примеси удаляются дегазаторами.

Очистка стоков с изменением химического состава примесей так же подразделяется на несколько групп:

  • переход в труднорастворимые электролиты;
  • образование мелкодисперсных или комплексных соединений;
  • распад и синтез;
  • термолиз;
  • окислительно-восстановительные реакции;
  • электрохимические процессы.

Эффективность биологических методов очистки зависит от видов примесей в стоках, которые могут ускорить или замедлить разрушение отходов:

  • наличие токсичных примесей;
  • повышенная концентрация минеральных веществ;
  • питание биомассы;
  • структура примесей;
  • биогенные элементы;
  • активность среды.

Что бы очистка промышленных сточных вод была результативной, то должен быть выполнен ряд условий:

  1. Существующие примеси должны быть подвержены биологическому распаду. Химический состав стоков влияет на скорость биохимических процессов. К примеру, первичные спирты окисляются быстрее, чем вторичные. При повышении концентрации кислорода биохимические реакции протекают быстрее и качественнее.
  2. Содержание токсичных веществ на должно негативно влиять на работу биологической установки и технологии очистки.
  3. ПКД 6 так же не должно нарушать жизнедеятельность микроорганизмов и процесс биологического окисления.

Стадии очистки сточных вод промышленных предприятий

Очистка сточных вод происходит в несколько этапов с использованием разных методов и технологий. Это объясняется довольно просто. Нельзя производить тонкую очистку, если в стоках присутствуют крупнодисперсные вещества. Во многих методах предусмотрены предельные концентрации по содержанию определенных веществ. Таким образом, сточные воды должны быть предварительно очищены перед главным методом очистки. Комбинация из нескольких методах является максимально экономной на предприятиях промышленности.

Каждое производства имеет определенное количество стадий. Оно зависит от вида очистительных станций, способов очистки и состава сточных вод.

Самым целесообразным способом является четырехстадийная очистка воды.

  1. Удаление крупных частиц и масел, нейтрализация токсинов. Если сточные воды не содержат данный вид примесей, то первая стадия пропускается. Является предварительной очисткой. В нее входит коагуляция, флокуляция, смешивание, отстаивание, просеивание.
  2. Удаление всех механических примесей и подготовка воды к третьей стадии. Является первичной стадией очистки и может состоять из осаждения, флотации, сепарации, фильтрации, деэмульгации.
  3. Удаление загрязняющих веществ до определенного заданного порога. Вторичная обработка включает химическое окисление, обезвреживание, биохимия, электрокоагуляция, электрофлотация, электролиз, мембранная очистка.
  4. Удаление растворимых веществ. Является глубокой очисткой – сорбция активированным углем, обратный осмос, ионный обмен.

Химический и физический состав определяет набор методов на каждом этапе. Допускается исключение некоторых стадий при отсутствии определенных загрязнений. Однако вторая и третья стадия являются обязательными в очистке промышленных сточных вод.

Если соблюдать перечисленные требования, то отвод сточных вод предприятий не нанесет ущерб экологической обстановки окружающей среды.

В промышленности воду используют как сырье и источник энергии, как хладоагент, растворитель, экстрагент, для транспортирования сырья и материалов.

В промышленности 65...80% расхода воды потребляется для охлаждения жидких и газообразных продуктов в теплообменных аппаратах. В этих случаях вода не соприкасается с материальными потоками и не загрязняется, а лишь нагревается. Технологическую воду подразделяют на средообразующую, промывающую и реакционную. Средообразующую воду используют для растворения и образования пульп, при обогащении и переработке руд, гидротранспорте продуктов и отходов производства; промывающую - для промывки газообразных (абсорбция), жидких (экстракция) и твердых продуктов и изделий; реакционную - в составе реагентов, а также при отгонке и других процессах. Технологическая вода непосредственно контактирует со средой. Энергетическая вода потребляется для получения пара и нагревания оборудования, помещений, продуктов.

Соответственно назначению воду в системах производственного водообеспечения можно разделить на четыре категории:

вода I категории используется для охлаждения жидких и конденсации газообразных продуктов в теплообменных аппаратах без соприкосновения с продуктом; вода нагревается и практически не загрязняется; могут наблюдаться лишь аварийные утечки жидких и газообразных продуктов в воду при неисправных теплообменных аппаратах, загрязняющие ее;

вода II категории служит в качестве среды, поглощающей различные нерастворимые (механические) и растворенные примеси; вода не нагревается (обогащение полезных ископаемых, гидротранспорт), но загрязняется механическими и растворенными примесями;

Сточная вода - это вода, бывшая в бытовом, производственном или сельскохозяйственном употреблении, а также прошедшая через загрязненную территорию. В зависимости от условий образования сточные воды делятся на хозяйственно-бытовые (БСВ), атмосферные (АСВ) и промышленные (ПСВ).

Хозяйственно-бытовые воды - это стоки от санитарных узлов производственных и непроизводственных корпусов и зданий, душевых, прачечных, столовых, туалетов, от мытья полов и др. Они содержат примеси, из которых примерно 58% органических веществ и 42% - минеральных.

Атмосферные воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков и стекающие с территорий предприятий (дождевые и от таяния снега). Они загрязняются органическими и минеральными веществами.

Промышленные сточные воды - это использованные в технологическом процессе производства или получающиеся при добыче полезных ископаемых (угля, нефти, руд и т.п.);

При прямоточном водообеспечении предприятий (рис. 3.1, а) вся забираемая из водоема вода (Q ист после участия в технологическом процессе (в виде отработанной) возвращается в водоем, за исключением того количества воды, которое безвозвратно расходуется в производстве Q пот. Количество отводимых в водоем сточных вод составляет.

О сбр = Q ист - Q пот · (3.1)

Сточные воды в зависимости от вида загрязнений и других условий перед сбросом в водоем должны проходить через очистные сооружения. В этом случае количество сбрасываемых в водоем сточных вод уменьшается, поскольку часть воды отводится со шламом.

При схеме водообеспечения с последовательным использованием воды (рис. 3.1,6), которое может быть двух- и трехкратным, количество сбрасываемых сточных вод уменьшается в соответствии с потерями на всех производствах и на очистных сооружениях, т.е.

Рис. 3.1. Схемы водообеспечения промышленных предприятий:

1 - вода свежая чистая, ненагретая; 2 - сточная вода, нагретая; 3 - то же, нагретая и загрязненная; 4- то же, очищенная; ПП, ПП-1, ПП-2 - промышленные предприятия; ОС - очистные сооружения; Q ист - вода, подаваемая из источника на производственные нужды; Q пот, Q пот1 и Q пот2 - вода, безвозвратно потребляемая на промышленных предприятиях; Q шл - вода, удаляемая со шламом; Q сбр - вода, сбрасываемая в водоем

Повторное использование сточных вод после соответствующей их очистки получило в настоящее время широкое распространение. В ряде отраслей промышленности (черной металлургии, нефтеперерабатывающей) 90...95% сточных вод используется в системах оборотного водоснабжения и лишь 5...10% сбрасывается в водоем.

Для уменьшения потребления свежей воды создают оборотные и замкнутые системы водоснабжения. При оборотном водоснабжении предусматривают необходимую очистку, охлаждение, обработку и повторное использование сточной воды. Применение оборотного водоснабжения позволяете 10... 15 раз уменьшить потребление природной воды.

Качество воды, используемой для технологических процессов, должно быть выше, чем воды, находящейся в оборотных системах.

Если в системе оборотного водоснабжения промышленного предприятия вода является теплоносителем и в процессе использования лишь нагревается, то перед повторным применением ее предварительно охлаждают в пруду, брызгальном бассейне, градирне (рис. 3.2, а); если вода служит средой, поглощающей и транспортирующей механические и растворенные примеси, и в процессе использования загрязняется ими, то перед повторным применением сточная вода проходит обработку на очистных сооружениях (рис. 3.2, б); при комплексном использовании сточные воды перед повторным применением подвергаются очистке и охлаждению (рис. 3.2, в).

