Навігація
Посилання


Основи екології та охорони довкілля

3.3. Проблема промислових стічних вод як найважливіша проблема захисту природних водойм від забруднення


Як нами зазначалось раніше, промислові стічні води є найбільш потужними антропогенними джерелами забруднення природних вод. Промислові стічні води характеризуються як великими об’ємами утворення, так і непостійністю хімічного складу. Крім того, промислові стічні води можуть утворюватись несистематично, що ускладнює проблему їх утилізації.

Вирішення проблем промислових стічних вод можливе різними шляхами:

- попередження їх виникнення, тобто створення безвідходних виробництв (пріоритет майбутнього);

- скидання січних вод у природні водойми, передусім річки, за умови, що концентрація забруднювальних речовин у водоймах, яка створюється стічними водах, разом із фоновою концентрацією забруднювальних речовин, не створять зон з перевищенням граничнодопустимих концентрацій;

- очистка промислових стічних вод на міських очисних спорудах із відведенням промислових стічних вод в каналізаційні мережі;

- попередня очистка стічних вод на заводських очисних спорудах, з наступною їх доочисткою на міських очисних спорудах тобто відведення частково очищених стічних вод в каналізацію;

- очистка стічних вод на заводських очисних спорудах із поверненням частини води у виробничий цикл, а друга частина очищених стічних вод викидається в природні водойми.

Як бачимо, шляхів вирішення проблеми стічних вод є багато, але пріоритетним має бути створення безвідходних технологій. Цей напрямок є, здебільшого, напрямком майбутнього, адже впровадження таких технологій вимагає значних капіталовкладень. Крім того, абсолютно безвідходною технологія бути не може.

Безпосереднє скидання стічних вод у природні водойми, навіть із дотриманням санітарно-гігієнічних вимог є небажаним. Це зумовлено як поступовим погіршенням якості вод природних водойм, так і тим, що із зміною фонового стану водного джерела, для дотримання вимог ГДК, необхідно буде так чи інакше проводити очистку промислових стічних вод.

Серед інших заходів по вирішенню проблеми промислових стічних вод віддають перевагу тим, які є найбільш раціональні в економічному розумінні. Вибір методу утилізації промислових стічних вод залежить від концентрації забруднювальних воду речовин, від об’ємів стічних вод, від систематичності їх утворення та від необхідного ступеня їх очистки.

На систематичність утворення та кількість утворюваних стічних вод впливає схема промислового водопостачання. Врахування цих параметрів дозволяє раціонально обрати заходи по утилізації промислових стічних вод. Розрізняють чотири основних схеми промислового водопостачання:

- прямоточні - які включають забір води із водного джерела, їх використання у виробничому циклі, та після очистки - скидання у природні водойми чи каналізаційні мережі;

- з послідовним використанням води - коли вода, яка вилучена із водного джерела, спочатку використовується в технологічних процесах із високими вимогами до якості води, а потім - в інших технологічних процесах. Після цього очищені стічні води відводяться у водойми або каналізаційну мережу;

- змішані - коли різні технологічні процеси мають різні системи водопостачання (прямоточні, оборотні тощо);

- оборотні - коли води, що вилучені із водного джерела і використані у виробничому цик

лі, після очистки повертаються у технологічний цикл.

Найбільш екологічно безпечними є оборотні системи, які передбачають забір води із водного джерела, використання води у виробничому циклі, її очистку за необхідністю та повернення у виробничий цикл. Безумовно, жодна із систем оборотного водопостачання не є досконалою, адже можливі втрати води. Це вимагає постійного використання частини чистої води із водного джерела. Тому, ефективність оборотних систем характеризується такими основними параметрами:

- коефіцієнт раціонального використання води;

- коефіцієнт обігу.

Коефіцієнт раціонального використання води розраховують за формулою:

т*а´ж-фш*-,т

УзАБ

0 заб - кількість водозабору із джерела водозабезпечення, без врахування води, яка потрапляє з вихідною сировиною; (}ст.в - кількість утворюваних стічних вод; Оздб - кількість водозабору із природного джерела.

Коефіцієнт обігу води в оборотній системі водопостачання розраховується за формулою:

Кав = % ’ДЄ

0* ОБ б З

(Зоб - кількість води в обігу підприємства; <3ЗАб - кількість водозабору

із джерела водозабезпечення.

Чим ближче до одиниці наближаються значення КВик і К0б, тим більш досконалою є схема оборотного водопостачання.

