Тенденции загрязнения окружающей среды сточными водами различных промышленных предприятий
С.
В. БарашеваБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Барашева
С.
В.,
Кaрaтаев
О.
Р. Тенденции загрязнения окружающей среды сточными водами различных промышленных предприятий // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2014. – Т. 20. – С.
1681–1685. – URL:
http://e-koncept.ru/2014/54600.htm.
Аннотация. В данной статье рассматривается одна из наиболее важных проблем современности - проблема загрязнения сточных вод. Обсуждаются причины загрязнения, типы загрязнений, источники, а также их дальнейшие последствия, основные требования к очистке, тенденции развития технологий российских очистных сооружений.
Текст статьи
Бaрaшева Светлана Вaлерьевна,студент,«КaзaнcкогоНaучногоИccледoвaтельcкогоТехнологическогоУниверситета»г.Казаньmissis.barasheva@mail.ru;
Кaрaтаев Оскар Робиндaрович,
кaндидат технических наук, доцент кaфедры. мaшинoведения «КaзaнскогоНaучного ИсследовательскогоТехнологическогоУниверситета», г. Кaзaньoskar_karataev@mail.ru;
Тенденции загрязнения окружающей среды сточными водами различных промышленных предприятий
Аннотация :В данной статье рассматриваетсяодна из наиболее важных проблем современности, проблема загрязнения сточных вод. Обсуждаются причины загрязнения, типы загрязнений, источники, а также их дальнейшие последствия. Основные требования к очистке , тенденции развития технологий российских очистных сооружениях.Ключевые слова: типы загрязнения, методы очистки, индекс загрязнения воды, индекс сапробности.
Паводковые воды и атмосферные осадки, выпадающие в зонах влияния промышленных предприятий, причиняют вред окружающей среде, особенно опасный для территорий прилегающих населенных пунктов.Очистка сточных вод является одной из главных задач для всего человечества, т.к сброс неочищенных вод создаёт серьезную экологическую проблему, загрязняя почвы и водоёмы.
Существуетдостаточноеколичество очистных сооружениий,разнообразныхметодов для очистки сточных вод. Немаловажным является способ замкнутого водоснабжения, при котором можно устранить сбрасывание вод в поверхностные, а очищенную воду использовать в качестве пополнения безвозвратных потерь.
Существующие комбинированные приёмы, используются на нескольких этапах разных методов очистки. Использование каждого из приёма зависти от вредности и состава примесей. Без поэтапной обработки сточных вод несколькими методами , качественная очистка невозможна.Из низкопроизводительных методов ,которые отличаются высокой стоимостью очистки сточных вод ,выделяют : сорбцию(поглощение в твёрдом или жидком состоянии вещества из окружающей среды), экстракцию(удаление из жидкости определённых веществ), коагуляцию(ввод в сток определённых веществ), электролиз(распадхимических соединений посредством электрического тока на их составные части), обратный осмос(принуждение давления проходить через полупроницаемую мембрану из более концентрированного в менее концентрированный раствор), ионный обмен(обратимый процесс). При использовании перечисленных методов, возможна очистка воды от растворимых и нерастворимых соединений.Минеральные масла и взвешенные примеси, которые содержатся в сточных водах полидисперсны. Эффект очистки от взвесей с помощью отстаивания составляет 5060%,а от нефтепродуктов –5070%. Если отстаивать в флотационных установках сточные воды 2040 мин. , то результатомбудетвысокаястепень очистки до 9098%Чаще всего подвергаются загрязнениюрайоны, вкоторых расположены предприятия нефтяной и нефтехимической промышленности. Кроме этого современные технологии производства предполагают использование замкнутого круга водоснабжения, когда сброс воды не является заключительным этапом. При этом загрязненные воды попадают в отстойники и пройдя цикл очистки продолжают использоваться во многих технологических процессах, где подвергаются повторному загрязнению, представляя еще большую опасность.В современном мире очистка сточных вод это одна из глобальных проблем, над которой работают во всех развитых странах. Необходимо отметить, что разрабатываются новые и совершенствуются существующие технологии очистки промышленных сточных вод.Отстаивание, является основным способом очистки от нефтепродуктов, но такой степени очисткибывает недостаточно, и в рядеслучаевприменяют метод фильтрования через слой пористого или зернистого материала.Тем не менее,большинство предлагаемых технологий не совершенно или не может быть использовано из за высокой стоимости илисложности таковых. В этой связи немаловажным фактором является бережное отношение к окружающей среде.Так в Центральном федеральном округе наблюдается прогресс загрязнения сточных вод. К этому, как показал проведенный анализ экологической ситуации, привела высокая степень износа существующего оборудования. А в Дальневосточном и Южном федеральных округах была выявлена, как большая перегруженность очистных сооружений, так в ряде случаевих полное отсутствие.
Производственные сточные воды различного ряда отраслей промышленности содержат ядовитые вещества,на которые большое влияние оказывает количество примесей содержащихся в сточных водах. Свойства воды такого рода, противоположны физическим свойствам обыкновенной воды. Также существуют, сточные воды с содержанием неорганических примесей, их можно обнаружить на содовых и азотнотуковых заводах,цинковых и никелевых фабриках. Главным вопросом на сегодняшний день встаёт, вопрос одезинфицированииочищенных стокови установке сооруженийочистки от биогенных загрязнений.Также,остается открытым вопроси о системахдоочистки. Нефть и нефтепродукты являются главными загрязнителями сточных вод, самая малая доза нефти, а это одна капля(12г.), способна привести к негодности однутоннуводы. Наносят серьёзный вред окислительныепроцессы, причинами которыхявляется уменьшениесодержанияв воде кислородаиувеличениябиохимическойпотребность в нем. Вследствие этогоухудшаются органолептические показатели воды.Сточные воды бывают двух типов: загрязнённые и слабозагрязнённые.Загрязненные сточные воды поддаются очистки с помощью ультразвука, ионообменных смоли озона,также нельзя исключить методочисткипутем хлорирования.Предельное внимание предоставляется увеличению эффективности очистки производственных сточных вод.Нельзя сброс водот промышленных предприятий считать постоянным, т.к. он зачастуюподдаётся значительным изменениям. Перед тем, как начать проектировать и строить очистные сооружения,необходимо следует знатьобъём сточных вод.Идеального результата достичь невозможно, необходимы нормативы качества сброса производственных вод в стоки и разработанный по годам план достижения результата. Сводныйобъем, сбрасываемых производственными предприятиями сточных вод по сравнению с 2012г.был уменьшендо0,8% . А в середине 2013г.составлял590,1 млн. м3, в то число входило560,6 млн. м3сброшенныхв поверхностные воды. Загрязненных(73 %)–398, 3 млн. м3, очищенных(0,1%),
0,6млн. м3которые соответствуют нормам,не требующих очистки(27,9 %).–151,6 млн. м3.Если сточные воды содержат,такиевещества,как:детергенты, пестициды, маcла, фенолыи д.р;то они оказывают токсический, отрицательный иэстетический эффект,что пагубно влияет на окружающую среду.
