В тех районах, где рост промышленного производства в речном бассейне сопровождается эффективной обработкой отходов и принятие мер по предотвращению попадания загрязняющих веществ в водоемы, хорошее качество воды сохраняется. Аналогичная ситуация сложилась на реке Даугава в ноябре 1990 года. В результате аварии на химическом комбинате в г.Новополоцке произошел сброс в реку большого количества цианидов. В связи с закрытием водозаборных станций, питающих ряд населенных пунктов, а так же районов г. Риги, пришлось срочно производить расконсервирование резервных артезианских скважин для обеспечения населения чистой водой.
Приведенные примеры показывают, что во всех странах мира до сих пор проявляется поразительная недальновидность в отношении использования водных ресурсов. Если не произойдет существенного улучшения в использовании воды на земле, то будущее рода человеческого и жизни вообще окажется под угрозой.
1.2 Отходы производства и потребления.
На предприятиях химико-лесного комплекса воду используют для производственных и хозяйственно-бытовых нужд. Потребление свежей воды на каждом предприятии достигает огромных размеров и сопровождается образованием сточных вод, сброс которых загрязняет водоёмы. С учётом этого для сокращения потребления свежей воды, и уменьшения количества сточных вод проводят различные мероприятия: разрабатывают безводные и маловодные технологические процессы; совершенствуют действующие производства; внедряют аппараты воздушного охлаждения, повторно используют в оборотных и замкнутых системах очищенные сточные воды.
Основное количество воды (до 80%) служит для охлаждения оборудования, газообразных и жидких продуктов. Охлаждающая вода не соприкасается с материальными потоками и циркулирует в оборотных системах (условно чистая вода); она многократно нагревается до 40-45С и охлаждается в вентилируемых градирнях или брызгальных бассейнах. В результате испарения безвозвратно теряется значительно количество воды. Кроме того, для предотвращения инкрустаций, коррозии, биологического обрастания аппаратов и трубопроводов, часть обработанной воды выводится из системы на очистку (продувочная вода). Указанные потери компенсируются подачей в систему свежей воды. В целом на химической промышленности и предприятии по производству удобрений коэффициент использования воды К =0,73 (на некоторых предприятиях 0,85 – 0,95), а доля оборотной воды достигла 82,5%.
Для химических отраслей промышленности характерна широкая номенклатура продукции и многообразие различных по составу физхическо-химических свойствам отходов производства. Количество последних вследствие развития производства непрерывно возрастает, что способствует загрязнению окружающей среды. Между тем выброс в неё отходов нецелесообразен не только экологически, но и экономически, поскольку большинство их представляет собой вторичные материальные ресурсы. Научно-технический прогресс позволяет благодаря разработке и внедрению соответствующих прогрессов и методов, а так же оборудования не только сократить отходы производства и повысить его эффективность (вследствие значительного снижения расходы сырья и материалов и стоимости продукции), но и обеспечить необходимую защиту окружающей среды от загрязнения промышленными выбросами. Отходы в химической технологии классифицируют по агрегатному состоянию, токсичности, методам переработки и др. По агрегатному состоянию различают отходы газообразные жидкие и твёрдые. Газообразные отходы – выделение химико-технологических процессов, выбросы из промышленных печей, сушилок, отдувочных аппаратов и тд. Жидкие отходы почти полностью состоят из жидкой фазы и содержат растворённые в воде или иных растворителях соли, щёлочи, концентраты, органические вещества, а так же примеси взвешенных частиц. Твёрдые отходы получают в виде порошков, пылей, слитков или затвердевшей массы. К отдельной группе отходов относят так называемые шламы-остатки, содержащие твёрдую и жидкую фазы (осадки после фильтрования, седиментации, нейтрализации).
Кроме отходов производства возникают так же отходы потребления. Промышленные отходы – металлолом, вышедшее из строя оборудование, технические изделия из пластмасс, резин, стекла и др. Бытовые отходы – пищевые остатки, изношенные одежда, обувь и тп., использованная тара и тд.
По токсичности отходы подразделяют на безвредные, токсичные и особо токсичные. Токсичность отходов устанавливают: по эффекту непосредственного воздействия на здоровье людей, по воздействия на животных, по бимолекулярным свойствам, по устойчивости в окружающей среде, по свойствам продуктов разложения и т.д.
1.3 Типы затрат на природоохранные мероприятия.
Отходы, попадающие в атмосферу, гидросферу и литосферу, ухудшают природную среду. Для поддержания её на заданном уровне на современном этапе развития производства требуются значительные затраты:
- на мероприятия, необходимые для уменьшения поступления выбросов в окружающую среду.
- на компенсацию социальных последствий от выбросов.
