Сточные воды промышленных предприятий и способы их нормирования

Природа – это постоянно развивающийся, мудрый, уникальный, самовосстанавливающийся организм. Однако для подобного восстановления должно проходить определенное количество времени. В условиях постоянной антропогенной атаки у природы не хватает сил и ресурсов, чтобы восстановить себя. Из-за этого возникают глобальные экологические проблемы. Одна из них – это загрязнение Мирового океана и, как следствие, нехватка чистой питьевой воды во многих регионах мира. Из-за загрязнения водоёмов страдают и их обитатели. В данной статье речь пойдёт про сточные воды промышленных предприятий, методы их нормирования и очистки.

Экологические проблемы больших городов

Трудно представить город, который не оказывает воздействия на окружающую природную среду. Первое и основное, что нужно сделать, чтобы основать поселение, - это отчуждение большой территории и превращение её из леса или поля в железобетонные джунгли. На этом все не заканчивается. Продукты жизнедеятельности человека загрязняют природу и часто наносят невосполнимый ущерб животному и растительному миру.

Среди основных экологических проблем промышленных городов можно выделить:

• загрязнение рек, морей и озер вследствие сбросов сточных вод промышленных предприятий, содержащих токсичные загрязняющие вещества;
• загрязнение воздушного бассейна вследствие выбросов предприятий;
• загрязнение почвы, водоёмов и воздуха (запах) опасными производственными отходами;
• уничтожение зеленых насаждений и их обитателей;
• нехватку чистой питьевой воды;
• изменение климата и истощение озонового слоя.

Все данные процессы происходят под действием антропогенного фактора, а потому именно в силах человека изменить ситуацию в лучшую сторону. Сточные воды промышленных предприятий и их очистка должны стать приоритетным направлением внутренней политики городов и поддержки предприятий, осуществляющих такой вид деятельности.

Виды сточных вод

В данном случае классификация основана на химическом составе с целью подбора методов утилизации. Сточные воды промышленных предприятий делятся на три вида:

• хозяйственно-бытовые стоки;
• промышленные стоки;
• поверхностные и инфильтрационные стоки.

Для каждого типа сбросов в норме предусматривается своя канализационная система, хотя иногда в некоторых городах все еще смешивают всё вместе. Это только усугубляет проблему последующей очистки.

Хозяйственно-бытовые сточные воды

Данный вид сбросов характерен для любого здания и сооружения, оборудованного санузлом, а потому состав таких сбросов, как правило, всегда одинаковый. Хозяйственно-бытовые стоки отличаются большим содержанием органики, присутствием азота, фосфора и грубодисперсных примесей. Очистка такого типа загрязнений, как правило, биологическая и не вызывает трудностей, больших энергозатрат, а потому производится силами систем коммунального хозяйства.

Состав сточных вод промышленных предприятий данного вида отличается только тем, что работники могут сливать в туалет и раковину жидкости, которые туда сливать нельзя. Это очень характерно для лабораторий, химических заводов, гальванических производств, фармацевтических заводов.

Поверхностные сточные воды

Все выпадающие в городах осадки по системе ливневой канализации поступают в накопительные резервуары, а потом на очистные сооружения. Данный вид стоков, по сути, загрязнен только взвешенными веществами и нефтепродуктами, а потому все городские ливнестоки очищаются по принципу отстаивания и удаления нефтепродуктов.

Тут важно понимать, что собираются данные сбросы с кровли, асфальтного покрытия и даже учитываются стоки с почвы и травы. Главное отличие сточных вод промышленных предприятий данного типа в том, что при недобросовестной газоочистке и разливах (авариях) они могу загрязняться специфическими веществами, характерными для данного вида производств. А потому и этот тип сбросов должен подвергаться предварительной очистке.

Промышленные сточные воды

Не бывает полностью безотходных технологий. Даже самое небольшое предприятие, использующее в своем производственном процессе воду, образует сточные воды. Характер загрязнений таких сбросов варьируется от отрасли завода.

• Целлюлозно-бумажная промышленность отличается очень загрязненными стоками. Поэтому очистка в данном случае предполагается многоступенчатая и качественная. Основными загрязняющими веществами являются волокна, селен, хлор, скипидар, SO₂.
• Автотранспортные предприятия образуют сточные воды при мойке, покраске, ремонте, а потому они сильно загрязнены нефтепродуктами, фенолами, взвешенными веществами.
• Нефтеперерабатывающие заводы используют системы оборотного водоснабжения. Сточные воды некоторых промышленных предприятий содержат соли жесткости, нефтепродукты, сульфаты, взвешенные вещества, хлориды.
• Птицефабрики и мясокомбинаты образуют сбросы, загрязняющие водоёмы и системы канализации азотом, фосфором, калием, вирусами и бактериями.