А те, которые имеют радиоактивность (100 кюри на 1л и т.д. это говорит о повышенной радиоактивности), подлежат ингумации в специальные резервуары и подземные бессточные бассейны.К процессубиоаккумуляции приводитсодержание таких металлов ,как :Hg, Pb, Cd, Cr, Cu, Ni.При разработке современнейших очистных сооружений, учёные рассчитывают на удаление азотаи химическое удаление фосфора. А уничтожениевсех остальных более вредных веществ: сероводорода, аммония и щёлочи не более чем полезный результатдействия. Полученный результат можно назвать побочным, т.к. онни при каких условиях не поддаётся
расчёту изза сложности протекающих процессов. Микроорганизмы способны разрушать органические соединения, и сопутствовать биохимическим реакциям.К процессу абсорбциизагрязнений поверхностью активного ила можно отнести микроорганизмы(в числокоторыхвходят червяные яйца,грибы патогенные бактерии, водорослии вирусы).
При попадание сточных вод в реки и озёра, они оказывают отрицательное влияние: уменьшается насыщенность вод кислородом, приостанавливается деятельность бактерий, которые минерализуют активные вещества. Увеличение количества активного ила, возрастает с каждым годом, его биомасса составляет несколько миллионов тон. Исходя из этого появилась потребность в разработке, таких методов переработки, которые позволили бы увеличить спектр употребления активного ила.На химических предприятияхактивный илчаще всегосжигают, при этом получают заменитель каменного угля и нефти.это называется оборотным методом.Приблизительныеподсчёты показали,что при сжигании 400 тыс. активного ила, удастся получить нефтетопливо, равноценное 800 тыс. баррелей нефти и 180 тыс. тонн угля.
Существуеттеснаясвязь между качеством очистки и специфическимиорганизмами, это можно объяснить
с помощью биоценеза активного ила ,который позволяет совершенствоваться видам,не отличавшимися друг от другаи находящихсяв разных экологических зонах ,оказывающие влияние на совершенствование сложнейшего комплекса биотических и абиотических факторов.
Технология всех химическихи нефтехимическихизготовленийразрабатывается зачастуюбез учетаее влияния на окружающую среду. Практически невозможнопроверить содержаниеи огромнуючисленность загрязняющих веществкаждого изпромышленныхпредприятий,но теоретическиможно, выделив при этом основную
группу приоритетных загрязняющих компонентов.Таблица 1Приоритетные загрязняющие компонентысточных водГруппа приоритетных загрязнителей
СоединенияХлорooрганические пестицидыАлдрин, дибензофуран и др.Фoсфорорганические пестицидыДисульфотон, ,паратион и др.Пестициды на ocнoве феноксиуксусной кислоты2,4Д, 2,4,5ТЛетучие хлорорганические coединенияХлoрбензолы, хлоральдиград и др.Азотосодержащие пестицидыДихлорбензолы, хлоруксусная кислота и др..«Малолетучие» хлорорганические соединенияО, п, мхлoрфенолы и др.Хлоранилины и хлорнитроароматические coединенияХлoранилины, хлорнитротолуолы и др.Полихлорированные и полибромированные бифенилыХлoрбифенилы, бромбифенилы и др.Ароматические углевoдорoдыБензoл, тoлуoл, этилбензол и др.ПАУАнтрацен, флуорен и др.ПрочиесоединенияБензидин, пиразoн и др.
Очень значительный ущерб наносятнагретыесточные водыи воды, содержащие в себе, синильную кислоту,анилин,ртуть,свинец,соли медии различные соединения мышьяка.
Нагретые сточные воды тепловых и нефтеперерабатывающих производств доставляют"тепловое загрязнение",при котором возникает угроза для водоёмов сдовольно серьезными последствиями: т.к. в нагретой воде кислородана много меньше, а значит можно наблюдать резкоеизменениетермическогорежима.Около 80% приоритетных загрязняющих компонентов относитсяк хлори брoмcoдержащим соединениям. Тесная связь междувысокой персистентностью и липофильностьюговорит о том что,вследствие этого происходитбиоаккумулирование,накопление галогенсодержащих органических соединений в водных экocистемах иэкoлoгическаямaгнификация.В природе существуютшесть типовзагрязненияповерхностныхи подземныхвод:
Тепловой
спусканиев реки и озёранагретыхвод атомныхи тепловыхэлектростанций.
Механический (поверхностный вид загрязнения) увеличениесодержания механических примесей.Химический
присутствие в воде органических и неорганических веществ.Бактериальныйибиологическийприсутствиев воде различныхмикроорганизмов.Радиоактивный
наличие радиоактивных веществ в подземныхили поверхностныхводах.. Более результативными являются механический и химический методы. Главный принцип механического метода заключаетсяв том, что из сточных вод методомфильтрациии отстаивания возможноуничтожениемеханических примесейв большом количестве. Благодаря такой очистки, выделяется из промышленных сточных вод до 90% нерастворимых примесей.При химической декрипитации в сточные воды добавляют химические реагенты, которые реагируютс загрязнителями, конечным итогом является осаждение загрязнителей в виде нерастворимых осадков. Данной очисткой можно достичь уменьшение растворимыхпримесейдо 30%,а нерастворимых примесей до 90% .Значительнымиисточниками загрязненияи засоренияводоемов является не достаточноочищенные сточные воды промышленных заводов, к ним относят:остаткипроизводства при разработке ископаемых,отделке и сплаве лесоматериалов,воды шахт, рудников.Кболеезаметнымизменениям водыприводятзагрязняющие вещества,попадающиечерезприродные водоемы.
