Анализ и оценка влияния промышленных сточных вод на состояние водных ресурсов

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Во всех технически развитых странах мира при-дается первостепенное значение проблеме рационального использования водных ресурсов и охране их от загрязнения. Интенсивное истощение резервов чистой воды обусловлено в большой степени нарастающим загрязнением водных источников промышленными и бытовыми стоками, а также прогрессирующим их засолением. В связи с этим возникает не менее важная проблема предупреждения поступления вредных веществ и солей в природные водоемы и водостоки и сохранения водоемов для будущих поколений. Проблема эта неразрывно связана с глобальной проблемой охраны окружающей среды [1] .

Сегодняшнее состояние природной среды, особенно в промышленно развитых регионах, заставляет разрабатывать и вводить в действие все более жесткие нормативы на сброс загрязнений в окружающую среду. На этом фоне особенно выделяется ряд отраслей промышленности и сельского хозяйства, производящие значительные выбросы различных групп отходов, и в том числе сточных вод с высоким удельным содержанием загрязнений. Производствами, оказывающими серьезное воздействие на загрязнение природной среды сточными водами, являются предприятия легкой промышленности [2] .

В связи с этим необходимо обратить большое внимание на развитие техники и средств очистки этих вод, разработку путей повышения эффективности существующих очистных сооружений, создание новых сооружений и установок, а также систем с размещением основных элементов в вертикальной плоскости, а не в горизонтальной, т. е. без отчуждения новых полезных площадей.

Фундаментальные исследования ряда авторов [3, 4, 5, 6] позволили решить важнейшие задачи этой народно-хозяйственной проблемы. В то же время, несомненный интерес для решения поставленных задач имеют гидроциклоны, находящие в последние годы все более широкое применение в технологических процессах при подготовке и очистке сточных вод легкой промышленности.

Таким образом, вопросы разработки научно обоснованного метода очистки промышленных сточных вод, загрязненных примесями и нефтепродуктами различной плотно­сти в вакуумных и напорных гидроциклонах, являются актуальными.

В монографии рассмотрены научные исследования по совершенствованию технических средств очистки сточных вод легкой промышленности от механических примесей и жира и их использование для полива древесных насаждений.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

• анализ современного состояния применения технологий и технических средств очистки сточных вод от механических примесей и жира;
• количественная и качественная оценка сточных вод ТОО «Фабрика первичной обработки шерсти»;
• обоснование необходимости совершенствования технических средств очистки сточных во д от взвешенных веществ и жира;
• теоретические и экспериментальные исследования усовершенствованной конструкции вакуум и маногидроциклонной установки;
• исследование влияния режима орошения на рост, развитие и приживаемость древесных насаждений при поливе очищенными сточными видами;
• изучение водно-солевого режима почв при поливе очищенными сточными и подземными водами;
• оценка эколого-экономической эффективности разработанных технических средств снижения концентраций вредных веществ в сточной воде.

Исходные данные и методы проведения исследования . В основу монографии положены результаты лабораторных, натурных и мониторинговых исследований авторов (в 2018-2020гг. ) . В процессе выполнения работы использованы имеющиеся фондовые, архивные, научные и научно-публицистические материалы. В работе использованы классические и современные инструментальные физико-химические методы исследований: химический анализ, математическая статистика и методика определения экономической эффективности использования новой техники, изобретений и рационализаторских предложений.

1. АНАЛИЗ И ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ

СТОЧНЫХ ВОД НА СОСТОЯНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

1. Влияние сточных вод на загрязнение водных ресурсов

Современное состояние промышленности и экономическая ситуация в Казахстане требует развития нового подхода к правильному и быстрому выбору способов и технических средств очистки сточных вод. Особенно это актуально для больших городов и районов с развитой промышленностью.

В настоящее время на территории больших городов республики расположены свыше 5 тысяч промышленных предприятий и организации (таблица 1) . Их стоки различны и многообразны. По этой причине разработка единых рекомендаций по их очистке и утилизации очень затруднительна. Решение этой проблемы возможно только на базе всестороннего изучения состава стоков, их классификации, а затем подбора соответствующего очистного оборудования [7] .

Для решения существующих проблем водного хозяйства, в том числе промышленного водоснабжения, постановлением Правительства Республики Казахстан от 21 января 2002 года № 71 одобрена Концепция развития водного сектора экономики и водохозяйственной политики Республики Казахстан до 2010 года, в которой определены основные пути решения проблем сохранения и рационального использования водных ресурсов. Также постановлением Правительства Республики Казахстан от 23 ян­варя 2002 года № 93 утверждена Отраслевая программа «Питьевые воды» для устойчиво­го обеспечения населения питьевой водой в необходимом количестве и гарантированного качества [8], приняты Водный кодекс Республики Казахстан [9] ; в 2005-2020 годы проведена работа по разработке схем комплексного использования и охраны водных ре­сурсов основных речных бассейнов [1] .