Для правильного вибору заходів по утилізації промислових стічних вод, необхідно, як нами зазначалось раніше, враховувати об’єм стічних вод та їх характеристики: концентрація забруднювальних речовин, температура тощо. Тому проводять класифікацію промислових стічних вод, яка також необхідна для правильного вибору методів очистки цих вод.

Стічні води, які виводяться з території промислових підприємств, за своїм походженням можуть бути поділені на три види:

- виробничі - які використані в технологічному процесі виробництва або утворені при добуванні корисних копалин;

- побутові - стічні води санітарних вузлів виробничих приміщень та душових установок;

- атмосферні - дощові та від талого снігу.

Ці стічні води відрізняються як різноманітністю хімічного складу, так і їх об’ємами, і систематичністю утворення, що слід враховувати при організації заходів по їх очистці.

Забруднені стічні води, які містять різноманітні домішки, за своїм хімічним складом поділяють на такі групи:

- забруднені, переважно, мінеральними домішками. Це стічні води підприємств металургійних, рудо- та вуглезбагачувальних галузей промисловості, заводів по виробництву мінеральних добрив, кислот тощо;

- забруднені, переважно, органічними домішками. Це стічні води підприємств харчової, целюлозно-паперової та мікробіологічної промисловості, заводів по виробництву пластичних мас, гуми тощо;

- забруднені і мінеральними, і органічними домішками. Це стічні води підприємств нафтодобувної, нафтопереробної, нафтохімічної, текстильної, легкої, фармацевтичної промисловості, заводів по виробництву консервів, цукру тощо.

Ця класифікація промислових стічних вод має важливе значення при виборі методів очистки стічних вод.

Виробничі стічні води за концентрацією забруднювальних речовин поділяють на чотири групи:

I група - води, які містять від 0 до 500 мг/дм3 забруднювальних речовин;

II група - води, які містять від 500 до 5000 мг/дм3 забруднювальних речовин;

III група - води, які містять від 5000 до 30000 мг/дм3 забруднювальних речовин.

IV група - води, які містять понад 30000 мг/дм3 забруднювальних речовин.

Ця класифікація має також важливе значення при виборі методів очистки стічних вод, адже при різній концентрації забруднювальних речовин використовуються різні методи очистки, тощо.

За ступенем агресивності до матеріалів і споруд промислові стічні води поділяють на:

- слабоагресивні (слабокислі з рН 6,0-6,5 та слаболужні з рН 8,0-9,0);

- сильноагресивні (кислі з рН < 6,0 та лужні з рН > 9,0);

- неагресивні або практично нейтральні ( води з рН 6,5-8,0).

Така класифікація необхідна для врахування впливу стічних вод на каналізаційні мережі, устаткування тощо.

Класифікація стічних вод, безумовно, має важливе значення для вибору заходів по утилізації та очистці стічних вод, але важливе значення мають і умови відведення стічних вод. Як зазначалось нами раніше, очищені або частково очищені стічні води можуть бути відведені у каналізаційну мережу, або скинуті у природні водойми. При цьому слід враховувати умови водовідведення.

Скидання стічних вод у міську каналізаційну мережу дозволяється за таких умов:

- не повинна порушуватись нормальна робота каналізаційних мереж;

- компоненти стічних вод не повинні захаращувати каналізаційні мережі і не утворювати відкладень на каналізаційних трубах;

- хімічні компоненти стічних вод не повинні руйнувати матеріали каналізаційних мереж;

- шкідливі компоненти промислових стічних вод не повинні перешкоджати самоочищенню води в каналізаційних мережах, за рахунок біохімічних перетворень, тому стічні води не повинні містити токсичних інгредієнтів і їх температура не повинна перевищувати 40°С;

- домішки горючих речовин, що містяться у стічних водах, не повинні утворювати вибухонебезпечних сумішей в каналізаційних мережах;

- компоненти стічних вод не повинні вступати в хімічні реакції з побутовими стоками і не утворювати отруйних та вибухонебезпечних компонентів (передусім, газів).

Встановлюються ліміт скиду речовин до каналізації, під яких розуміють (за ДСТУ 3041-95) масу нормованої речовини, максимально допустима до відведення в одиницю часу в каналізацію із зворотною водою без порушення умов нормальної роботи каналізаційних споруд і без загрози забруднення водного об’єкта, що приймає очищену зворотну воду.