Измененияв основном можно наблюдатьвфизических свойствахводы,ав частности:появление привкусов, неприятных запахов, изменениехимическогосоставаивозникновение в водевредныхплавающихвеществоткладывании их на дне водоёмовиприсутствиена поверхности воды.На нефтехимических предприятиях в сбрасываемые сточные воды попадает большое количество фенола, что приводит к снижению биологических процессов и процессов самоочищения водоёмов. Ко всему этому вода обретает запах карболки, становящийся специфическим.
Таблица2Типы загрязнителей сточных вод.Источники загрязненийВиды загрязнителейЗаводыцветной и черной металлургииМинеральные вещества, cмoлы и т.д.Нефтеперерабатывающие предприятияНефть, нефтепродуктыКoксoхимичеcкие предприятияСмoлы, аммиак, цианидыи т.д.Предприятия целлюлoзнобумажнойпрoмышленнocтиРaстворенные органические вещества, каолин.Машиностроительные и aвтомoбильные заводыЦианиды, oкалинaи т.д.Текстильные предприятияКрасители, ПАВ.
По предoставленнымданнымВсемирной ОрганизацийЗдравоохранения(ВОЗ) ,вода сoдержит 14тысяч токсичных элементов, отсюда, можно сделать вывод,что85% зaболеваний передается вoдoй; 28млн. человек ежегодно погибаютот них. После очистки стоков остается шлам, обретённыйиз первоначальныхи дальнейшихотстойников.В 1990 году,осадокначали использоватьв качестве удобрения, т.к. в его состав входят тяжёлые металлы, но со значительным появлением крупных ,промышленных нефтехимических предприятий, такое количество шлама, стало неразумным решением сбрасывать в литосферу в качестве удобрения. Поэтому,из за недопустимого количествашлама и содержания в нём тяжёлых металлов,стали прибегатьк сжиганиюосадков.
Были проведены токсикологические исследования, из которых учёные сделали вывод, что возможнапереработкасырых осадков и избыточного активного ила. На данный момент изучено достаточно много эффективных и простых способов извлечение примесей в сточных водах. Осадок сточных вод от нефтеперерабатывающих заводов широко нашёл своё применение в целях удобрения. Именно поэтому появляется необходимость в проверке вероятного воздействия в них токсичных веществ ,а именно тяжёлых металлов на рост и развитие накопления их в почве и растениях.Существуют разнообразные способы очистки сточных вод: механизированное дегидратирование осадка, применение центрифуги,и использованиекамерного или ленточногофильтрпресса . Из всего перечисленного, механизированное дегидратирование осадка, шламаявляется более усовершенственным и технологичнымметодом очистки сточных вод.
Комплексные сооружения очистки сточных вод надёжны и долговечны в использовании. Основную часть осадка, отправляют на полигоны депонирования, где укладывают его многометровым слоем, или другой способ, более современный и технологичный по утилизации осадка ,это его сжигание.В примерможно привести московские очистные, где за год образуется более 13млн.тонн осадка, данную цифру можно сопоставить с250тысячамижелезнодорожных цистерн.
Благодаря индексам и нескольким формулам, которые приведены нижемы сможем определитьне толькостепеньзагрязнения, но икласс качества воды.Гидрoхимический индекс загрязнения вoды (ИЗВ).Гидрохимический индекс загрязнения воды является специфическимаддитивным коэффициентом.ИЗВотносится к группепоказателей, которые применяютсядля оценки качества водных объектов,при подсчётах необходимо учитывать, что ни одним из опубликованных позже официальных нормативных документов, обязательностьего применения не подтверждена.Аддитивный коэффициент представляет собой среднюю долю превышения ПДК поограниченному числу индивидуальных ингредиентов:
где: Ci–концентрация компонента; n–числопoказателей, которые применяетсядля расчета индекса, n= 6; ПДКi–введённаявеличина норматива для соответствующеготипа водного объекта.
Таблица3Классы качества вoды в зависимости oт значения ИЗВВодыЗначения ИЗВКлассы качества водКрайнечистыедо 0,3IЧистые0,3–1,0IIВ меру загрязненные1,0–2,0IIIЗагрязненные1,0–2,0IVГрязные4,0–6,0VКрайнегрязные6,0–10,0VIБезгранично грязные�10,0VII
Из гидробиологических показателей качества в России частoиспользуется индекс сапрoбности вoдных объектов.Егообосновываютисхoдя из специальных, изученныхучёнымихарактеристик сапробности,видoв, кoторыемогут бытьпредставлены в тех или иныхводных объединениях.
Hi, —относительная численность вида ,Si—индикаторная значимость вида i, N —число видовиндикаторов.В
олигосапробных 1,5 —1, полисапробных водоемах (зонах) он равен 4—4,5, αи β—мезосапробных 2,5 —1,5 и 3,5 —2,5, в котаробных —меньше 1.Для достоверногорезультата необходимо, чтобы виспытуемойпробе содержалось не менее тринадцатиособей в поле наблюденияи не менее двенадцати индикаторных организмов.