- на возмещение потерь сырья и продуктов с отходящими газами и сточными водами.
Для уменьшения размеров экономического ущерба необходимо увеличивать выпуск очистных сооружений и повышать их эффективность. Для стабилизации и улучшения состояния окружающей среды в разных странах выделяются средства в размере 1 – 2,5% от национального дохода.
Глава 2. Характеристика сточных вод
В зависимости от условий образования различают сточные воды: промышленные, атмосферные (образуются в результате выпадения атмосферных осадков и, загрязняясь минеральными и органическими
веществами, стекают с территории предприятий), хозяйственно-бытовые.
Промышленные сточные воды представляют собой жидкие отходы, которые образуются при переработке неорганического и органического сырья. Источники сточных вод в технологических процессах:
- воды, образующиеся при протекании химических реакций (загрязнены их продуктами и исходными веществами).
- воды, находящиеся в виде свободной и связанной влаги в сырье или исходных продуктах и выделяющиеся при их переработке.
- воды от промывок сырья, продуктов и оборудования.
- маточные водные растворы.
- водные экстракты и абсорбенты.
- хладагенты.
- прочие – воды вакуум-насосов, конденсаторов смешения, установок гидрозолоудаления, от мытья тары и д.р.
Количество образующихся сточных вод определяются видом химического производства.
Ежегодно во внутренний водоёмы и моря сбрасывают 150 км3 сточных вод, в том числе, 40 км3 без очистки. Сброс неочищенных сточных вод в водоёмы изменяет качества природных вод: снижает рН, повышается содержание тяжёлых металлов и неметаллов (Pb, Hg, Zn, As, Cd), нитратов и нитритов, фосфатов, ПАВ, пестицидов и продуктов их распада; уменьшается содержание кислорода и прозрачность; увеличивается количество вирусов и бактерий.
Глава 3. Методы очистки сточных вод
3.1. Общие сведения об очистке сточных вод.
Для потребления в оборотных системах и технологических процессах сточные воды подвергаются очистке до необходимого качества, которое зависит от видов химического производства. В промышленности применяют механический, химический, физико-химический, биохимический и термический методы очистки, подразделяемые на рекуперационные и деструктивные. Рекуперационные методы предусматривают извлечение из сточных вод и дальнейшую переработку всех ценных веществ. С помощью деструктивных методов вещества, загрязняющие сточные воды, подвергаются разрушению путём окисления или восстановления; продукты деструкции удаляются из стоков в виде газов или осадков.
Перед подачей на очистные сооружения сточные воды обычно поступают в аппараты, в которых усредняются их состав и расход. Эффективность различных методов очистки: механических 50 – 70%, химических 80 – 90%, физико-химических 90 – 95%, биохимических 85 – 95%.
Метод очистки и инженерное оформление соответствующего процесса выбирают, принимая во внимание:
- санитарные и технические требования к качеству очищенных вод и направление их дальнейшего использования.
- количество стоков.
- наличие на предприятии необходимых для их обезвреживания энергетических и материальных ресурсов (пар, топливо, сжатый воздух, электроэнергия, сорбенты, реагенты), а так же площадей для сооружения очистных установок.
- эффективность обезвреживания сточных вод.
3.2 Химический метод
В практике химической очистки питьевой воды и промышленных сточных вод применяется такие окислители, как озон, хлор и пероксид водорода. В виду того, что хлорирование воды приводит к образованию заметных количеств хлоруглеводородов, вредных для здоровья человека, в последнее время шире применяется озон и пероксид водорода. Основными продуктами химических реакций, протекающих при водоочистке с использованием озона и пероксида водорода, являются безвредные вещества: вода, углекислый газ, кислород.
Большое количество аммонийного азота в стоках приводит к кислородному голоданию растений и отрицательно влияет на флору и фауну водного бассейна.
В технологии очитки сточных вод от ионов аммония могут быть использованы различные методы. Однако большинство этих методов имеет ряд недостатков, что ограничивает область их применения. Одним из широко применяемых методов очистки сточных вод с невысоким содержанием аммония является окислительный метод. В качестве окислителя могут применяться озон и хлор, однако их применение связано с высокими затратами и повышенной опасностью. Могут быть использованы также гипохлориты щелочных и щелочноземельных металлов. При этом необходима предварительная корректировка pH сточных вод до начальных значений 8 – 10,5 щелочным агентом или буферной смесью, затем проводят обработку гипохлорит-ионами, используя гипохлориты щелочных или щелочноземельных металлов NaClO или Ca(ClO)2 в количестве эквивалентном или превышающем на 5% эквивалентное содержание аммиака или аммонийных солей в сточных водах. Процесс окисления протекает в жидкой гомогенной среде с образованием газообразного продукта.