Як видно, щоб промислові стічні води були скинуті в каналізаційну мережу, вони повинні відповідати ряду вимог. Крім того, за відведення стічних вод в каналізацію необхідно платити. Тому, більш раціональним, з економічної точки зору, є очистка стічних вод і їх скидання в природні водойми, передусім, у річки.

Місце спуску стічних вод у річки має бути розташоване за течією поза населеним пунктом і місцями водокористування населення з врахуванням можливої зворотної течії при нагінних вітрах. Умови відведення стічних вод у водні об’єкти встановлюються з врахуванням можливого їх змішування та розведення, фонової якості води, нормативів її якості.

Ліміт скиду стічної води до водного об’єкту (за ДСТУ 3041-95)

- це обсяг стічної води, що відводиться до водного об’єкта, встановлений для певного водокористувача, виходячи з норми водовідведення і стану водного об’єкта.

Умови водовідведення та визначення необхідного ступеня очистки стічних вод, перед їх скиданням у природні водойми, розраховуються п’ятьма основними параметрами та такою схемою:

1) за допустимим вмістом шкідливих речовин в стоках Сст (максимальний вміст). Величина Сст показує таку максимальну концентрацію шкідливих компонентів у стічних водах, яка за даних умов змішування не створить у водоймі зон, де буде спостерігатись перевищення ГДК забруднювальних речовин. При розрахунку дотримуються виконання такої умови:

Сстх Уст + Свхах Г<(ахУ+ Уст)хСГДк, де:

Уст - загальний об’єм стічних вод; Св - концентрація шкідливих речовин у водоймі (фонова); а - коефіцієнт змішування; V - загальний об’єм води, що бере участь у змішуванні; СГдк - граничнодопустима концентрація шкідливих речовин у водах, яка залежить від категорії водойм.

Добуток СстхУст навивають граничнодопустимий скид (ГДС) і він встановлюється розрахунково для кожного стаціонарного джерела забруднення природних водойм. Величина ГДС залежить як від властивостей стічних вод, так і від фонового стану водного джерела, і від умов змішування стічних вод.

За ДСТУ 3041-95, Гранично допустимий скид речовини (до водного об’єкту) - це норматив, що встановлює масу речовини у зворотній воді, максимально допустиму до відведення з установленим режимом у даному пункті водного об’єкта, виходячи з вимоги забезпечення норм якості води в контрольному створі або не погіршення складу і властивостей води, якщо вони гірші за встановлені. ГДС речовини установлюється з урахуванням ГДК речовини у місцях водокористування, асимілюючої спроможності водного об’єкта і оптимального розподілу маси скидуваних речовин між водокористувачами.

Одержана величина Сст порівнюється із фактичною концентрацією шкідливих речовин у стічній воді (Сф) і, якщо розраховане Сст>Сф, стічні води перед скиданням у водойм немає необхідності очищати, а якщо Сст<Сф - стічні води підлягають очищенню та обробленню..

При цьому, очищення води (за ДСТУ 3041-95) - це вилучення з води домішок із метою досягнення потрібної якості. Оброблення води

- це дія на стічну воду з метою забезпечення необхідних властивостей

і складу.

Необхідний ступінь очищення лбо розведення стічних вод кшр визначають за формулою:

М%) = С^С"х100- сф

Аналогічно розраховують і для інших компонентів.

2) за допустимою кількістю завислих часток у стоках тст (максимальна кількість). Необхідно дотримуватись виконання такої умови:

mcmxVcm + mexaxV< (axV + Vcm)xmdon, де:

Vcm - загальний об’єм стічних вод; тв - кількість (концентрація) завислих часток у водоймі (фонова); а - коефіцієнт змішування; V - загальний об’єм води, що бере участь у змішуванні; тдоп - допустима кількість (концентрація) завислих часток у водах.

Розраховану величину тст також порівнюють із фактичним вмістом у воді завислих речовин (ліф) і, якщо тст<Шф, необхідний ступінь очищення або розведення стічних вод кзч розраховують за формулою:

т, - /и кзч (%) = — — х 100.

тФ

3)за допустимим біохімічним споживанням кисню у стоках Ьст (максимальне споживання). Необхідне виконання такої умови:

Lcmx 1 (УКстх,х Vem + Lsx 10´Kpxlxax V< (axV+ Vcm)xLdon, де:

Le, Ldon - відповідно біохімічне споживання кисню у воді водойми та допустиме споживання кисню у стічних водах; t- час змішування; Кс„„ Кр - константи швидкості біохімічного споживання кисню в стічних водах та у воді водойми (фонова).