Как видно из перечня, очистка сточных вод промышленных предприятий строго зависит от сферы деятельности завода и компонентного состава загрязняющих веществ.

Система экологического нормирования

Чтобы избежать аварий и негативных последствий, необходимо осуществлять контроль над любой сферой промышленности. С целью охраны окружающей среды очистка сточных вод промышленных предприятий и способы их нормирования заложены в экологическом природоохранном законодательстве Российской Федерации. Оно основано на принципах рационального использования природных ресурсов, на праве каждого человека на здоровую окружающую среду и на принципе устойчивого развития.

Базой для экологического нормирования является понятие предельно допустимой концентрации (ПДК), а также предельно допустимых выбросов (ПДВ) и сбросов (ПДС). Такое регулирование позволяет установить максимальные значения для загрязняющих веществ, которые возможно сбрасывать в водоём или систему канализации. При этом важно понимать, что ПДК для сброса в водоём будет куда строже, чем ПДК для сброса в городской коллектор, так как в последнем случае сточные воды сначала будут накапливаться и очищаться на муниципальных канализационных очистных сооружениях, а потом только поступать в водоём.

Правовое регулирование в области охраны водных ресурсов основывается на Федеральном Законе 416-ФЗ "О водоснабжении и водоотведении" от 29.11.2011, подзаконных актах и ГОСТах, СП, СанПиНах. В последних приводятся допустимые концентрации и даются конкретные рекомендации.

СанПиН для ПДК сточных вод промышленных предприятий РФ устанавливает нормативы качественного состава сточных вод для сброса в водные объекты и требования к санитарной охране сточных вод. Данный документ носит практический характер, а потому в нём нормируются примеси, окраска, температура, pH, минерализация, БПК5, инфекционные возбудители. Санитарные правила и нормы 2.1.5.980-00 "Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водных объектов. Гигиенические требования к охране поверхностных вод" приняты 01.01.2001. Они основываются на принципах ресурсосбережения, то есть не допускают сбросы, если есть возможность повторного использования воды с предварительной очисткой.

Если речь идет о конкретных ПДК по загрязняющим веществам, то СанПиН для сточных вод промышленных предприятий тут недействителен. Для таких случаев действует принятое 29.07.2013 г. Постановление Правительства № 644, в котором изложены основные принципы пользования системами канализации. В документе разработан перечень запрещенных к сбросу веществ, а также приведены ПДК сточных вод промышленных предприятий для сброса в канализацию. Если речь идет об общесплавных и бытовых системах водоотведения, то концентрация некоторых загрязняющих веществ не должна превышать следующие отметки (мг/дм³):

• взвешенные вещества ≤ 300;
• сульфиды ≤ 1,5;
• сульфаты ≤ 1000;
• хлориды ≤ 1000;
• общий фосфор ≤ 12;
• общий азот ≤ 50;
• нефтепродукты ≤ 10;
• хлорамины и хлор ≤ 5;
• фенолы (суммарно) ≤ 5;
• железо и алюминий ≤ 5;
• цинк, медь, марганец ≤ 1;
• шестивалентный хром ≤ 0,05;
• свинец, никель ≤ 0,25;
• кадмий ≤ 0,015;
• мышьяк ≤ 0,05;
• ртуть ≤ 0,005;
• СПАВ (неионогенные, анионные) ≤ 10;
• летучие органические соединения ≤ 20;
• жиры ≤ 50.

При этом температуры сточных вод не должна превышать +40°С. Если речь идет о сбросах в ливневые системы водоотведения, то ПДК некоторых веществ становятся заметно строже:

• сульфаты ≤ 500;
• нефтепродукты ≤ 8.

Методы очистки

Техника и технология сточных вод – довольно обширная и постоянно развивающаяся дисциплина. В основе всех методов очистки лежит отделение и выделение загрязнений в твердую фазу и образование чистой воды. Для этого существуют следующие способы:

• отстаивание;
• фильтрация механическая;
• физико-химические (флотация, флокуляция, коагуляция, реагентная обработка);
• сорбционный;
• обратный осмос и ультрафильтрация;
• обеззараживание (УФ, озонирование, хлорирование).