Проанализированы объемы водопотребления (км ³ ) и выпускаемой про-дукции (млн. тг. ) промышленности Казахстана за 2009-2018 годы, подтверж-дающие тенденцию роста валовой продукции и стабилизации водопотребления (таблица 1) . При этом удельное водопотребление резко снижается, что позволяет судить о повышении технической оснащенности систем замкнутого и оборотного водоснабжения в промышленности (рисунок 1) . Здесь важную роль играет изменение темпов научно-технического прогресса в течение значительного периода времени. Однако технико-экономический анализ на современном этапе показывает, что состояние промышленного водоснабжения не в полной мере влияет на рост производства продукции. В связи с этим выделяются инновационно-активные предприятия и предприятия с низким уровнем технического оснащения водоснабжения. В целом вопрос влияния промышленных сточных вод на качество водных ресурсов в Казахстане изучен слабо [10] .

Таблица 1 - Основные показатели использования вод за 2011-2020 гг. в Республике Казахстан, млн. м ³

Рисунок 1- Зависимость валовой продукции от объема

водопотребления.

На рисунке 1. показана зависимость валовой продукции от объема водопотребления. Дальнейший анализ показателей таблицы 1 свидетель-ствует, что объемы промышленного водопотребления в Казахстане за 2018-2020 годы изменились незначительно, т. е. подтверждается тенденция стабилизации и даже уменьшения. Закономерности промышленного водопотребления, оборотного и повторного водоснабжения иллюстрируются на рисунке 2.

Рисунок 2 - Динамика промышленного водоснабжения тыс. м ³

Необходимость разработки и внедрения замкнутой системы водоснабжения промышленного предприятия зависит от ряда причин, а именно: от дефицита воды в районе или области; от содержания в водохозяйственном объекте загрязняющих веществ, близких к их ПДК в водоеме; от применения современной малоотходной технологии [11] .

Целесообразность применения замкнутых систем определяется также степенью ущерба, наносимого водоему при сбросе неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод; необходимостью извлечения из сточных вод ценных компонентов и их утилизации; высокими требованиями к качеству сточных вод, сбрасываемых в канализацию или водоемы, ибо иногда по ряду компонентов к сбрасываемой воде предъявляются требования более высокие, чем к качеству питьевой воды, и поэтому сброс таких вод нецелесообразен.

Внедрение замкнутых систем обосновывается технико-экономическими расчетами, причем в ряде случаев применение таких систем, даже при их экономической нецелесообразности, диктуется необходимостью улучшения санитарно-гигиенических и экологических условий на предприятиях. Кроме совершенствования методов очистки сточных вод и введения безводных процессов для создания таких систем необходимо разработать технологические процессы, позволяющие резко сократить отходы производства и потребление воды. Применение рациональных схем водоснабжения предприятий с многократным использованием воды в производствах и создание внутрицеховых оборотных систем, включающих локальные сооружения очистки наиболее загрязненных сточных вод, дают возможность резко сократить количество сточных вод, поступающих на внеплощадочные очистные сооружения.

Эффективным методом охраны вод от загрязнения и истощения и значительного уменьшения потребления свежей воды является внедрение замкнутых бессточных и безотходных систем водного хозяйства [12] . В перспективе внедрение замкнутых систем приведет к полному исключению попадания загрязнений со сточными водами в окружающую среду и практически полному прекращению потребления свежей воды на технические нужды.

Уже первые опыты по разработке, проектированию, наладке и эксплуатации замкнутых систем показали, что они требуют принципиально иного подхода. Необходимо одновременно решать две проблемы: изменять основную технологию с целью оптимального использования сырьевых ресурсов и внедрения маловодных и безводных процессов; создавать совершенную замкнутую систему очистки и последовательно-повторного использования воды в производстве. Наиболее сложной и важной задачей является решение первой проблемы, так как она охватывает практически все отрасли экономики.

Таким образом, система водоснабжения промышленного предприятия представляет собой комплекс сооружений, оборудования и трубопроводов, обеспечивающих забор воды из природного источника, очистку и ее обработку, транспортирование и подачу воды потребителям требуемых расходов и качества. В системах технического водоснабжения предусматриваются также сооружения и оборудование, необходимое для приема отработавшей воды и подготовки ее для повторного использования, а также станции очистки сточных вод. Требования к качеству воды хозяйственно-питьевого назначения и воды, идущей на технические цели (технической воды) различны. Поэтому на большинстве промышленных предприятий сооружают отдельную объединенную систему хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения и отдельную систему технического водоснабжения.