Особливість розрахунку цього параметру полягає в тому, що враховується природа органічної речовини, зокрема, швидкість її біохімічного окислення, та час змішування. З екологічної точки зору доцільно, щоб органічні речовини відносно повільно біохімічно окислювались, адже при високій швидкості окислення сполук спостерігається значне споживання розчиненого у воді кисню, що може стати причиною замору.

Розраховану величину Ьст також порівнюють із фактичним споживанням кисню у стічній воді (Ьф) і, якщо Ьсп,<Ьф, необхідний ступінь очищення або розведення стічних вод к-Бск розраховують за формулою:

кБСК(%) = у~хт.

Іф

4) за допустимою температурою стічних вод Тст. Необхідно дотримуватись виконання такої умови:

Тстх Vcm + Твхах V<(axV+ Vcm)xTdo„, де:

Vcm - загальний об’єм стічних вод; Тв - температура води водойми; а - коефіцієнт змішування; V - загальний об’єм води, що бере участь у змішуванні; Тдоп - максимально допустиме підвищення температури води: Тдоп = (Тв+3) °С.

Необхідний ступінь охолодження стічної води km перед скиданням в природні водойми визначають за формулою:

Т -Т

km(%) = 100, Де:

ТФ

Тф - фактична температура стічної води.

5) за зміною активної реакції води та за концентрацією кислот та лугів Ост, Сст. Необхідно дотримуватись виконання такої умови:

ахУхСк ахУхСл

ст у cm у ? Д •

cm cm

Ск, Сл - максимальна кількість кислот та лугів в 1 см нормального розчину, яка може бути нейтралізована 1 дм3 води за умови, що в розрахунковому розчині pH не буде перевищувати норму.

Кратність розведення стічної води або ступінь її нейтралізації кк перед скиданням у водойми, розраховують за формулою:

рн.-рч. оо,де: pH,

рНф, рНст - значення водневого показника у стічних водах, відповідно фактичне та максимально допустиме - розраховане.

Перевірка стічних вод, перед їх скиданням у природні водойми, здійснюється за всіма зазначеними показниками.

В загальному випадку, при скиданні виробничих стічних вод, що містять декілька різноманітних забруднень одночасно, у водойми в розрахункових зонах слід враховувати ефект сумарної дії забруднювальних речовин, тобто слід дотримуватись умови:

С, С, С

~ ■ + ... +---- "—< 1, де:

/да, гдк2 гдк„

Сі, С2, ..., С„ - фактична концентрація шкідливих речовин у воді водойми (мг/дм3); ГДК/, ГДК2, ..., ГДК„ - граничнодопустима концентрація цих речовин у водах (мг/дм3).

Виробничі стічні води, які не відповідають вимогам нормативів якості, повинні підлягати попередньому очищенню.

Очищення стічних вод, як правило, проводиться в кілька етапів, що дозволяє досягти необхідного ступеня їх очистки. Загальна схема очистки стічних вод на виробництві представлена на рис. 2.7.

Рис. 2.7. Загальна схема очистки виробничих стічних вод.


Дані рис. 2.7. свідчать, що при правильній організації очистки стічних вод, в природні водойми скидаються тільки нормативно очищені води. Крім того, частина забруднювальних воду речовин повертається у виробничий цикл.

Вибір методів очищення і підготовки стічних вод проводять з врахуванням стану води та вимог, які представляються до її якості водоспоживачем. Методи очистки стічних вод класифікуються на основі характеру впливу на воду і на основі механізмів процесів, які використовуються для очистки.

Для правильної організації заходів по очищенню стічних вод необхідно проводити розрахунок витрат стічних вод (бдоь´, м3/добу;

<7т,и, дм3/с), які подаються на очисні споруди. Це дозволяє раціонально підбирати методи і апарати очистки стічних вод, що забезпечує належну якість очистки. Розрахунки проводять за формулами:

Одоб = ИхМ;

НхМтпхКг

, де

3,6 г

N - норма водовідведення на одиницю продукції або переробленої сировини, м3; М, Мта - кількість продукції або переробленої сировини при максимальній виробці відповідно за добу і зміну; Т - кількість робочих годин у варті; Кг - коефіцієнт годинникової нерівномірності.

За характером впливу на воду, методи очистки стічних вод поділяють на механічні, фізико-хімічні, хімічні, електрохімічні, біохімічні та термічні, в т.ч. термоокислювальні. У всіх випадках, першою стадією очистки є механічна очистка, метою якої є видалення грубодисперсних завислих речовин. Вибір інших методів очистки стічних вод залежить від вимог до очищеної води і характеру забруднювальних речовин. Послідовне використання методів очистки стічних вод дозволяє вилучати з них шкідливі та цінні інгредієнти, з поверненням їх у виробничий цикл, а також забезпечити вимоги щодо ступеня очистки стічних вод перед їх скиданням у водойми.

В табл. 2.18. показано найбільш поширені методи очистки промислових стічних вод. Як видно з даних таблиці, вибір методу очистки і його доцільність визначається як характером забруднювальних речовин, так і їх кількістю. Крім того, враховується можливість та доцільність рекуперації забруднювальних речовин.

Таблиця 2.18.

Концентрація забруднювальних речовин, мг/дм

Методи очистки вод, які містять забруднювальні речовини

переважно органічні, з І°кип

неорганічні

< 120°С

120-250°С

> 250°С

1

2

3

4

5

1-500

біохімічний,

сорбційний

хімічний

хімічний,

сорбційний

механічний,

хімічний,

сорбційний

Продовження таблиці 2.18.

1

2

3

4

5

500-5000

хімічний,

сорбційний,

хімічний,

сорбційний,

екстракція,

сорбційний,

механічний,

сорбційний,

випарюван

ня

рідинношарове окислення, спалювання в печах

5000-30000

хімічний, екстракція, рідинношарове окислення з біохімічною доочисткою, спалювання в печах

механічний, випарювання, скидання в море, поховання в землю

> 30000

екстракція, рідинношарове окислення, спалювання в печах

Те ж саме

Вивченням, розробкою і вдосконаленням методів очистки стічних вод займається “Техноекологія”. На сьогодні відомо багато методів очистки стічних вод з різними можливостями та апаратурним оформленням. Крім екологічних вимог до ступеня очистки стічних вод, важливе значення має економічна доцільність цього процесу, що є одним із критеріїв вибору методів очистки стічних вод.

Проблема охорони (захисту) водних об’єктів включає не тільки очистку стічних вод, але і формування водоохоронних зон, цілих водоохоронних систем і комплексів, тощо, ця проблема є складною, тому вирішується на державному рівні. Основні заходи щодо охорони водойм та регулювання суспільних відносин в цій галузі визначені “Водним кодексом України”.

Отже, проблема охорони гідросфери є однією з найактуальніших, а її вирішення можливе лише при комплексному підходів до неї.

Опанувавши дану тему, дайте відповіді на такі питання:

  1. Охарактеризуйте гідросферу як компонент біосфери. Кругообіг і запаси води в природі, проблема прісної води.
  2. Дайте оцінку проблемі забруднення природних водойм та наслідків цих процесів.
  3. Охарактеризуйте основні джерела забруднення поверхневих вод. Види забруднення природних вод.
  4. Чому необхідно враховувати явище біокумуляції при нормуванні скидів забруднювальних речовин у природні водойми?
  5. Дайте оцінку механізмам перетворення шкідливих речовин у водному середовищі та явищу самоочищення водойм.
  6. Порівняйте водокористування та водоспоживання як аспекти впливу на водні джерела. Дайте характеристику основних водоспоживачів.
  7. Чому джерела прісної води поділяють на категорії? Як нормується якість води в місцях водокористування?
  8. Що таке якість води? Охарактеризуйте джерела формування хімічного складу природних вод.
  9. Проведіть класифікацію природних вод за інтегральними та сумарними характеристиками. Яка їх роль?
  10. Як проводиться екологічна оцінка якості поверхневих вод суходолу та естуаріїв України? Переваги і недоліки такої оцінки.
  11. Охарактеризуйте проблему промислових стічних вод та шляхи її вирішення.
  12. Вплив умов водовідведення промислових стічних вод на вибір заходів по їх утилізації.
  13. Проведіть класифікацію промислових стічних вод і її вплив на вибір методів їх очистки та відведення.
  14. Як проводять розрахунки необхідності та ступеня очистки стічних вод перед їх скиданням у водойми?
  15. Дайте оцінку вибору методів очищення стічних вод при організації заходів по охороні природних водойм.

загрузка...