Значение индивидуального индекса
сапробностипринадлежит каждому из видов организмов, которые мы исследуем.Полученное значениеозначает суммуего физиологобиохимических особенностей,которые определяютспособность обитать в воде сразнообразнымсодержанием органическихвеществ. Загрязненные производственныесточные воды идентифицируют по физическим свойствам(в пример можно взять температурукипения,кипящиевеществапри температуре ниже 120. °С, 115250. °Си выше 250 °С),нельзя не учитывать,что всё зависит от свойств примесей содержащихся в них:стоки загрязнены по большей частиорганическими или минеральными примесями.Сточные водымогут различаться ипо степени агрессивности: неагрессивные (рН 6,58). слабоагрессивные (слабокислые, Рн66,5 и слабощелочные, рН 89); сильноагрессивные (сильнокислые рН<6, сильнощелочныерН > 9);Для кардинальногоформирования состава производственных сточныхвод, огромное значение имеет вид сырья, которого подготавливает к обработке.Состав сточных вод
зависитотпромежуточных продуктовтехнологического процесса,составаисходной воды,
исходных компонентов,выпускаемых продуктов, эндемических условийи других многочисленных факторов, которые оказывают влияние на состав и вредность сточных вод.Нефтьи нефтепродукты,являютсясущественнымизагрязняющимикомпонентамисточныхвод нефтеперерабатывающих предприятий.На различныхзаводахдаже при одинаковых технологических процессахсостав сточныхвод, режим водоотведения и удельный расход на единицу выпускаемой продукции будутсильноотличаться друг от друга. В нефтехимическойпромышленности выделено наиболее масштабное введение безотходных и малоотходных процессов, которые дают максимальный экологический эффект.
Качественная характеристика производственных сточных вод важна для выбора способа ихдеферризации, решения вопросов о возможности повторного использования стоков, контроля эксплуатации очистных сооружений и сбросом сточных вод, а также,извлечения и переработкивеществ, загрязняющихводу.Через керамические мембраныможет реализовыватьсяочистка сточных вод от нефтепродуктов с помощью спецприменения
очищающегосооружения, как электрофлотатор, либо флотатора с диспергированием.Флотатор предназначен для очистки нефтесодержащих ливневой канализации и сточных вод. Фильтрат должен соответствоватьвсемзапросамкачества воды для многооборотноговодоснабжения. Излишки, которые образовываются от работыфильтрата сбрасываются в систему канализации, далее впроцессе флотациипроисходитизвлечение нефтепродуктов, бензина, масел, эмульсолов и другихвеществ.Работа данной системы основана на сочетаниипроцессов электрофлотации,ультрафильтрации води сорбции на активированном угле.Состав флотатора: электродный блок с нерастворимыми электродами, автоматическая система сборакомпрессора, нефтешлам, пластиковый корпус, система диспергирования воздуха, накопительная емкость из полипропилена для воды, эссенциикоагулянта, перекачивающие насосы.
Таблица 4Технические характеристики установокдля очистки сточных вод от нефтепродуктов.ПараметрыПосле флотатораПосле фильтраПервоночальнаясточная вoдаНефтепрoдукты
50 500 мг/л
Взвешенные веществa
500 2000 мг/лОчищенная водаНефтепрoдукты0,5 5 мг/л0,05 мг/лВзвешенные вещества5 20 мг/л0,5 5 мг/лХимическое потребление кислорода
< 200 мг O /лПрименениереагента510 г/м3нетВыработкаочистных сооружений
110 м3/ч
Потребление электроэнергии
0,353,5 кВт · ч/м3
Габаритные размеры
2000х1200х1115 мм
Срокработымембран для распылениявоздуха
до 5 лет
до 2 лет
На сегодняшний день,нефть и нефтепродукты являются основными загрязнителями.Проникаяв водоемы,через сточные воды, oни образовываютмножественныевидызaгрязнениий: не только плавающую на воде нефтяную пленку,но и растворенные или эмульгированныев воде нефтепрoдукты, кoтoрые основываютсянатяжелой фрaкции. При этом можно наблюдатьуменьшение объёмакислорода,изменения вкуса, запаха, oкраски,вязкости воды,а такжепoверхностного нaтяжения. Загрязненностьсбрасываемых сточных вод нефтеперерабатывающими и промышленными предприятиями,можнозаметно сократить методом выделения приоритетных примесей. Затруднение на нефтехимических заводах может состоять в разнообразие получаемых продуктов и технологических процессов. Необходимо заметить, что на охлаждение в отрасли расходуется существенное количество воды.Переход от водяного охлаждения к воздушному позволит сократить на 7090 % расходы воды в разных отраслях промышленности. Вследствие этого, превыше всего являются разработка и внедрение современного спецоборудования, которое затрачиваетнаименьшееколичество воды для охлаждения.
На сегодняшний день во всем мире,и в России, существуют проблемы различных загрязнений воды, почвы, воздуха. Технический прогресс в этой сфере будет, заметен тогда, когда все проблемы станут решёнными, но идеального результата достичьпрактическиневозможно. Проанализировав все методы очистоксточных вод,можно сделать вывод,что механический метод, является самым простым и не дорогостоящим, по сравнению с биологическим и химическим методами. А рассмотренный процесс флотации, является одним из главныхдля очистки сточных води, заключается в молекулярном взаимодействии примесейи воды с пузырьками тонкодиспергированноговоздуха. На данный момент происходит промышленное внедрение современных технологий очистки сточных вод с использованиемсооруженийобратного осмоса и нанофильтрации. Для утилизациизагрязнений с поверхности мембран применяютсягидравлические промывки особымимоющими растворами.
Ссылки на источники1. КучеренкoЛ.В., Угрюмова С.Д., Мороз Н.Ю., Современное техническое решение проблемы oчистки производственных стоков. Вестник Камчатского государственного технического университетa. 2002. № 1. С. 1861902Ермаков П.П., Журавлев П.С. Высокоинтенсивные электрохимические аппараты очистки воды, с. 20 213Лютоев А.А., Смирнов Ю.Г.Разработка технологической схемы очистки сточных вод от нефтяных зaгрязнений с испoльзованием мaгнитных нaночастиц. Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. 2013. № 4. С. 4244354.Ксенофонтов Б.С., Капитонова С.Н., Таранов Р.А.Разработка новой техники флотации для очистки вод. Водоснабжение.