Важно понимать, что все эти методы используются не отдельно, а в комплексе. Классическая технологическая схема включает отстаивание, механическую фильтрацию, физико-химический метод, сорбцию и обеззараживание. Каждому из них далее кратко будет дано описание.

Отстаивание

Принципиально важный и первый этап очистки сточных вод промышленных предприятий – это отстаивание (осветление). На этом этапе применяется оборудование, называемое отстойниками. Они представляют собой железобетонный (иногда стеклопластиковый) резервуар, с небольшим уклоном днища в сторону приямка. На данном этапе вода в прямом смысле отстаивается (пребывает в отстойнике) в течение минимум 3 суток. За это время выделяются все нерастворенные примеси: тяжелые взвешенные вещества оседают на дно и сползают в приямок, а нефтепродукты всплывают наверх и удаляются специальным устройством (скиммером) или механическим скребком.

Данный этап очистки действительно самый важный, так как всё дальнейшее оборудование не сможет работать при попадании в него грубодисперсных примесей (песка, ржавчины), которые задерживаются в отстойнике.

Физико-химические методы

Технологии очистки сточных вод промышленных предприятий всегда предусматривают главный обрабатывающий модуль, на котором происходит выделение растворенных в воде веществ и перевод их в нерастворимую форму. В его качестве обычно выступает физико-химический метод очистки сточных вод. Осуществляется это во флотаторах и коагуляторах.

Флотаторы

Чтобы выделить нерастворимые вещества, в данных агрегатах используются пузырьки воздуха. Флотаторы – это емкости, в которых накапливается вода, а снизу специальным приспособлением для барботажа подаётся смесь воды и воздуха. Пузырьки воздуха захватывают загрязняющие вещества за счет своей липкости и уносят наверх, образуя пену, называемую флотошламом. Очевидно, что такой способ подходит для легких растворенных примесей. Сюда же могут быть добавлены коагулянты, которые укрупняют частички загрязняющих веществ, в случае если они совсем малы. Доза реагентов подбирается оптимальным образом, чтобы они не разрушали пузырек воздуха.

Коагуляторы

Чтобы выделить нерастворимые вещества, в данных агрегатах используются принципы адгезии и коагуляции, то есть слипания и укрупнения примесей. Коагулятор (или электрокоагулятор) – это емкость с коалесцентными перегородками, в которую подаётся коагулянт-флокулянт с целью укрупнения примесей. Тяжелые частички загрязняющих веществ в итоге оседают в коническое дно и удаляются. В электрокоагулятор не добавляют реагенты, их действие заменяют алюминиевые или железные электроды.

Данные методы обеспечивают максимальный эффект очистки и используются практически на всех очистных сооружениях.

Фильтрация

Данный метод очистки служит для улавливания остаточных примесей в воде. Фильтрацию условно делят на два вида: механическую и сорбционную.

Механический фильтр представляет собой ёмкость, заполненную гравийной загрузкой либо фильтрующим тканым материалом. В данном случае происходит механическая очистка загрязнений и удерживание их в порах материала. В это время вода протекает сквозь поры и очищается.

Сорбционный фильтр заполняется активированным углем, силикагелем, шунгитом и любым другим сорбентом, который как бы впитывает в себя загрязнения. Данная загрузка либо меняется полностью, либо промывается и используется снова.

Обеззараживание

Данный метод очистки устанавливается в конце каждой технологической схемы. Обеззараживание осуществляется при помощи ультрафиолетовых ламп, гипохлорита или озонаторной установки. Данный вид очистки необходим для удаления остаточных вирусов и бактерий в сточных водах промышленных предприятий.

Очистка «в начале трубы»

Главный принцип экологии заключаются в превентивности и говорит о том, что если загрязнение можно предотвратить, аварию не допустить, а ресурс использовать повторно, то природопользователь обязан это сделать. Очистка «в начале трубы» касательно сточных вод предполагает следующий комплекс мероприятий:

• оборотные и замкнутые системы водоснабжения с повторным использованием воды на хозяйственные нужды;
• составление водного баланса и водного следа, показывающих удельные расходы воды, с целью их уменьшения по возможности;
• изучение передовых методов очистки стоков;
• налаживание промышленного оборудования с целью уменьшения расходов воды.

Сегодня проблема обеспечения населения чистой водой – одно из приоритетных направлений политики многих стран. Вода – это источник жизни.