Количество сточных вод, сбрасываемых в водоемы, зависит в основном от количества очищенных стоков, используемых в системах оборотного водоснабжения на данном предприятии. Например, на некоторых химических, металлургических и нефтеперерабатывающих заводах 70-75% сточных вод после соответствующей очистки используется в системах оборотного водоснабжения и только 25-20% спускается в водоемы. В отдельных случаях оказывается целесообразным передавать отработанные воды одного предприятия для использования их на ближайшие соседние предприятия, если качество вод удовлетворяет требованиям этих предприятий [13] .

Качество сточных вод, образующихся на промышленном предприятии, и концентрация в них загрязняющих веществ определяются многими факторами: отраслью промышленного производства и видом исходного сырья, режимом технологических процессов, возможностью утилизации отходов производства, удельным расходом воды на единицу продукции. Сточные воды большинства предприятий содержат минеральные и органические загрязнения в самых различных сочетаниях. Следует иметь в виду, что на одном и том же предприятии, но в различных его цехах могут образовываться производствен-ные сточные воды, загрязненные преимущественно минеральными или органическими веществами, а также их смесью [14] .

Это обусловливает необходимость перехода от прямоточных систем водоснабжения с очисткой использованных вод перед сбросом их в водоём к последовательно-оборотному водоснабжению. Глубина очистки используемой в оборотных системах воды зависит от требований, которые предъявляют к ней потребители. Во многих случаях эти требования значительно ниже, чем при сбросе воды в водоём. Однако анализ оборотных систем показывает, что они также не могут полностью исключить загрязнение водоёмов. Применяются три основные схемы оборотного водоснабжения соответственно назначению в производстве. Если вода является теплоносителем и в процессе использования лишь нагревается, не загрязняясь, то перед повторным применением для тех же целей ее предварительно охлаждают в охладительных установках. Если вода служит средой, транспортирующей механические и растворенные примеси, и в процессе использования загрязняется ими, то перед повторным применением она проходит обработку на очистных сооружениях. При комплексном использовании воды, когда она является транспортирующей средой и одновременно служит теплоносителем, вода в системе оборотного водоснабжения перед повторным применением очищается от загрязнений и охлаждается.

При таких системах оборотного водоснабжения для компенсации безвозвратных потерь воды в производстве, на охладительных установках (испарение с поверхности, унос ветром и др. ), на очистных сооружениях, а также потерь воды, сбрасываемой в канализацию, осуществляется подпитка из источников водоснабжения (постоянно или периодически) . Количество добавляемой воды составляет 5-10% общего количества воды, циркулирующей в системе. Следует отметить, что приведенные схемы водоснабжения промышленных предприятий носят общий характер. В практике часто встречаются комбинированные системы водоснабжения с различными схемами в зависимости от специфики производства, местных условий, напряженности водного баланса и др. В отдельных случаях при основной схеме оборотного водоснабжения выполняют прямоточную систему для питания потребителей, не использующих по тем или иным причинам оборотную воду. Прямоточный водопровод часто объединяют с хозяйственно-питьевым и противопожарным. Нагретая чистая вода из систем отдельных цехов в определенных условиях может быть использована для восполнения потерь в цехах оборотного водоснабжения или для питания установок, на которых допускается применение нагретой воды.

Во всех случаях при оборотном водоснабжении для отдельных производств имеется общий сток предприятия, вода которого (после соответствующей обработки) полностью или частично может быть повторно использована на пополнение систем оборотного водоснабжения, при этом в общий сток могут поступать также атмосферные осадки (дождевые или снеговые) и дренажные грунтовые воды. Выбор той или иной схемы водоснабжения обусловливается, прежде всего, ролью воды в промышленном производстве, характером этого производства и применяемого оборудования, техническими и местными условиями (мощностью источника и качеством воды в нем, расстоянием и высотой расположения предприятия от источника), а также санитарными требованиями к выпуску сточных вод. Сброс засоленных продувочных вод из оборотных циклов ряда производств, а также ливневых и дренажных вод с промышленной площадки отрицательно сказывается на общем состоянии водоёмов и увеличивает затраты на водоподготовку расположенных ниже потребителей воды.

Эффективным методом охраны вод от загрязнения и истощения и значительного уменьшения потребления свежей воды является внедрение замкнутых бессточных и безотходных систем водного хозяйства.