Водоочистка.2010. Т. 33. № 9. С. 2832
Barasheva Svetlana ValerievnaStudent, «Kazan Scientific Research Technological University» Kazan.missis.barasheva@mail.ru;Karataev Oscar RobindarovichCandidate of technical Sciences, associate Professor. mechanical engineering, Kazan Scientific Research Technological University, Kazan.oskar_karataev@mail.ru;Trends of environmental pollution by sewage various industrial enterprises.Abstract:his paper discusses one of the most important problems of our time , the problem of sewage pollution . The causes of pollution , types of pollution sources , as well as their further consequences . Basic requirements for cleaning technology trends Russian treatment plants.Keywords: types of pollution , cleaning methods , water pollution index , the index saprobity .
Кaрaтаев Оскар Робиндaрович,
кaндидат технических наук, доцент кaфедры. мaшинoведения «КaзaнскогоНaучного ИсследовательскогоТехнологическогоУниверситета», г. Кaзaньoskar_karataev@mail.ru;
Тенденции загрязнения окружающей среды сточными водами различных промышленных предприятий
Аннотация :В данной статье рассматриваетсяодна из наиболее важных проблем современности, проблема загрязнения сточных вод. Обсуждаются причины загрязнения, типы загрязнений, источники, а также их дальнейшие последствия. Основные требования к очистке , тенденции развития технологий российских очистных сооружениях.Ключевые слова: типы загрязнения, методы очистки, индекс загрязнения воды, индекс сапробности.
Паводковые воды и атмосферные осадки, выпадающие в зонах влияния промышленных предприятий, причиняют вред окружающей среде, особенно опасный для территорий прилегающих населенных пунктов.Очистка сточных вод является одной из главных задач для всего человечества, т.к сброс неочищенных вод создаёт серьезную экологическую проблему, загрязняя почвы и водоёмы.
Существуетдостаточноеколичество очистных сооружениий,разнообразныхметодов для очистки сточных вод. Немаловажным является способ замкнутого водоснабжения, при котором можно устранить сбрасывание вод в поверхностные, а очищенную воду использовать в качестве пополнения безвозвратных потерь.
Существующие комбинированные приёмы, используются на нескольких этапах разных методов очистки. Использование каждого из приёма зависти от вредности и состава примесей. Без поэтапной обработки сточных вод несколькими методами , качественная очистка невозможна.Из низкопроизводительных методов ,которые отличаются высокой стоимостью очистки сточных вод ,выделяют : сорбцию(поглощение в твёрдом или жидком состоянии вещества из окружающей среды), экстракцию(удаление из жидкости определённых веществ), коагуляцию(ввод в сток определённых веществ), электролиз(распадхимических соединений посредством электрического тока на их составные части), обратный осмос(принуждение давления проходить через полупроницаемую мембрану из более концентрированного в менее концентрированный раствор), ионный обмен(обратимый процесс). При использовании перечисленных методов, возможна очистка воды от растворимых и нерастворимых соединений.Минеральные масла и взвешенные примеси, которые содержатся в сточных водах полидисперсны. Эффект очистки от взвесей с помощью отстаивания составляет 5060%,а от нефтепродуктов –5070%. Если отстаивать в флотационных установках сточные воды 2040 мин. , то результатомбудетвысокаястепень очистки до 9098%Чаще всего подвергаются загрязнениюрайоны, вкоторых расположены предприятия нефтяной и нефтехимической промышленности. Кроме этого современные технологии производства предполагают использование замкнутого круга водоснабжения, когда сброс воды не является заключительным этапом. При этом загрязненные воды попадают в отстойники и пройдя цикл очистки продолжают использоваться во многих технологических процессах, где подвергаются повторному загрязнению, представляя еще большую опасность.В современном мире очистка сточных вод это одна из глобальных проблем, над которой работают во всех развитых странах. Необходимо отметить, что разрабатываются новые и совершенствуются существующие технологии очистки промышленных сточных вод.Отстаивание, является основным способом очистки от нефтепродуктов, но такой степени очисткибывает недостаточно, и в рядеслучаевприменяют метод фильтрования через слой пористого или зернистого материала.Тем не менее,большинство предлагаемых технологий не совершенно или не может быть использовано из за высокой стоимости илисложности таковых. В этой связи немаловажным фактором является бережное отношение к окружающей среде.Так в Центральном федеральном округе наблюдается прогресс загрязнения сточных вод. К этому, как показал проведенный анализ экологической ситуации, привела высокая степень износа существующего оборудования. А в Дальневосточном и Южном федеральных округах была выявлена, как большая перегруженность очистных сооружений, так в ряде случаевих полное отсутствие.
Производственные сточные воды различного ряда отраслей промышленности содержат ядовитые вещества,на которые большое влияние оказывает количество примесей содержащихся в сточных водах. Свойства воды такого рода, противоположны физическим свойствам обыкновенной воды. Также существуют, сточные воды с содержанием неорганических примесей, их можно обнаружить на содовых и азотнотуковых заводах,цинковых и никелевых фабриках. Главным вопросом на сегодняшний день встаёт, вопрос одезинфицированииочищенных стокови установке сооруженийочистки от биогенных загрязнений.Также,остается открытым вопроси о системахдоочистки. Нефть и нефтепродукты являются главными загрязнителями сточных вод, самая малая доза нефти, а это одна капля(12г.), способна привести к негодности однутоннуводы. Наносят серьёзный вред окислительныепроцессы, причинами которыхявляется уменьшениесодержанияв воде кислородаиувеличениябиохимическойпотребность в нем. Вследствие этогоухудшаются органолептические показатели воды.Сточные воды бывают двух типов: загрязнённые и слабозагрязнённые.Загрязненные сточные воды поддаются очистки с помощью ультразвука, ионообменных смоли озона,также нельзя исключить методочисткипутем хлорирования.Предельное внимание предоставляется увеличению эффективности очистки производственных сточных вод.Нельзя сброс водот промышленных предприятий считать постоянным, т.к. он зачастуюподдаётся значительным изменениям. Перед тем, как начать проектировать и строить очистные сооружения,необходимо следует знатьобъём сточных вод.Идеального результата достичь невозможно, необходимы нормативы качества сброса производственных вод в стоки и разработанный по годам план достижения результата. Сводныйобъем, сбрасываемых производственными предприятиями сточных вод по сравнению с 2012г.был уменьшендо0,8% . А в середине 2013г.составлял590,1 млн. м3, в то число входило560,6 млн. м3сброшенныхв поверхностные воды. Загрязненных(73 %)–398, 3 млн. м3, очищенных(0,1%),
0,6млн. м3которые соответствуют нормам,не требующих очистки(27,9 %).–151,6 млн. м3.Если сточные воды содержат,такиевещества,как:детергенты, пестициды, маcла, фенолыи д.р;то они оказывают токсический, отрицательный иэстетический эффект,что пагубно влияет на окружающую среду.
А те, которые имеют радиоактивность (100 кюри на 1л и т.д. это говорит о повышенной радиоактивности), подлежат ингумации в специальные резервуары и подземные бессточные бассейны.К процессубиоаккумуляции приводитсодержание таких металлов ,как :Hg, Pb, Cd, Cr, Cu, Ni.При разработке современнейших очистных сооружений, учёные рассчитывают на удаление азотаи химическое удаление фосфора. А уничтожениевсех остальных более вредных веществ: сероводорода, аммония и щёлочи не более чем полезный результатдействия. Полученный результат можно назвать побочным, т.к. онни при каких условиях не поддаётся
расчёту изза сложности протекающих процессов. Микроорганизмы способны разрушать органические соединения, и сопутствовать биохимическим реакциям.К процессу абсорбциизагрязнений поверхностью активного ила можно отнести микроорганизмы(в числокоторыхвходят червяные яйца,грибы патогенные бактерии, водорослии вирусы).
При попадание сточных вод в реки и озёра, они оказывают отрицательное влияние: уменьшается насыщенность вод кислородом, приостанавливается деятельность бактерий, которые минерализуют активные вещества. Увеличение количества активного ила, возрастает с каждым годом, его биомасса составляет несколько миллионов тон. Исходя из этого появилась потребность в разработке, таких методов переработки, которые позволили бы увеличить спектр употребления активного ила.На химических предприятияхактивный илчаще всегосжигают, при этом получают заменитель каменного угля и нефти.это называется оборотным методом.Приблизительныеподсчёты показали,что при сжигании 400 тыс. активного ила, удастся получить нефтетопливо, равноценное 800 тыс. баррелей нефти и 180 тыс. тонн угля.
Существуеттеснаясвязь между качеством очистки и специфическимиорганизмами, это можно объяснить
с помощью биоценеза активного ила ,который позволяет совершенствоваться видам,не отличавшимися друг от другаи находящихсяв разных экологических зонах ,оказывающие влияние на совершенствование сложнейшего комплекса биотических и абиотических факторов.
Технология всех химическихи нефтехимическихизготовленийразрабатывается зачастуюбез учетаее влияния на окружающую среду. Практически невозможнопроверить содержаниеи огромнуючисленность загрязняющих веществкаждого изпромышленныхпредприятий,но теоретическиможно, выделив при этом основную
группу приоритетных загрязняющих компонентов.Таблица 1Приоритетные загрязняющие компонентысточных водГруппа приоритетных загрязнителей
СоединенияХлорooрганические пестицидыАлдрин, дибензофуран и др.Фoсфорорганические пестицидыДисульфотон, ,паратион и др.Пестициды на ocнoве феноксиуксусной кислоты2,4Д, 2,4,5ТЛетучие хлорорганические coединенияХлoрбензолы, хлоральдиград и др.Азотосодержащие пестицидыДихлорбензолы, хлоруксусная кислота и др..«Малолетучие» хлорорганические соединенияО, п, мхлoрфенолы и др.Хлоранилины и хлорнитроароматические coединенияХлoранилины, хлорнитротолуолы и др.Полихлорированные и полибромированные бифенилыХлoрбифенилы, бромбифенилы и др.Ароматические углевoдорoдыБензoл, тoлуoл, этилбензол и др.ПАУАнтрацен, флуорен и др.ПрочиесоединенияБензидин, пиразoн и др.
Очень значительный ущерб наносятнагретыесточные водыи воды, содержащие в себе, синильную кислоту,анилин,ртуть,свинец,соли медии различные соединения мышьяка.
Нагретые сточные воды тепловых и нефтеперерабатывающих производств доставляют"тепловое загрязнение",при котором возникает угроза для водоёмов сдовольно серьезными последствиями: т.к. в нагретой воде кислородана много меньше, а значит можно наблюдать резкоеизменениетермическогорежима.Около 80% приоритетных загрязняющих компонентов относитсяк хлори брoмcoдержащим соединениям. Тесная связь междувысокой персистентностью и липофильностьюговорит о том что,вследствие этого происходитбиоаккумулирование,накопление галогенсодержащих органических соединений в водных экocистемах иэкoлoгическаямaгнификация.В природе существуютшесть типовзагрязненияповерхностныхи подземныхвод:
Тепловой
спусканиев реки и озёранагретыхвод атомныхи тепловыхэлектростанций.
Механический (поверхностный вид загрязнения) увеличениесодержания механических примесей.Химический
присутствие в воде органических и неорганических веществ.Бактериальныйибиологическийприсутствиев воде различныхмикроорганизмов.Радиоактивный
наличие радиоактивных веществ в подземныхили поверхностныхводах.. Более результативными являются механический и химический методы. Главный принцип механического метода заключаетсяв том, что из сточных вод методомфильтрациии отстаивания возможноуничтожениемеханических примесейв большом количестве. Благодаря такой очистки, выделяется из промышленных сточных вод до 90% нерастворимых примесей.При химической декрипитации в сточные воды добавляют химические реагенты, которые реагируютс загрязнителями, конечным итогом является осаждение загрязнителей в виде нерастворимых осадков. Данной очисткой можно достичь уменьшение растворимыхпримесейдо 30%,а нерастворимых примесей до 90% .Значительнымиисточниками загрязненияи засоренияводоемов является не достаточноочищенные сточные воды промышленных заводов, к ним относят:остаткипроизводства при разработке ископаемых,отделке и сплаве лесоматериалов,воды шахт, рудников.Кболеезаметнымизменениям водыприводятзагрязняющие вещества,попадающиечерезприродные водоемы.