Рис. 3.2. Схемы оборотного водоснабжения промышленных предприятий:

а - с охлаждением сточных вод; б - с очисткой сточных вод; в - с очисткой и охлаждением сточных вод; 1 - вода свежая, чистая, ненагретая; 2- сточная вода, нагретая; 3 - тоже, ненагретая и загрязненная; 4- то же, очищенная; 5 - сточная вода, загрязненная; б - оборотная вода; ОУ - охладительные установки; Q - вода, подаваемая на производственные нужды; Q об - оборотная вода; Q ун - вода, теряемая на испарение и унос из охладительных установок (остальные обозначения тс же, что и на рис. 3.1)

При таких системах оборотного водоснабжения для компенсации безвозвратных потерь воды в производстве, на охладительных установках (испарение с поверхности, унос ветром, разбрызгивание), на очистных сооружениях, а также потерь воды, сбрасываемой в канализацию, осуществляется подпитка из водоемов и других источников водоснабжения. Количество подпиточной воды определяется по формуле

Q ист = Q пот + Q ун + Q шл + Q сбр. (3.3)

Подпитка систем оборотного водоснабжения может осуществляться постоянно и периодически. Общее количество добавляемой воды составляет 5...10% общего количества воды, циркулирующей в системе.

Нормы водоотведения в различных отраслях промышленности колеблются в широких пределах. Так, например, при добыче 1 т нефти образуется 0,4 м 3 сточных вод, при добыче 1 т угля в шахтах - 0,3 м 3 ; при выплавке 1 т стали или чугуна - 0,1 м; при производстве 1 т вискозного штапельного волокна - 233 м 3 ; 1 т удобрений - 3,9 м 3 ; 1 т синтетических ПАВ - 1 м; 1 т сульфитной целлюлозы - 218 м 3 ; 1 т бумаги - 37 м 3 ; 1 т цемента - 0,1 м 3 ; 1 т льняных или шелковых тканей - соответственно 317 или 37 м 3 ; 1 т мяса - 24 м 3 ; 1 т хлеба - 3 м 3 ; 1 т масла - 2,6 м 3 ; 1 т сахара-рафинада - 1,2 м 3 ; при изготовлении одного легкового автомобиля - 15,5 м 3 ; одного автобуса - 80 м 3 ; одного магистрального тепловоза - 710 м 3 . При выработке 1 МВт-ч электроэнергии на тепловых и атомных электростанциях с системами оборотного водоснабжения образуется в среднем 5 м 3 сточных вод.

При отсутствии норм водоотведения количество сточных вод определяется по технологическим расчетам в соответствии с регламентом производства. Количество сточных вод от крупных промышленных предприятий достигает 200...400 тыс. м 3 /сут, что соответствует количеству сточных вод от городов с населением 1...2 млн человек.

Производственные сточные воды делятся на две основные категории: загрязненные и незагрязненные (условно чистые).

Незагрязненные производственные сточные воды поступают от холодильных, компрессорных, теплообменных аппаратов. Кроме того, они образуются при охлаждении основного производственного оборудования и продуктов производства.

Загрязненные производственные сточные воды содержат различные примеси и подразделяются на три группы:

загрязненные преимущественно минеральными примесями (предприятия металлургической, машиностроительной, рудо- и угледобывающей промышленности; заводы по производству минеральных удобрений, кислот, строительных изделий и материалов и др.);

загрязненные преимущественно органическими примесями (предприятия мясной, рыбной, молочной, пищевой, целлюлозно-бумажной, химической, микробиологической промышленности; заводы по производству пластмасс, каучука и др.);

загрязненные минеральными и органическими примесями (предприятия нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, текстильной, легкой, фармацевтической промышленности; заводы по производству консервов, сахара, продуктов органического синтеза, бумаги, витаминов и др.).

Для объективной оценки качества воды проводится классификация показателей по характеру воздействия загрязняющих веществ. На основе предлагаемой классификации выделяются пять групп, включающих следующие показатели:

группа качества (запах, цветность, температура, количество взвешенных частиц);

наличие органических веществ (биохимическое потребление кислорода (ВПК), водородный показатель (pH), растворенный в воде кислород, химическое потребление кислорода или бихроматная окисляемость (ХПК), фосфаты, нитраты);

присутствие санитарно-токсических веществ (хлориды, сульфаты, Са, Mg, Na, К);

наличие микробиологических веществ (коли-индекс и др.);

присутствие токсичных веществ.

Последняя группа разбивается на четыре подгруппы: слаботоксичные вещества, ПДК которых находится в интервале 0,1... 0,9 мг/л (аммоний, синтетические ПАВ (СПАВ), V, Mo, Cr, Fe, Ti);

среднетоксичные вещества, ПДК которых составляют 0,01...0,09 мг/л (нитриты, Zn, Ni, Со);

сильнотоксичные вещества, ПДК которых попадают в интервал 0,001...0,009 мг/л (Сu, Hg, Cd, фенолы);

особо ядовитые вещества с ПДК 0,0001 ...0,0009 мг/л (пестициды, сульфиды).

По концентрации загрязняющих веществ производственные сточные воды разделяются на четыре группы: 1...500, 500...5000,

5000...30 000, более 30 000 мг/л.

Производственные сточные воды могут различаться по физическим свойствам загрязняющих их органических продуктов (например, потемпературе кипения: менее 120, 120...250 и более 250°С).

По степени агрессивности эти воды разделяют на слабоагрессивные (слабокислые с pH 6...6,5 и слабощелочные с pH 8...9), сильноагрессивные (сильнокислые с pH < 6 и сильнощелочные с pH > 9) и неагрессивные (с pH 6,5...8).


Энергетическая промышленность является крупнейшим потребителем воды. ТЭС мощностью 2 400 МВт только для установок обессоливания расходует около 300 т/ч воды.
При работе энергетических установок образуется большое количество сточных вод различного состава. Промышленные стоки разделяют по категориям и подвергают локальной очистке.
В энергетической промышленности выделяют следующие категории сточных и отработанных вод: «горячие» стоки - воды, полученные после охлаждения оборудования; сточные воды, содержащие повышенные концентрации неорганических солей; нефте- и маслосодержащие стоки; отработанные растворы сложного состава, содержащие неорганические и органические примеси.
Разберем более подробно методы очистки и утилизации различных категорий сточных вод.
Очистка и утилизация «горячих» стоков. Такие стоки не имеют механических или химических загрязнителей, но их температура на 8- 10 °С превышает температуру воды в природном водоеме.
Мощность крупнейших электростанций России составляет от 2 400 до 6 400 М Вт. Средний расход охлаждающей воды и количество отводимой с этой водой теплоты, приходящейся на 1 000 МВт установленной мощности, составляет для ТЭС 30 м3/ч и 4 500 ГДж/ч (для АЭС, соответственно, 50 м3/ч и 7 300 ГДж/ч).
При сбросе такого количества воды в природные водоемы температура в них повышается, что приводит к снижению концентрации растворенного кислорода. В водоемах нарушаются процессы самоочищения воды, что приводит к гибели рыбы.
Согласно нормативным документам Российской Федерации, при сбросе горячих вод в водоемы температура в них не должна повышаться более чем на 3 К по сравнению с температурой воды самого жаркого месяца года. Дополнительно установлен верхний предел допустимой температуры. Максимальная температура воды в природных водоемах не должна быть выше 28 °С. В водоемах с холодолюбивыми рыбами (лососевые и сиговые) температура не должна превышать 20 °С летом и 8 °С зимой.
Аналогичные запреты действуют и в западных странах. Так, в США допустимый подогрев воды в природных водоемах не должен превышать 1,5 К. По федеральному закону США максимальная температура сбросной воды должна быть не более 34 °С для водоемов с теплолюбивыми рыбами и 20 °С - для водоемов с холодолюбивыми рыбами.
Во многих странах ограничивают верхний предел температуры сбросной воды. В западноевропейских странах максимальная температура воды при сбросе ее в реку не должна быть выше 28 - 33 °С.
Для предотвращения вредного теплового воздействия на естественные водные объекты используют два пути: строят отдельные проточные водохранилища, в которые сбрасывают теплую воду, обеспечивая интенсивное перемешивание сбросной воды с основной массой холодной воды; применяют циркуляционные оборотные системы с промежуточным охлаждением нагретой воды.
На рис. 7.1 приведена схема прямоточного охлаждения воды со сбросом ее в водоемы в летнее и зимнее время.
Вода после турбины 1 поступает в конденсатор 2 и оттуда направляется в устройство для охлаждения воды 4 (обычно градирню). Затем через промежуточную емкость вода попадает в источник водоснабжения.
На рис. 7.2 приведена схема оборотного охлаждения воды, отличительной особенностью которой является организация замкнутого контура циркуляции воды. После охлаждения в градирне 5 вода насосом 4 вновь подается в конденсатор. В случае необходимости предусмотрен забор воды из природного источника насосом 3. Оборотные системы водоснабжения с испарительным охлаждением циркуляционной воды позволяют в 40 - 50 раз уменьшить потребности электростанций в свежей воде из внешних источников.
Очистка сточных вод, содержащих примеси солей. Такие сточные воды образуются при работе установок по подготовке обессоленной воды (ВПУ), а также в системах гидрозолоудаления (ГЗУ).
Сточные воды в системах ВПУ. При работе водоочистительных установок на электростанциях образуются стоки от промывок механических фильтров, удаления шламовых вод осветлителей и в результате регенерации ионообменных фильтров. Промывочные воды