В перспективе внедрение замкнутых систем приведет к полному исключению попадания загрязнений со сточными водами в окружающую среду и практически полному прекращению потребления свежей воды на технические нужды. Для восполнения безвозвратных потерь будут использоваться очищенные ливневые, дренажные и особенно хозяйственно-бытовые сточные воды. Процесс перехода на такие замкнутые системы по экономическим, техническим и иным причинам потребует значительного времени.

Создание замкнутой системы водного хозяйства предусматривает внедрение эффективных, прежде всего физико-химических методов очистки сточных вод, установление научно обоснованных предельно допустимых концентраций солей, нефтепродуктов и других компонентов в оборотной воде с учётом её эпидемиологической и токсикологической безопасности для каждого замкнутого цикла, создание максимально возможного количества локальных замкнутых циклов с многократным использованием воды в них, извлечение из сточных вод ценных компонентов, переработку с целью утилизации выделенных осадков и засоленных вод. Естественно, что в замкнутых системах доля оборотного водоснабжения должна быть доведена до предельной величины.

В оборотной системе воду используют многократно пос­ле соответ-ствующей обработки (охлаждения, подогрева, очистки) .

Если при первом использовании вода загрязняется, ее подают в очистные сооружения, после чего очищенную воду вновь направляют с помощью насосов в технологический цикл.

2. Утилизация сточных вод легкой промышленности

В легкой промышленности, использующей воду как технологическое сырье, большинство предприятии применяют морально устаревшие схемы водного хозяйства, когда для водоснабжения берется свежая вода, а все образующиеся сточные воды (отработанные технологические растворы, продувочные воды, воды от мойки оборудования и помещений и т. д. ) единым потоком проходят очистные сооружения и сбрасываются в водоемы.

В целях охраны и рационального использования водных ресурсов необходимо:

• прекратить сброс загрязненных стоков в водоемы;
• довести объем оборотного водоснабжения в промышленности до 84 %, в теплоэнергетике - до 85 %, увеличить мощность очистных сооружений в 2 раза, обеспечив при этом полную очистку сточных вод;
• сократить удельный расход воды на единицу продукции в промышленности на 30-35 %, на производство 1 кВт ч электроэнергии в теплоэнергетике - на 30-50 %;
• разработать математические модели оборотного водоснабжения в промышленности и создать автоматизированную систему расчета с целью эффективного управления процессом очистки сточных вод, сбрасываемых промышленностью [15] .

Исследователям, занимающимся проблемами рационального водополь-зования, необходимо изучить следующие вопросы: обследование и техноло-гический аудит систем водопользования на промышленных предприятиях южных областей Казахстана с различной производственной специа­лизацией и особенностями водопотребления; определение требований к составу и качеству воды в соответствии со стандартами водопотребления в соответствующей отрасли промышленности; определение требований к технической модерниза-ции систем оборотного и замкнутого водоснабжения; совершенствование и разработка современных технологий организации оборотных и замкнутых систем водоснабжения на предприятиях различной специализации; создание имитационной модели производственной деятельности предприятий различной специализации с различными системами оборотного и замкнутого водо-снабжения; разработка программы развития систем оборотного и замкнутого водоснабжения на различных предприятиях РК; разработка рекомендации по организации инновационной деятельности по внедрению оборотных и замкнутых систем на промышленных предприятиях Казахстана.

На предприятиях легкой промышленности вода расходуется на хозяйственно-питьевые нужды рабочих и служащих, полив зеленых насаждений и территории промпредприятий, пожаротушение, технологические нужды:

---

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.

• Информатика
• Банковское дело
• Оценка бизнеса
• Бухгалтерское дело
• Валеология
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Религия
• Общая история
• Журналистика
• Таможенное дело
• История Казахстана
• Финансы
• Законодательство и Право, Криминалистика
• Маркетинг
• Культурология
• Медицина
• Менеджмент
• Нефть, Газ
• Искуство, музыка
• Педагогика
• Психология
• Страхование
• Налоги
• Политология
• Сертификация, стандартизация
• Социология, Демография
• Статистика
• Туризм
• Физика
• Философия
• Химия
• Делопроизводсто
• Экология, Охрана природы, Природопользование
• Экономика
• Литература
• Биология
• Мясо, молочно, вино-водочные продукты
• Земельный кадастр, Недвижимость
• Математика, Геометрия
• Государственное управление
• Архивное дело
• Полиграфия
• Горное дело
• Языковедение, Филология
• Исторические личности
• Автоматизация, Техника
• Экономическая география
• Международные отношения
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда