Охрана водной среды на производстве

Вода — самое распространенное вещество в природе (гидросфера занимает 71% поверхности земли). Воде принадлежит важнейшая роль в геологической истории планеты и возникновении жизни. Без воды невозможно существование живых организмов (около 65% человеческого тела составляет вода). Вода — обязательный компонент практически всех технологических процессов как промышленности, так и сельскохозяйственного производства. Вода особой чистоты необходима в производстве продуктов питания и медицине, при производстве полупроводников, в ядерной энергетике, в химическом анализе и т.д.

Мировое суммарное потребление воды в течение текущего столетия увеличилось примерно в 10 раз. Существенное загрязнение Мирового океана, принимающего в себя все поверхностные воды Земли, дает сброс в него сточных вод, объем которых составляет более 700 млрд. м3 в год.

В водные объекты (водоемы, реки, моря) нашей страны (данные 1995 года) отводится примерно 150 км3 сточных, коллекторно-дренажных и других вод, в том числе промышленностью (включая теплоэнергетику) — 79; сельским хозяйством — 52; жилищно-коммунальным хозяйством — 18,3; другими отраслями — 0,7 км3

К наиболее загрязненным водоемам, где уровень загрязнения выше 10 ПДК, относятся Дон, реки острова Сахалин, реки и озера Кольского полуострова, нижнее течение реки Амур. 27 видов радионуклидов обнаружены в реке Енисей.

Все это произошло за последние 20—25 лет и наносит соответствующим регионам огромный экологический и экономический ущерб.

Сточные воды промышленных предприятий бывают трех видов: бытовые, поверхностные и производственные.

Бытовые сточные воды предприятия образуются при эксплуатации на его территории душевых, туалетов, прачечных и столовых. Предприятие не отвечает за качество данных сточных вод и направляет их на городские (районные) станции очистки.

Поверхностные воды образуются в результате смывания дождевой, талой и поливочной водой примесей, скапливающихся 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), используемые в двигателях транспортных средств; органические и минеральные удобрения, используемые в заводских скверах и цветниках. Каждое предприятие отвечает за загрязнение водоемов, поэтому ведется учет объема сточных вод данного типа.

Расход поверхностных сточных вод рассчитывают, в соответствии со СНиП 2.04.03—85 «Нормы проектирования. Канализация. Наружные сети и сооружения» по методу предельной интенсивности с учетом климатических особенностей местности, площади стока (стоков), площади территории предприятия, проницаемости поверхности земли, особенностей процесса сбора и движения сточных вод в лотках и коллекторах (отстойниках).

Производственные сточные воды образуются в результате использования воды в технологических процессах. Их количество, состав и концентрацию определяют типом предприятия, его мощностью, видами используемых технологических операций. На основе анализа системы водоснабжения определены нормы потребляемой и сбрасываемой воды промышленного предприятия, которые учитываются при проектировании и реконструкции предприятий.

Системы водоотведения и очистки сточных вод (канализация) состоят из комплекса оборудования, сетей и сооружений, предназначенных для приема и удаления по трубопроводам бытовых, производственных и поверхностных сточных вод, а также для их очистки и обеззараживания перед сбросом в водоем или утилизацией. Объектами водоотведения являются здания различного назначения, а также вновь строящиеся, существующие и реконструируемые города, поселки, промышленные предприятия, санитарно-курортные комплексы и т.п.

Бытовые, производственные и поверхностные (атмосферные) сточные воды отводятся как совместно, так и раздельно. На практике получили распространение обе системы водоотведения.

Сточные воды представляют собой сложные гетерогенные смеси, содержащие примеси органического и минерального происхождения, которые находятся в нерастворенном, коллоидном и растворенном состоянии. Степень загрязнения сточных вод оценивают по концентрации примесей в единице объема, измеряемой в мг/л или г/м3. Состав сточных вод регулярно подвергают анализу, в процессе которого устанавливают биологическую потребность в кислороде (БПК); концентрацию взвешенных веществ; интенсивность окраски; активную реакцию среды; степень минерализации, концентрации биогенных элементов (азота, фосфора, калия) и др.

Для разработки рациональной схемы водоотведения и оценки возможности повторного использования сточных вод изучают состав и режим водоотведения не только общего стока промышленного предприятия, но также сточных вод отдельных цехов и аппаратов.

Наиболее опасные для водоемов производственные сточные воды делятся на две основные категории: загрязненные и незагрязненные (условно чистые).

Загрязненные производственные сточные воды подразделяются на три группы:

1. загрязненные преимущественно минеральными примесями (предприятия металлургической, машиностроительной, рудо- и угледобывающей промышленности; заводы по производству кислот, строительных изделий и материалов, минеральных удобрений и др.);
2. загрязненные преимущественно органическими примесями (предприятия мясной, молочной, рыбной, пищевой, целлюлозно-бумажной промышленности и др.);
3. загрязненные минеральными и органическими примесями (предприятия нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, текстильной, легкой, фармацевтической промышленности; заводы по производству сахара, консервов и др.).

Кроме указанных трех групп загрязненных производственных вод, в водоемы сбрасываются нагретые воды, что является причиной тепловых загрязнений.

Согласно требованиям «Основ водного законодательства», система водообеспечения промышленного предприятия должна быть, как правило, с оборотом воды для всего предприятия или для отдельных цехов; при этом следует предусматривать очистку отработанных вод.

При прямоточном водообеспечении вся забираемая из водоема вода после технологического процесса возвращается в водоем, за исключением того количества воды, которое безвозвратно расходуется на производстве или после очистных сооружений удаляется вместе с осадком (шламом).

Прямоточная схема водообеспечения промышленного предприятия:
ПП — промышленное предприятие, ОС — очистные сооружения

Повторное (оборотное) использование сточных вод после их очистки применяется довольно широко. В ряде отраслей промышленности (черная металлургия, нефтепереработка) 90—95 % сточных вод используют в системах оборотного водоснабжения и лишь 5—10 % сбрасывают в водоем. В составе инженерных коммуникаций в этом случае имеется, как правило, несколько водоотводящих сетей. Незагрязненные нагретые сточные воды поступают на охладительные установки (брызгальные бассейны, градирни, охладительные пруды), а затем возвращаются в систему оборотного водоснабжения. Загрязненные сточные воды поступают на очистные сооружения, а после очистки часть оборотных сточных вод подается в систему оборотного водообеспечения в те цехи, где их состав удовлетворяет нормативным требованиям.

Схема оборотного водообеспечения промышленного предприятия:
ПП — промышленное предприятие, ОС — очистные сооружения, ОУ — охладительные установки, Qиct — вода, подаваемая из источника на производственные нужды, Qпот — вода, безвозвратно потребляемая на предприятии, Qшл — вода, удаляемая со шламом (осадком), Qcбр— вода, сбрасываемая в водоемы, Qобт — оборотная вода после охладительных установок, Qоб — оборотная вода после очистных сооружений, Qун — вода, теряемая на испарение и унос из охладительных установок