Рис. 7.2. Схема оборотного охлаждения воды:

содержат нетоксичные примеси - карбонат кальция, гидроксиды магния, железа и алюминия, кремнекислоту, гуминовые вещества, частицы глины. Концентрации солей невелики. Поскольку все эти примеси не являются токсичными, после осветления воду возвращают в головную часть водоочистки и используют в процессе водоподготовки.
Регенерационные стоки, содержащие значительные количества солей кальция, магния и натрия, обрабатывают на установках с использованием электродиализа. Схемы таких установок были приведены ранее (см. рис. 5.19 и 5.23). После электрохимической обработки получают очищенную воду и небольшой объем высококонцентрированного раствора солей.
Утилизация сточных вод систем гидрозолоудаления (ГЗУ). Для удаления золошлаковых отходов на большинстве электростанций применяется гидротранспорт. Степень минерализации воды в системах ГЗУ бывает достаточно высокой. Например, при удалении золы, полученной при горении таких видов топлива, как сланцы, торф и некоторые сорта углей, вода насыщается Са(ОН)2 до концентрации 2 - 3 г/л и имеет pH gt; 12.
Сброс воды из систем ГЗУ во много раз превышает суммарный объем всех остальных загрязненных жидких стоков ТЭС. Организация замкнутого водооборота сточных вод в системах ГЗУ позволяет существенно снизить количество сбросной воды. В этом случае осветленная на золоотвале вода возвращается на электростан
цию для повторного использования. В России с 1970 г. все строящиеся электростанции, работающие на твердом топливе, оборудуются системой замкнутых циклов оборота, забирающих воду с установок ГЗУ.
Сложность работы этих систем обусловлена образованием отложений в трубопроводах и аппаратуре. Наиболее опасными с этой точки зрения являются отложения CaC03, CaS04, Са(ОН)2 и CaS03. Они образуются в коммуникациях осветленной воды при pH gt; 11 и пульпопроводах при гидротранспорте золы, содержащей более 1,4% свободного оксида кальция.
Основные мероприятия по предотвращению отложений направлены на снятие перенасыщения осветленной воды. Воду выдерживают в бассейне золоотвала в течение 200 - 300 ч. При этом часть солей выпадает в осадок. После отстоя воду из бассейнов забирают на повторное использование.
Очистка сточных вод, загрязненных нефтепродуктами. Загрязнение воды нефтепродуктами на ТЭС происходит при ремонте мазутного хозяйства, а также за счет утечек масла из маслосистем турбин и генераторов.
В среднем содержание нефтепродуктов составляет 10 - 20 мг/л. Многие потоки имеют гораздо меньшую загрязненность - 1 - 3 мг/л. Но бывают и кратковременные сбросы вод с содержанием нефти и масла до 100 - 500 мг/л.
Очистные установки аналогичны тем, которые применяются на нефтеперерабатывающих заводах (см. рис. 9.11). Стоки собирают в приемные резервуары, в которых их выдерживают 3 -5 ч, а затем направляют в двухсекционную нефтеловушку, представляющую собой горизонтальный отстойник, оборудованный скребковым транспортером. В отстойнике в течение 2 ч происходит разделение загрязнений - легкие частицы всплывают на поверхность и удаляются, а тяжелые оседают на дно.
Затем стоки проходят через флотационную установку. Флотацию производят с помощью воздуха, подаваемого в аппарат под давлением 0,35 - 0,4 МПа. Эффективность удаления нефтепродуктов во флотаторе составляет 30 - 40%. После флотатора вода поступает в двухступенчатую напорную фильтровальную установку. Первой ступенью являются двухкамерные фильтры, загруженные дробленым антрацитом с размером зерен 0,8 -1,2 мм. Скорость фильтрации при прохождении этих фильтров равна 9-11 м/ч. Эффект очистки воды достигает 40%. Второй ступенью служат фильтры с активированным углем марок ДАК или БАУ-20 (скорость фильтрации 5,5 -6,5 м/ч; степень очистки - до 50 %).
Исследованиями последних лет установлена хорошая адсорбция нефтепродуктов частицами золы, получаемыми на ТЭС при горении углей. Так, при исходной концентрации нефтепродуктов в воде 100 мг/л остаточное содержание их после контакта с золой не превышает 3 - 5 мг/л. При исходной концентрации нефтепродуктов 10 - 20 мг/л, что встречается при эксплуатации ТЭС наиболее часто, их остаточное содержание не выше 1 -2 мг/л.
Таким образом, при контакте сточной воды с золой практически достигается тот же эффект, как и при использовании дорогих очистительных установок. Обнаруженный эффект послужил основой для ряда проектных разработок по очистке сточных вод, загрязненных нефтью. Предложено организовать замкнутые циклы по использованию нефте- и маслосодержащих сточных вод в системах ГЗУ без их предварительной очистки.
Очистка сточных вод сложного состава после консервации и промывки теплосилового оборудования. Сточные воды, получаемые после промывки и консервации оборудования, имеют разнообразный состав. В них входят минеральные (соляная, серная, плавиковая) и органические (лимонная, уксусная, щавелевая, адипиновая, муравьиная) кислоты. Веточные воды переходят комп- лексообразователи - трилон и ингибиторы коррозии.
По своему влиянию на санитарный режим водоемов примеси в этих водах разделяют на три группы: неорганические вещества, содержание которых в сточных водах близко к ПДК, - сульфаты и хлориды кальция, натрия и магния; вещества, содержание которых значительно превышает ПДК, - соли железа, меди, цинка, фторсодержащие соединения, гидразин, мышьяк. Эти вещества не могут быть переработаны биологическим путем в безвредные продукты; все органические вещества, а также аммонийные соли, нитриты и сульфиды. Общим для всех этих веществ является то, что они могут быть окислены биологическим методом до безвредных продуктов.
Исходя из состава сточных вод, их очистку проводят в три стадии.
Первоначально воды направляют в усреднитель. В этом аппарате происходит корректировка раствора по pH. При создании щелочной среды образуются гидроксиды металлов, которые должны выпадать в осадок. Однако сложный состав сточных вод создает трудности при образовании осадков. Например условия осаждения железа определяются формой его существования в растворе. Если в воде не содержится трилон (комплексообразователь), то осаждение железа происходит при pH 10,5-11,0. При этих же значениях pH будут разрушены трилонатные комплексы трехвалентного железа Fe3+. В случае присутствия в растворах комплекса двухвалентного железа Fe2+ последний начинает разрушаться только при pH 13. Трилонатные комплексы меди и цинка сохраняют устойчивость при любом значении pH среды.
Таким образом, для того чтобы выделить металлы из стоков, содержащих трилон, необходимо провести окисление Fe2+ до Fe3+ и добавить щелочь до pH 11,5- 12,0. Для цитратных растворов достаточно добавление щелочи до pH 11,0-11,5.
Для осаждения меди и цинка из цитратных и комплексонатных растворов подщелачивание неэффективно. Осаждение может быть осуществлено только при добавлении сульфида натрия. При этом образуются сульфиды меди и цинка и медь может быть осаждена практически при любом значении pH. Для цинка необходимо, чтобы значение pH было выше 2,5. Железо может быть выделено в осадок в виде сульфида железа при pH gt; 5,7. Достаточно высокую степень осаждения для всех трех металлов можно получить только при некотором избытке сульфида натрия.
Технология очистки стоков от фтора заключается в обработке их известью с сернокислотным глиноземом. На 1 мг фтора должно быть добавлено не менее 2 мг А1203. При соблюдении этих условий остаточная концентрация фтора в растворе будет не более 1,4- 1,6 мг/л.
Гидразин (NH2)2 является высокотоксичным веществом (см. табл. 5.20). Он присутствует в стоках только в течение нескольких суток, поскольку со временем происходит окисление гидразина и его разрушение.
Большинство органических соединений, имеющихся в стоках, разрушается при биологической очистке. Для сточных вод, содержащих неорганические вещества, этот метод может быть применен для окисления сульфидов, нитритов, аммонийных соединений. Хорошо поддаются биологической очистке органические кислоты и формальдегид. «Жесткими» соединениями, не окисляющимися биохимическим путем, являются трилон, ОП-Ю и ряд ингибиторов.
На заключительном этапе очистки сточные воды направляют в систему коммунальных стоков. При этом большинство загрязняющих веществ окисляется, а те вещества, которые не изменили свой состав, при разбавлении бытовыми водами будут иметь значение ниже ПДК. Такое решение узаконено санитарными нормами и правилами, в которых указываются условия приема на очистные сооружения промышленных стоков ТЭС.
Таким образом, технология очистки стоков, имеющих сложный состав, проводится в следующей последовательности.
Воды собирают в емкость, в которую добавляют щелочь до заданного значения pH. Осаждение сульфидов и гидроксидов происходит медленно, поэтому после добавления реагентов жидкость выдерживают в реакторе в течение нескольких суток. За это время совершается полное окисление гидразина кислородом воздуха.
Затем прозрачную жидкость, содержащую только органические вещества и избыток реагентов-осадителей, откачивают в магистраль хозяйственно-бытовых стоков.
На ТЭС, располагающих гидрозолоудалением, стоки после химических очисток оборудования могут быть сброшены в пульпопровод. Частицы золы обладают высокой адсорбционной способностью по отношению к примесям. После отстоя такая вода направляется в систему ГЗУ.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Контрольная работа

По Отраслевой экологии

Вариант 3

1. ОБРАЗОВАНИЕ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ И ОТХОДОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ МЕТАЛЛООБРАБОТКИ

1.1 Технологические процессы и оборудование - источники образования выбросов

сточный промышленный выброс загрязнение

Современное машиностроение развивается на базе крупных производственных объединений, включая заготовительные и кузнечные цехи, термической обработки, механической обработки, цехи покрытий и крупное литейное производство. В состав предприятия входят испытательные станции, ТЭЦ и вспомогательные подразделения. Используются сварочные работы, механическая обработка металла, переработка неметаллических материалов, лакокрасочные операции.

Литейные цехи.

Наиболее крупными источниками пыле- и газовыделений в атмосферу в литейных цехах являются: вагранки, электродуговые и индукционные печи, участки складирования и переработки шихты и формовочных материалов, участки выбивки и очистки литья.

В современных чугунолитейных цехах в качестве плавильных агрегатов применяют водоохлаждаемые вагранки закрытого типа, индукционные тигельные печи повышенной и промышленной частоты, дуговые печи типа ДЧМ, установки электрошлакового переплава, вакуумные печи различных конструкций и т.п.

Выбросы загрязняющих веществ при плавке металлов зависят от двух составляющих:

состава шихты и степени ее загрязнения;

от выбросов самих плавильных агрегатов в зависимости от используемых видов энергии (газ, кокс и т.п.) и технологии плавки.

По вредному воздействию на человека и окружающую среду пыль делят на 2 группы:

минерального происхождения;

аэрозоли паров металлов.

Высокую опасность представляют собой пыли минерального происхождения, содержащие диоксид кремния (), а также оксиды хрома (VI) и марганца, которые являются канцерогенными веществами.

Мелкодисперсная пыль является аэрозолью. По степени дисперсности аэрозоли делятся на 3 категории:

грубая: 0,5 мкм и более (визуально);

коллоидная: 0,05 - 0,5 мкм (с помощью приборов);

аналитическая: менее 0,005 мкм.

В литейном производстве имеют дело с грубой и коллоидной аэрозолями.

Диоксид кремния вызывает развитие силикоза, заболевание является профессиональным в формовочном отделении литейного цеха.

Ряд металлов вызывает «литейную лихорадку» (Zn, Ni, Cu, Fe, Co, Pb, Mn, Be, Sn, Sb, Cd и их оксиды). Некоторые металлы (Cr, Ni, Be, As и др.) обладают канцерогенным действием, т.е. вызывают раковые заболевания органов.

Многие металлы (Hg, Co, Ni, Cr, Pt, Be, As, Au, Zn и их соединения) вызывают аллергические реакции организма (бронхиальную астму, некоторые заболевания сердца, поражения кожи, глаз, носа и др.). В табл. 1 представлены ПДК для ряда металлов.

Таблица 1 - Предельно допустимые концентрации металлов

Модификации вагранок различаются типом дутья, видом используемого топлива, конструкцией горна, шахты, колошника. Это определяет состав исходных и конечных продуктов плавки, а следовательно, количество и состав отходящих газов, их запыленность.

В среднем при работе вагранок на каждую тонну чугуна приходиться 1000 м3 выбрасываемых в атмосферу газов, содержащих 3...20 г/м3 пыли: 5...20 % оксида углерода; 5... 17 % углекислого газа; до 2 % кислорода; до 1,7 % водорода; до 0,5 % сернистого ангидрида; 70...80 % азота.

Значительно меньшее количество выбросов из вагранок закрытого типа. Так, в дымовых газах отсутствует окись углерода, а к.п.д. очистки от взвешенных частиц достигает 98.. .99 %. В результате обследования вагранок горячего и холодного дутья был установлен диапазон значений дисперсного состава пыли в ваграночных газах.

Ваграночная пыль отличается широким спектром дисперсности, но основу выбросов составляют высокодисперсные частицы. Химический состав ваграночной пыли различен и зависит от состава металлозавалки, шихты, состояния футеровки, вида топлива, условий работы вагранки.

Химический состав пыли в процентах от массовой доли: SiO2 - 20 -50%; CaO - 2 - 12 %; A2O3 - 0.5 - 6%; (FeO+F2O3) - 10 -36 %; C - 30 - 45%.

При выпуске чугуна из вагранки в заливочные ковши выделяется 20 г/т графитовой пыли и 130 г/т оксида углерода; из других плавильных агрегатов вынос газов и пыли менее значителен.

В процессе эксплуатации газовой вагранки (ГВ) выявлены следующие их преимущества перед коксовыми вагранками:

возможность стабильно выплавлять чугуны широкого диапазона с различным содержанием С и низким содержанием S, в том числе и ЧШГ;

выплавленный чугун имеет перлитную структуру с большой
дисперсностью металлической матрицы, обладает меньшим эвтектическим зерном и величиной графитных включений;

механические свойства чугуна, полученного в ГВ, выше; его чувствительность к изменению толщины стенки меньше; обладает хорошими литейными свойствами при явной тенденции к уменьшению суммарного объема усадочных пустот и преобладанию концентрированной усадочной раковины;

в условиях трения со смазкой чугун имеет большую износостойкость;

выше его герметичность;

в ГВ возможно применять до 60% стального лома и иметь температуру чугуна до 1530°С 3,7...3,9%С;

одна ГВ может работать без ремонта 2... 3 недели;

экологическая ситуация при переходе с кокса на природный газ изменяется: выделение пыли в атмосферу уменьшается в 5-20 раз, содержание СО - в 50 раз, SO2 - в 12 раз.

Сравнительно большой выход технологических газов наблюдается при плавке стали в электродуговых печах. В данном случае состав газов зависит от периода плавки, марки выплавляемой стали, герметичности печи, способа газоотсоса и наличия кислородной продувки. Принципиальными преимуществами плавки металла в электродуговых печах (ЭДП) являются невысокие требования к качеству шихты, к размерам и конфигурации кусков, что снижает стоимость шихты, высокое качество выплавленного металла. Расход энергии колеблется от 400 до 800 кВт-ч/т, в зависимости от размеров и конфигурации шихты, необходимой температуры жидкого металла, его химсостава, стойкости огнеупорной футеровки, метода рафинирования, типа установок для пыле- и газоочистки.

Источники выделений при плавке в ЭДП можно разделить на три категории: шихта; выбросы, образующиеся в процессе плавления и рафинирования; выбросы при выпуске метала из печи.

Отбор проб пылевыделений из 23 ЭДП в США и их анализ активационным и атомно-адсорбционным методами на 47 элементов показал наличие в них цинка, циркония, хрома, железа, кадмия, молибдена и вольфрама. Количество других элементов было ниже предела чувствительности методов. По данным американских и французских изданий количество выделений из ЭДП колеблется от 7 до 8 кг на тонну металлической шихты при нормальном ведении плавки. Есть сведения, что эта величина может возрастать до 32 кг/т, в случае загрязненной шихты. Отмечается линейная зависимость между скоростями выделения и обезуглероживания. При выгорании 1% С в минуту выделяется 5 кг/мин пыли и газа на каждую тонну обрабатываемого металла. При рафинировании расплава железной рудой количество выделений и время, в течение которого происходит это выделение, заметно выше, чем при рафинировании кислородом. Поэтому с экологической точки зрения при установке новых и реконструкции старых ЭДП целесообразно предусматривать продувку кислородом для рафинирования металла.

Отходящие газы из ЭДП в основном состоят из монооксида углерода, образующегося в результате окисления электродов и удаления углерода из расплава при продувке его кислородом или добавке железной руды. Каждый м3 кислорода формирует 8-10 м3 отходящих газов, и в этом случае 12-15 м3 газов должно пройти через систему очистки. Наивысшая скорость выделения газов отмечается при продувке металла кислородом.

Основной составляющей пыли при плавке в индукционных печах (60 %) являются окислы железа, остальное - окислы кремния, магния, цинка, алюминия в различном соотношении в зависимости от химического состава металла и шлака. Выделяемые при плавке чугуна в индукционных печах частицы пыли имеют дисперсность от 5 до 100 мкм. Количество газов и пыли в 5...6 раз меньше, чем при плавке в электродуговых печах.

Таблица 2 - Удельное выделение загрязняющих веществ (q, кг/т) при выплавке стали и чугуна в индукционных печах

При литье, из формовочных смесей под действием теплоты жидкого металла, выделяются: бензол, фенол, формальдегид, метанол и другие токсичные вещества, которые зависят от состава формовочных, смесей, массы и способа получения отливки и других факторов.

От участков выбивки на 1 м2 площади решетки выделяется 46 - 60 кг/ч пыли, 5 - 6 кг/ч СО, до 3 кг/ч аммиака.

Значительные выделения пыли наблюдаются на участках очистки и обрубки литья, участке приготовления и переработке шихты, формовочных материалов. На стержневых участках - средние газообразные выделения.

Кузнечно-прессовые и прокатные цехи.

В процессах нагрева и обработки металла в кузнечно-прессовых и прокатных цехах выделяется пыль, кислотный и масляный аэрозоль (туман), оксид углерода, диоксид серы и др.

В прокатных цехах выброс пыли составляет приблизительно 200 г/т проката. Если применяется огневая зачистка поверхности заготовки, то выход пыли возрастает до 500 - 2000 г/т. При этом, в процессе сгорания поверхностного слоя металла образуется большое количество мелкодисперсной пыли, на 75 - 90% состоящей из оксидов железа. Для удаления окалины с поверхности горячекатанной полосы применяют травление в серной или соляно кислоте. Среднее содержание кислоты в удаляемом воздухе составляет 2.5 - 2.7 г/м3. Общеобменной вентиляцией кузнечно-прессового цеха в атмосферу выбрасываются оксиды углерода и азота, диоксид серы.

Термические цехи.

Воздух, выбрасываемый из термических цехов, загрязнен парами и продуктами горения масла, аммиаком, цианистым водородом и другими веществами поступающими в систему вытяжной вентиляции от ванн и агрегатов для термообработки. Источниками загрязнения являются нагревательные печи, работающие на жидком и газообразном топливе, а также дробеструйная и дробеметная камеры. Концентрация пыли достигает 2 - 7 г/м3.

При закалке и отпуске деталей в масляных ваннах в отводимом от ванн воздухе содержится до 1% паров масла от массы металла.

Цехи механической обработки.

Механическая обработка металлов на станках сопровождается выделением пыли, стружки, туманов (капли жидкости размером 0.2 - 1.0 мкм, дымы - 0.001 - 0.1 мкм, пыль - > 0.1 мкм). Пыль, образующаяся в процессе абразивной обработки, состоит на 30 - 40% из материала абразивного круга и на 60 - 70% из материала обрабатываемого изделия.

Значительные выделения пыли наблюдаются при механической обработке древесины, стеклопластиков, графита и других неметаллических материалов.

При механической обработке полимерных материалов одновременно с пылеобразованием могут выделяться пары химических веществ и соединений (фенол, формальдегид, стирол), которые входят в состав обрабатываемых материалов.

Сварочные цехи.

Состав и масса выделяемых вредных веществ зависит от вида и режимов техпроцесса, свойств применяемых материалов. наибольшие выделения вредных веществ характерны для процесса ручной электродуговой сварки. При расходе 1 кг электродов в процессе ручной дуговой сварки стали образуется до 40 г пыли, 2 г фтористого водорода, 1.5 г оксидов С и N, в процессе сварки чугунов - до 45 г пыли и 1.9 г фтористого водорода. При полуавтоматической и автоматической сварке масса выделяемых вредных веществ < в 1.5 - 2.0 раза, а при сварке под флюсом - в 4-6 раз.

Анализ состава загрязнений, выбрасываемых в атмосферу машиностроительным предприятием показывает, что кроме основных примесей (СО, SO2, NOx, CnHm, пыль) в выбросах содержатся и другие токсичные соединения, которые почти всегда оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду. Концентрация вредных выбросов в вентиляционных выбросах часто невелика, но из-за больших объемов вентиляции воздуха валовые количества вредных веществ весьма значительны.

1.2 Количественные характеристики выбросов от основного технологического оборудования. Расчет экологического налога

Качественными характеристиками выбросов загрязняющих веществ являются химический состав веществ и класс их опасности.

К количественным характеристикам относятся: валовый выброс загрязняющих веществ в тоннах в год (QB), значение максимального выброса загрязняющих веществ в граммах в секунду (QМ). Расчет валового и максимального выбросов проводят при:

Оценке воздействия на окружающую среду;

Разработке проектной документации на строительство, реконструкцию, расширение, техническое перевооружение, модернизацию, изменение профиля производства, ликвидацию объектов и комплексов;

Инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух;

Нормировании выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух;

Установлении объемов разрешенных (лимитируемых) выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух;

Контроле за соблюдением установленных норм выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух;

Ведении первичного учета о воздействии на атмосферный воздух;

Ведении отчетности о выбросах загрязняющих веществ;

Исчислении и уплате экологического налога;

При выполнении иных мероприятий по охране атмосферного воздуха.

Расчет ведется в соответствии с руководящим документом "Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух при горячей обработке металлов" - РД 0212.3-2002. РД разработан лабораторией "НИЛОГАЗ" БГПА, утвержден и введен в действие постановлением Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды РБ № 10 от 28 мая 2002 г.

РД предназначен для выполнения ориентировочных расчетов ожидаемых выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от основного технологического оборудования предприятий отрасли. В основу расчета положены удельные выбросы загрязняющих веществ от единицы технологического оборудования, планируемые или отчетные показатели основной деятельности предприятия; нормы расхода основных и вспомогательных материалов, графики и нормо-часы работы оборудования, степень очистки пылегазоочистных установок. РД позволяет осуществлять годовое и перспективное планирование объемов выбросов, а также намечать пути их сокращения.

2. ОБРАЗОВАНИЕ ПРИМЕСЕЙ СТОЧНЫХ ВОД

2.1 Общие сведения

Запасы воды на планете колоссальны - около 1,5 млрд км3, однако объем пресных вод составляет немногим > 2%, при этом 97% их представлено ледниками в горах, полярными льдами Арктики и Антарктики, которая не доступны для использования. Объем пригодных для применения пресных вод составляет 0,3% от общего запаса гидросферы. В настоящее время населением мира ежесуточно потребляем 7 млрд.т. воды, что соответствует количеству полезных ископаемых, добываемых человечеством за год.

С каждым годом потребление воды резко увеличивается. На территории промышленных предприятий образуется сточные воды 3-х типов: бытовые, поверхностные, производственные.

Хозяйственно-бытовые сточные воды - образуются при эксплуатации на территории предприятий душевых, туалетов, прачечных и столовых. Предприятие не отвечает за количество данных сточных вод и направляет их на городские станции очистки.

Поверхностные сточные воды образуются в результате смывания дождевой поливочной водой примесей, скапливающие на территории, крышах и стенах производственных зданий. Основными примесями этих вод являются твердые частицы (песок, камень, стружки и опилки, пыль, сажа, остатки растений, деревьев и т.п.); нефтепродукты (масла, бензин и керосин), используемый в двигателях транспортных средств, а так же органических и минеральных удобрений, используемых в заводских скверах и цветниках. Каждое предприятие отвечает за загрязнение водоемов, поэтому необходимо знать объем сточных вод данного типа.

Расход поверхностных сточных вод рассчитывается в соответствии со СН и П2.04.03-85 «Нормы проектирования. Канализация. Наружные сети и сооружения» по методу предельной интенсивности. Для каждого сечения водостока расчетный расход определяют по формуле:

где - параметр, характеризующий интенсивность осадков в зависимости от климатических особенностей местности, где расположено предприятие;

Расчетная площадь стока.

Площадь территории предприятия

Коэффициент зависящий от площади;

Коэффициент стока, определяющий в зависящий от проницаемости поверхности;

Коэффициент стока, учитывающий особенности процессов сбора поверхностных сточных вод и движения их в лотках и коллекторах.

Производственные сточные воды образуются в результате использования воды в технологических процессах. Их количество, состав, концентрация примесей определяется типом предприятия, его мощностью, видами используемых технологических процессов. Для покрытия нужд водопотребления предприятиями области производится забор воды из поверхностных источников предприятиями промышленности и теплоэнергетики, сельскохозяйственными объектами водопользования, в основном на цели орошения.

В хозяйстве Республики Беларусь используются водные ресурсы рек: Днепр, Березина, Сож, Припять, Уборть, Случь, Птичь, Уть, Немыльня, Терюха, Уза, Виша.

Из артезианских скважин забирается приблизительно 210 млн. м3/ год, причем вся эта вода - питьевая.

Общий объем сточных вод образует за год около 500 млн. м3. Около 15% стоков являются загрязненными (недостаточно очищенными). В Гомельской области загрязнено около 30 рек и речек.

Особые виды промышленного загрязнения водоемов:

1) тепловое загрязнение, обусловленное выпуском тепловых вод от различных энергетических установок. Тепло, поступающее с нагретыми сбросными водами в реки, озера и искусственные водохранилища, оказывает существенное влияние на термический и биологический режим водоемов.

Интенсивность влияния теплового загрязнения зависит от t нагревания воды. Для лета выявлена следующая последовательность воздействия температуры воды на биоценоз озер и искусственных водоемов:

при t до 26 0С не наблюдается вредного воздействия

свыше 300С - вредное воздействие на биоценоз;

при 34-36 0С возникает летальные условия для рыб и др. организмов.

Создание различных охладительных устройств для сброса вод тепловых электростанций при огромном расходе этих вод приводит к значительному удорожанию строительства и эксплуатации ТЭС. В связи с этим изучению влиянию теплового загрязнения уделяется большое внимание. (Владимиров Д.М., Ляхин Ю.И., Охрана окружающей среды ст. 172-174);

2) нефть и нефтепродукты (пленка) - разлагаются за 100-150 дней при благоприятныхных условиях;

3) синтетические моющие средства - трудноудалимы из стоков, увеличивают содержание фосфатов, что ведет к увеличению растительности, цветению водоемов, истощению кислорода в водной массе;

4) сброс Zu и Cu - не удаляются полностью, а меняются формы соединения и скорость миграции. Только за счет разбавление можно снизить концентрацию.

Вредное воздействие машиностроения на поверхностные воды обусловлено большим водопотреблением (около 10 % общего водопотребления в промышленности) и значительным загрязнением стоков, которые подразделяются на пять групп:

с механическими примесями, в том числе и гидроксидами металлов; с нефтепродуктами и эмульсиями, стабилизированными ионогенными эмульгаторами; с летучими нефтепродуктами; с моющими растворами и эмульсиями, стабилизированными неионогенными эмульгаторами; с растворенными токсичными соединениями органического и минерального происхождения.

На первую группу приходится 75 % объема сточных вод, вторую, третью и четвертую - еще 20 %, пятую группу - 5 % объема.

Основным направлением в рациональном использовании водных ресурсов являются оборотное водоснабжение.

2.2 Сточные воды машиностроительных предприятий

Литейные цехи. Вода используется на операциях гидравлической выбивки стержней, транспортировки и промывки формовочной земли в отделения регенерации, на транспорт отходов горелой земли, при орошении газоочистного оборудования, охлаждении оборудования.

Сточные воды загрязняются глиной, песком, зольными остатками от выгоревшей части стержней смеси и связующими добавками формовочной смеси. Концентрация этих веществ может достигать 5 кг/м3.

Кузнечно-прессовые и прокатные цехи. Основными примесями сточных вод, используемых для охлаждения технологического оборудования, поковок, гидросбива металлической окалины и обработки помещения, являются частицы пыли, окалины и масла.

Механические цехи. Вода используемая для приготовления смазочно-охлаждаемых жидкостей, промывки окрашиваемых изделий, для гидравлических испытаний и обработки помещения. Основные примеси - пыль, металлические и абразивные частицы, сода, масла, растворители, мыла, краски. Количество шлама от одного станка при черновом шлифовании 71,4 кг/ч, при чистовом - 0,6 кг/ч.

Термические участки: Для приготовления технологических растворов, используемых для закалки, отпуске и отжиге деталей, а так же для промывки деталей и ванн после сброса отработанных растворов используют воду. Примеси сточных вод - минерального происхождения, металлическая окалина, тяжелые масла и щелочи.

Участки травления и гальванические участки. Вода используемая для приготовления технологических растворов, применяемая при травлении материалов и нанесение на них покрытий, для промывки деталей и ванн после сброса отработанных растворов и обработки помещения. Основные примеси - пыль, металлическая окалина, эмульсии, щелочи и кислоты, тяжелые масла.

В сварочных, монтажных, сборочных цехах машиностроительных предприятий сточные воды содержат металлические примеси, маслопродукты, кислоты и т.п. в значительно меньших количествах, чем в рассмотренных цехах.

Степень загрязненности сточных вод характеризуется следующими основными физико-химические показателями:

количеством взвешенных веществ, мг/л;

биохимическим потреблением кислорода, мг/л O2/л; (БПК)

Химическим потреблением кислорода, мг/л (ХПК)

Органолептическими показателями (цвет, запах)

Активной реакцией среды, рН.

ЛИТЕРАТУРА

1. Акимова Т.В. Экология. Человек-Экономика-Биота-Среда: Учебник для студентов вузов/ Т.А.Акимова, В.В.Хаскин; 2-е изд., перераб. и дополн.- М.:ЮНИТИ, 2006.- 556 с

2. Акимова Т.В. Экология. Природа-Человек-Техника.: Учебник для студентов техн. направл. и специал. вузов/ Т.А.Акимова, А.П.Кузьмин, В.В.Хаскин - М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2006.- 343 с

3. Бродский А.К. Общая экология: Учебник для студентов вузов. М.: Изд. Центр «Академия», 2006. - 256 с.

4. Воронков Н.А. Экология: общая, социальная, прикладная. Учебник для студентов вузов. М.: Агар, 2006. - 424 с.

5. Коробкин В.И. Экология: Учебник для студентов вузов/ В.И. Коробкин, Л.В.Передельский. -6-е изд., доп. И перераб.- Ростон н/Д: Феникс, 2007.- 575с.

6. Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. Экорлогия. 2-е изд.Учебник для вузов. М.: Дрофа, 2007. - 624 с.

7. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология: Уч. пособие для стут. химико-технол. и техн. сп. вузов./ Под ред. В.А.Соловьева, Ю.А.Кротова.- 4-е изд., испр. - СПб.: Химия, 2006. -238с.

8. Одум Ю. Экология. - М.: Наука,2006.

9. Чернова Н.М. Общая экология: Учебник для студентов педагогических вузов/ Н.М.Чернова, А.М.Былова. - М.: Дрофа, 2008.-416 с.

10. Экология: Учебник для студентов высш. и сред. учеб. заведений, обуч. по техн. спец. и направлениям/Л.И.Цветкова, М.И.Алексеев, Ф.В.Карамзинов и др.; под общ. ред. Л.И.Цветковой. М.: АСБВ; СПб.: Химиздат, 2007.- 550 с.

11. Экология. Под ред. проф.В.В.Денисова. Ростов-н/Д.: ИКЦ «МарТ», 2006. - 768 с.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

    Источники загрязнения внутренних водоемов. Методы очистки сточных вод. Выбор технологической схемы очистки сточных вод. Физико-химические методы очистки сточных вод с применением коагулянтов. Отделение взвешенных частиц от воды.

    реферат , добавлен 05.12.2003

    Санитарно-гигиеническое значение воды. Характеристика технологических процессов очистки сточных вод. Загрязнение поверхностных вод. Сточные воды и санитарные условия их спуска. Виды их очистки. Органолептические и гидрохимические показатели речной воды.

    дипломная работа , добавлен 10.06.2010

    Загрязнение окружающей среды предприятиями металлургической отрасли. Влияние металлургических предприятий на атмосферный воздух и сточные воды. Определение и виды промышленных сточных вод и способы их очистки. Санитарная охрана атмосферного воздуха.

    курсовая работа , добавлен 27.10.2015

    Снижение биосферных функций водоемов. Изменение физических и органолептических свойств воды. Загрязнение гидросферы и его основные виды. Основные источники загрязнения поверхностных и подземных вод. Истощение подземных и поверхностных вод водоемов.

    контрольная работа , добавлен 09.06.2009

    Загрязнения, содержащиеся в бытовых сточных водах. Биоразлагаемость как одно из ключевых свойств сточных вод. Факторы и процессы, оказывающие влияние на очистку сточных вод. Основная технологическая схема очистки для сооружений средней производительности.

    реферат , добавлен 12.03.2011

    Характеристика бытовых, производственных и атмосферных сточных вод. Определение основных элементов системы водоотведения (общесплавных, комбинированных) городов и промышленных предприятий, проведение их экологической и технико-экономической оценок.

    реферат , добавлен 14.03.2010

    Состав и классификация пластических масс. Сточные воды производств суспензионных полистиролов и сополимеров стирола. Сточные воды производства фенолоформальдегидных смол. Классификация методов их очистки. Очистка сточных вод после производства каучуков.

    курсовая работа , добавлен 27.12.2009

    Охрана поверхностных вод от загрязнения. Современное состояние качества воды в водных объектах. Источники и возможные пути загрязнения поверхностных и подземных вод. Требования к качеству воды. Самоочищение природных вод. Охрана воды от загрязнения.

    реферат , добавлен 18.12.2009

    Предприятие АО "Осколцемент" как источник загрязнения водных объектов. Технологический процесс производства цемента. Вероятные загрязняющие вещества, которые могут попадать в сточные воды. Расчеты предельно-допустимых концентраций загрязняющих веществ.

    курсовая работа , добавлен 22.12.2011

    Краткая характеристика деятельности ООО "Уралхимтранс". Основные источники загрязнения и оценка экологического воздействия предприятия на окружающую среду: сточные воды, отходы производства. Природоохранные мероприятия для снижения уровня загрязнения.

Данная статья несет ознакомительную информацию. Компания Квант Минерал разделяет не все положения данной статьи.

Классификация промышленных сточных вод

Так как на различных предприятиях используются разнообразные технологии, то и перечень вредных веществ, попадающих в ходе технологических процессов в промышленные воды, очень различается.

Принято условное деление промышленных стоков на пять групп по видам загрязнений. при данном классификации различается в пределах одной и той же группы, а за систематизирующий признак взято сходство используемых технологий очистки:

  • группа 1: примеси в виде взвешенных веществ, механические примеси, в т.ч. гидроксиды металлов.
  • группа 2: примеси в виде масляных эмульсий, нефтесодержащие примеси.
  • группа 3: примеси в виде летучих веществ.
  • группа 4: примеси в виде моющих растворов.
  • группа 5: примеси в виде растворов органических и неорганических веществ, обладающих токсичными свойствами (цианиды, соединения хрома, ионы металлов).

Методы очистки промышленных стоков

Для удаления загрязняющих веществ из промышленных сточных вод разработано несколько методов. Выбор в каждом конкретном случае осуществляется, основываясь на и требуемом качественном составе очищенной воды. Так как в некоторых случаях загрязняющие компоненты относятся к различным видам, то для таких условий целесообразно применение комбинированных методов очистки.

Методы очистки производственных стоков от нефтепродуктов и взвешенных веществ

Для очистки промышленных стоков первых двух групп наиболее часто используется отстаивание, для чего могут применяться отстойники или гидроциклоны. Также в зависимости от количества механических примесей, размера взвешенных частиц и требований к очищенной воде в очистных сооружениях осуществляется флотация и . При этом следует учитывать, что некоторые виды взвешенных примесей и масел обладают полидисперсными свойствами.

Несмотря на то, что отстаивание является широко используемым методом очистки, оно обладает рядом недостатков. Отстаивание промышленных стоков для получения хорошей степени очистки, как правило, требует очень продолжительного времени. Хорошими показателями очистки при отстаивании считаются 50-70% и масел и 50-60% очистки для взвешенных веществ.

Более эффективным методом осветления сточных вод является флотация. Флотационные установки позволяют значительно сократить время очистки стоков, при этом степень очистки для загрязнений нефтепродуктами и механическими примесями достигает показателя в 90-98%. Такая высокая степень очищения получается при флотации в течение 20-40 минут.

На выходе из флотационных установок количество взвешенных частиц в воде составляет около 10-15 мг/л. В тоже время это не соответствует требованиям, предъявляемым для оборотных вод ряда промышленных предприятий, и требованиям экологического законодательства для сброса промстоков на рельеф. Для более качественного удаления загрязняющих факторов из производственных стоков на очистных станциях используют фильтры. Фильтрующим наполнителем выступает пористый, либо мелкозернистый материал, например, кварцевый песок, антрацит. В фильтровальных установках последних модификаций часто применяются наполнители из пеноуретанов и пенополистиролов, которые обладают большей емкостью и способны многократно регенерировать для повторного использования.

Реагентный метод

Фильтрование, флотация и отстаивание позволяют удалять из сточных вод механические примеси от 5 мкм и больше, удаление более мелких частиц можно осуществить только после предварительной . Добавление в промышленные стоки коагулянтов и флокулянтов вызывает образование хлопьев, которые в процессе осаждения вызывают сорбацию взвешенных веществ. Некоторые виды флокулянтов ускоряют процесс самокоагуляции частиц. Наиболее распространены в качестве коагулянтов хлорное железо, сернокислый алюминий, железный купорос, в качестве флокулянтов – полиакриламид и активированная кремниевая кислота. В зависимости от технологических процессов, применяемых на основном производстве, для флокуляции и коагуляции можно использовать образующиеся на предприятии вспомогательные вещества. Таким примером может служить применение в машиностроительной отрасли отработанных травильных растворов, содержащих сульфат железа.

Реагентная обработка увеличивает показатели очистки сточных вод промышленного предприятия до 100% от механических примесей (включая мелкодисперсные), и до 99,5% от эмульсий и нефтепродуктов. Минусом данного метода является усложнение обслуживания и эксплуатации очистной станции, поэтому на практике он применяется только в случаях повышенных требований к качеству очистки стоков.

На сталелитейных производствах взвешенные вещества в сточных водах могут более чем на половину состоять из железа и его оксидов. Такой состав промышленной воды позволяет использовать для очистки безреагентную коагуляцию. В данном случае коагуляция загрязняющих железосодержащих частиц будет осуществляться за счет магнитного поля. Очистные станции на таком производстве представляют собой комплекс из магнитокоагулятора, магнитных фильтров, магнитных фильтроциклонов и прочих установок с магнитным принципом действия.

Методы очистки промышленных стоков от растворенных газов и ПАВ

Третья группа промышленных стоков представляет собой растворенные в воде газы и летучие органические вещества. Удаление их из сточных вод осуществляется методом отдувки или десорбции. Данный метод заключается в пропускании через жидкость мелких пузырьков воздуха. Поднимающиеся к поверхности пузырьки захватывают с собой растворенные газы и удаляют их из стоков. Барботирование воздуха через промышленные сточные воды не требует специальных дополнительных устройств, кроме самой барботажной установки, а утилизация освобожденных газов может осуществляться, например, . В зависимости от количества отработанного газа в ряде случаев целесообразно его сжигание в каталитических установках.

Для очистки стоков, содержащих моющие вещества, применяется комбинированный метод очистки. Этот могут быть:

  • адсорбция на инертных материалах или природных сорбентах,
  • ионный обмен,
  • коагуляция,
  • экстракция,
  • пенная сепарация,
  • деструктивное разрушение,
  • химическое осаждение в виде нерастворимых соединений.

Комбинация используемых способов удаления загрязнений из воды подбирается по составу исходных стоков и требованиям к очищенным стокам.

Методы очистки растворов органических и неорганических веществ, обладающих токсичными свойствами

В большинстве своем стоки пятой группы образуются на гальванических и травильных линияхи представляют собой концентраты солей, щелочей, кислот и промывной воды с различными показателями кислотности. Сточные воды такого состава на очистных установках подвергаются реагентной обработке с тем, чтобы:

  1. понизить кислотность,
  2. понизить щелочность,
  3. коагулировать и осадить соли тяжелых металлов.

В зависимости от мощностей основного производства концентрированные и разбавленные растворы могут либо смешивать, а затем нейтрализовать и осветлять (малые травильные отделения), либо в крупных травильных отделениях производить раздельную нейтрализацию и осветление растворов различной .

Нейтрализация кислых растворов обычно выполняется 5-10%-ным раствором гашеной извести, при этом происходит образование воды и выпадение осадка нерастворимых солей и гидроксидов металлов:

Кроме гашеной извести в качестве нейтрализатора могут использоваться щелочи, сода, аммиачная вода, но их применение целесообразно только, если они образуются в качестве отходов на данном предприятии. Как видно из уравнений реакций, при нейтрализации сернокислотных стоков гашеной известью образуется гипс. Гипс имеет свойство оседать на внутренних поверхностях трубопроводов и вызывать тем самым сужение проходного отверстия, особенно подвержены этому трубопроводы из металла. В качестве профилактики в такой ситуации возможно производить очистку труб промывкой, а также использовать трубопроводы из полиэтилена.

Подразделяют не только по показателю кислотности, но и по их химическому составу. В данной классификации выделяется три группы:

Такое разделение обусловлено специфичными технологиями очистки стоков в каждом случае.

Очистка хромсодержащих стоков

Сульфат железа – очень дешевый реагент, поэтому в прошлые годы такой способ обезвреживания был очень распространен. В тоже время хранение сульфата железа (II) очень затруднительно, так как он быстро окисляется до сульфата железа (III), поэтому рассчитать правильную дозировку для очистной установки тяжело. Это один из двух недостатков данного способа. Вторым недостатком является большое количество осадков в данной реакции.

Современные используют газ – диоксид серы, либо сульфиты. Протекающие при этом процессы описываются следующими уравнениями:

На скорость данных реакций влияет pH раствора, чем выше кислотность, тем быстрее восстанавливается шестивалентный хром до трехвалентного. Самым оптимальным показателем кислотность для реакции восстановления хрома является pH=2-2,5, поэтому при недостаточной кислотности раствора его дополнительно смешивают с концентрированными кислотами. Соответственно смешивание хромсодержащих стоков со стоками меньшей кислотности необоснованно и экономически невыгодно.

Также с целью экономии хромистые сточные воды после восстановления не следует нейтрализовать отдельно от остальных стоков. Их соединяют с остальными, включая циансодержащие, и подвергают общей нейтрализации. Для профилактики обратного окисления хрома за счет избытка хлора в цианистых стоках можно воспользоваться одним из двух способов – либо увеличить количество восстановителя в хромистых стоках, либо удалить избыточный хлор в цианистых стоках тиосульфатом натрия. Выпадение в осадок происходит при pH=8,5-9,5.

Очистка циансодержащих стоков

Цианиды являются очень токсичными веществами, поэтому технология и методы должны соблюдаться очень строго.

Производится в основной среде с участием газообразного хлора, хлорной извести, либо гипохлорита натрия. Окисление цианидов до цианатов происходит в 2 этапа с промежуточным образованием хлорциана – очень токсичного газа, при этом в очистной установке должны постоянно поддерживаться условия, когда скорость второй реакции превышает скорость первой:

Расчетным путем были выведены, а позже и подтверждены практически, следующие оптимальные условия для данной реакции: pH>8,5; t сточных вод < 50°C; концентрация цианидов в исходной сточной воде не выше 1 г/л.

Дальнейшая нейтрализация цианатов может выполняться двумя способами. Выбор способа будет зависеть от кислотности раствора:

  • при pH=7,5-8,5 осуществляется окисление до углекислого газа и газообразного азота;
  • при pH<3 производится гидролиз до солей аммония:

Важным условием для применения гипохлоритного метода обезвреживания цианидов является соблюдение их не выше 100-200 мг/л. Большая концентрация токсичного вещества в стоках требует предварительного понижения данного показателя путем разбавления.

Завершающим этапом очистки цианистых гальванических стоков выполняется удаление соединений тяжелых металлов и нейтрализация по показателю pH. Как уже отмечалось выше, нейтрализацию цианистых стоков рекомендуется выполнять совместно со стоками двух других видов – хромсодержащими и кислыми со щелочными. Гидроокиси кадмия, цинка, меди и прочих тяжелых металлов также целесообразнее выделять и удалять в виде взвесей на смешанных стоках.

Очистка разных стоков (кислых и щелочных)

Образуются при обезжиривании, травлении, никелировании, фосфатировании, лужении и прочем. В них не содержатся соединения циана или , то есть они не являются токсичными, а загрязняющими факторами в них выступают детергенты (поверхностно-активные моющие вещества) и эмульгированные жиры. Очистка кислых и щелочных сточных вод гальванических цехов заключается в их частично взаимной нейтрализации, а также в нейтрализации с помощью специальных реагентов, таких как растворы соляной или серной кислоты и известковое молоко. Вообще нейтрализацию стоков в данном случае правильней называть коррекцией pH, так как разные по кислотно-щелочному составу растворы в итоге будут приведены к среднему показателю кислотности.

Наличие ПАВ и масляно-жировых включений в растворах не мешает реакциям нейтрализации, но снижает общее качество очистки стоков, поэтому жиры удаляются из стоков методом фильтрования, а в качестве ПАВ необходимо применять только мягкие детергенты, которые способны биологически разлагаться.

Кислые и щелочные сточные воды после нейтрализации в составе смешанных стоков направляют направляются для осветления в отстойники или центрифуги. На этом завершается химический метод очистки стоков гальванических линий.

Кроме химического метода очистка гальванических стоков может осуществляться электрохимическим и ионообменным методами.

© 2024 iwbe.ru - Образовательный портал