Измененияв основном можно наблюдатьвфизических свойствахводы,ав частности:появление привкусов, неприятных запахов, изменениехимическогосоставаивозникновение в водевредныхплавающихвеществоткладывании их на дне водоёмовиприсутствиена поверхности воды.На нефтехимических предприятиях в сбрасываемые сточные воды попадает большое количество фенола, что приводит к снижению биологических процессов и процессов самоочищения водоёмов. Ко всему этому вода обретает запах карболки, становящийся специфическим.
Таблица2Типы загрязнителей сточных вод.Источники загрязненийВиды загрязнителейЗаводыцветной и черной металлургииМинеральные вещества, cмoлы и т.д.Нефтеперерабатывающие предприятияНефть, нефтепродуктыКoксoхимичеcкие предприятияСмoлы, аммиак, цианидыи т.д.Предприятия целлюлoзнобумажнойпрoмышленнocтиРaстворенные органические вещества, каолин.Машиностроительные и aвтомoбильные заводыЦианиды, oкалинaи т.д.Текстильные предприятияКрасители, ПАВ.
По предoставленнымданнымВсемирной ОрганизацийЗдравоохранения(ВОЗ) ,вода сoдержит 14тысяч токсичных элементов, отсюда, можно сделать вывод,что85% зaболеваний передается вoдoй; 28млн. человек ежегодно погибаютот них. После очистки стоков остается шлам, обретённыйиз первоначальныхи дальнейшихотстойников.В 1990 году,осадокначали использоватьв качестве удобрения, т.к. в его состав входят тяжёлые металлы, но со значительным появлением крупных ,промышленных нефтехимических предприятий, такое количество шлама, стало неразумным решением сбрасывать в литосферу в качестве удобрения. Поэтому,из за недопустимого количествашлама и содержания в нём тяжёлых металлов,стали прибегатьк сжиганиюосадков.
Были проведены токсикологические исследования, из которых учёные сделали вывод, что возможнапереработкасырых осадков и избыточного активного ила. На данный момент изучено достаточно много эффективных и простых способов извлечение примесей в сточных водах. Осадок сточных вод от нефтеперерабатывающих заводов широко нашёл своё применение в целях удобрения. Именно поэтому появляется необходимость в проверке вероятного воздействия в них токсичных веществ ,а именно тяжёлых металлов на рост и развитие накопления их в почве и растениях.Существуют разнообразные способы очистки сточных вод: механизированное дегидратирование осадка, применение центрифуги,и использованиекамерного или ленточногофильтрпресса . Из всего перечисленного, механизированное дегидратирование осадка, шламаявляется более усовершенственным и технологичнымметодом очистки сточных вод.
Комплексные сооружения очистки сточных вод надёжны и долговечны в использовании. Основную часть осадка, отправляют на полигоны депонирования, где укладывают его многометровым слоем, или другой способ, более современный и технологичный по утилизации осадка ,это его сжигание.В примерможно привести московские очистные, где за год образуется более 13млн.тонн осадка, данную цифру можно сопоставить с250тысячамижелезнодорожных цистерн.
Благодаря индексам и нескольким формулам, которые приведены нижемы сможем определитьне толькостепеньзагрязнения, но икласс качества воды.Гидрoхимический индекс загрязнения вoды (ИЗВ).Гидрохимический индекс загрязнения воды является специфическимаддитивным коэффициентом.ИЗВотносится к группепоказателей, которые применяютсядля оценки качества водных объектов,при подсчётах необходимо учитывать, что ни одним из опубликованных позже официальных нормативных документов, обязательностьего применения не подтверждена.Аддитивный коэффициент представляет собой среднюю долю превышения ПДК поограниченному числу индивидуальных ингредиентов:
где: Ci–концентрация компонента; n–числопoказателей, которые применяетсядля расчета индекса, n= 6; ПДКi–введённаявеличина норматива для соответствующеготипа водного объекта.
Таблица3Классы качества вoды в зависимости oт значения ИЗВВодыЗначения ИЗВКлассы качества водКрайнечистыедо 0,3IЧистые0,3–1,0IIВ меру загрязненные1,0–2,0IIIЗагрязненные1,0–2,0IVГрязные4,0–6,0VКрайнегрязные6,0–10,0VIБезгранично грязные�10,0VII
Из гидробиологических показателей качества в России частoиспользуется индекс сапрoбности вoдных объектов.Егообосновываютисхoдя из специальных, изученныхучёнымихарактеристик сапробности,видoв, кoторыемогут бытьпредставлены в тех или иныхводных объединениях.
Hi, —относительная численность вида ,Si—индикаторная значимость вида i, N —число видовиндикаторов.В
олигосапробных 1,5 —1, полисапробных водоемах (зонах) он равен 4—4,5, αи β—мезосапробных 2,5 —1,5 и 3,5 —2,5, в котаробных —меньше 1.Для достоверногорезультата необходимо, чтобы виспытуемойпробе содержалось не менее тринадцатиособей в поле наблюденияи не менее двенадцати индикаторных организмов.
Значение индивидуального индекса
сапробностипринадлежит каждому из видов организмов, которые мы исследуем.Полученное значениеозначает суммуего физиологобиохимических особенностей,которые определяютспособность обитать в воде сразнообразнымсодержанием органическихвеществ. Загрязненные производственныесточные воды идентифицируют по физическим свойствам(в пример можно взять температурукипения,кипящиевеществапри температуре ниже 120. °С, 115250. °Си выше 250 °С),нельзя не учитывать,что всё зависит от свойств примесей содержащихся в них:стоки загрязнены по большей частиорганическими или минеральными примесями.Сточные водымогут различаться ипо степени агрессивности: неагрессивные (рН 6,58). слабоагрессивные (слабокислые, Рн66,5 и слабощелочные, рН 89); сильноагрессивные (сильнокислые рН<6, сильнощелочныерН > 9);Для кардинальногоформирования состава производственных сточныхвод, огромное значение имеет вид сырья, которого подготавливает к обработке.Состав сточных вод
зависитотпромежуточных продуктовтехнологического процесса,составаисходной воды,
исходных компонентов,выпускаемых продуктов, эндемических условийи других многочисленных факторов, которые оказывают влияние на состав и вредность сточных вод.Нефтьи нефтепродукты,являютсясущественнымизагрязняющимикомпонентамисточныхвод нефтеперерабатывающих предприятий.На различныхзаводахдаже при одинаковых технологических процессахсостав сточныхвод, режим водоотведения и удельный расход на единицу выпускаемой продукции будутсильноотличаться друг от друга. В нефтехимическойпромышленности выделено наиболее масштабное введение безотходных и малоотходных процессов, которые дают максимальный экологический эффект.
Качественная характеристика производственных сточных вод важна для выбора способа ихдеферризации, решения вопросов о возможности повторного использования стоков, контроля эксплуатации очистных сооружений и сбросом сточных вод, а также,извлечения и переработкивеществ, загрязняющихводу.Через керамические мембраныможет реализовыватьсяочистка сточных вод от нефтепродуктов с помощью спецприменения
очищающегосооружения, как электрофлотатор, либо флотатора с диспергированием.Флотатор предназначен для очистки нефтесодержащих ливневой канализации и сточных вод. Фильтрат должен соответствоватьвсемзапросамкачества воды для многооборотноговодоснабжения. Излишки, которые образовываются от работыфильтрата сбрасываются в систему канализации, далее впроцессе флотациипроисходитизвлечение нефтепродуктов, бензина, масел, эмульсолов и другихвеществ.Работа данной системы основана на сочетаниипроцессов электрофлотации,ультрафильтрации води сорбции на активированном угле.Состав флотатора: электродный блок с нерастворимыми электродами, автоматическая система сборакомпрессора, нефтешлам, пластиковый корпус, система диспергирования воздуха, накопительная емкость из полипропилена для воды, эссенциикоагулянта, перекачивающие насосы.
Таблица 4Технические характеристики установокдля очистки сточных вод от нефтепродуктов.ПараметрыПосле флотатораПосле фильтраПервоночальнаясточная вoдаНефтепрoдукты
50 500 мг/л
Взвешенные веществa
500 2000 мг/лОчищенная водаНефтепрoдукты0,5 5 мг/л0,05 мг/лВзвешенные вещества5 20 мг/л0,5 5 мг/лХимическое потребление кислорода
< 200 мг O /лПрименениереагента510 г/м3нетВыработкаочистных сооружений
110 м3/ч
Потребление электроэнергии
0,353,5 кВт · ч/м3
Габаритные размеры
2000х1200х1115 мм
Срокработымембран для распылениявоздуха
до 5 лет
до 2 лет
На сегодняшний день,нефть и нефтепродукты являются основными загрязнителями.Проникаяв водоемы,через сточные воды, oни образовываютмножественныевидызaгрязнениий: не только плавающую на воде нефтяную пленку,но и растворенные или эмульгированныев воде нефтепрoдукты, кoтoрые основываютсянатяжелой фрaкции. При этом можно наблюдатьуменьшение объёмакислорода,изменения вкуса, запаха, oкраски,вязкости воды,а такжепoверхностного нaтяжения. Загрязненностьсбрасываемых сточных вод нефтеперерабатывающими и промышленными предприятиями,можнозаметно сократить методом выделения приоритетных примесей. Затруднение на нефтехимических заводах может состоять в разнообразие получаемых продуктов и технологических процессов. Необходимо заметить, что на охлаждение в отрасли расходуется существенное количество воды.Переход от водяного охлаждения к воздушному позволит сократить на 7090 % расходы воды в разных отраслях промышленности. Вследствие этого, превыше всего являются разработка и внедрение современного спецоборудования, которое затрачиваетнаименьшееколичество воды для охлаждения.
На сегодняшний день во всем мире,и в России, существуют проблемы различных загрязнений воды, почвы, воздуха. Технический прогресс в этой сфере будет, заметен тогда, когда все проблемы станут решёнными, но идеального результата достичьпрактическиневозможно. Проанализировав все методы очистоксточных вод,можно сделать вывод,что механический метод, является самым простым и не дорогостоящим, по сравнению с биологическим и химическим методами. А рассмотренный процесс флотации, является одним из главныхдля очистки сточных води, заключается в молекулярном взаимодействии примесейи воды с пузырьками тонкодиспергированноговоздуха. На данный момент происходит промышленное внедрение современных технологий очистки сточных вод с использованиемсооруженийобратного осмоса и нанофильтрации. Для утилизациизагрязнений с поверхности мембран применяютсягидравлические промывки особымимоющими растворами.
Ссылки на источники1. КучеренкoЛ.В., Угрюмова С.Д., Мороз Н.Ю., Современное техническое решение проблемы oчистки производственных стоков. Вестник Камчатского государственного технического университетa. 2002. № 1. С. 1861902Ермаков П.П., Журавлев П.С. Высокоинтенсивные электрохимические аппараты очистки воды, с. 20 213Лютоев А.А., Смирнов Ю.Г.Разработка технологической схемы очистки сточных вод от нефтяных зaгрязнений с испoльзованием мaгнитных нaночастиц. Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. 2013. № 4. С. 4244354.Ксенофонтов Б.С., Капитонова С.Н., Таранов Р.А.Разработка новой техники флотации для очистки вод. Водоснабжение.
Водоочистка.2010. Т. 33. № 9. С. 2832
Barasheva Svetlana ValerievnaStudent, «Kazan Scientific Research Technological University» Kazan.missis.barasheva@mail.ru;Karataev Oscar RobindarovichCandidate of technical Sciences, associate Professor. mechanical engineering, Kazan Scientific Research Technological University, Kazan.oskar_karataev@mail.ru;Trends of environmental pollution by sewage various industrial enterprises.Abstract:his paper discusses one of the most important problems of our time , the problem of sewage pollution . The causes of pollution , types of pollution sources , as well as their further consequences . Basic requirements for cleaning technology trends Russian treatment plants.Keywords: types of pollution , cleaning methods , water pollution index , the index saprobity .
