43 Вопрос. Нормативы антропогенного воздействия на окружающею среду

В главе 5 федерального закона « Об охране окружающей среды » указано, что нормативы в области охраны окружающей среды (природоохранные нормативы) – это нормативы, при соблюдении которых обеспечивается устойчивое функционирование естественных экологических систем и сохраняется биологическое разнообразие. В качестве критериев оценки состояния окружающей среды служат показатели естественного ненарушенного состояния природных комплексов или фоновые параметры среды. Нормативные показатели, характеризующие меру возможного воздействия на природу, устанавливают на основе специальных исследований или в результате экспертных оценок. Исключить попадание вредных веществ в окружающую среду в силу экономических и технологических причин невозможно, поэтому приходится вводить нормы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ. Все существующие нормы ПДК представляют собой компромисс между допустимым и реально существующим уровнем загрязнения атмосферы, гидросферы и литосферы. Закон определяет меру разумного сочетания экономических и экологических интересов как основы общественного прогресса, установление своего рода компромисса между экономикой и экологией. Нормирование в области охраны окружающей среды заключается в установлении нормативов качества окружающей среды, нормативов допустимого воздействия на окружающую среду при осуществлении хозяйственной и иной деятельности, иных нормативов в области охраны окружающей среды, а также государственных стандартов и иных нормативных документов в области охраны окружающей среды.

Гигиенические нормативы устанавливаются в интересах охраны здоровья человека и сохранения генетического фонда некоторых популяций растительного и животного мира. Они разрабатываются для оценки качества окружающей природной среды. Они также охватывают производственную и жилищно-бытовую сферы жизни человека. Гигиенические нормативы наиболее разработаны. Основные гигиенические нормативы становятся юридически обязательными на всей территории России с момента утверждения их компетентными органами: Госкомсанэпиднадзором России, Министерством природных ресурсов и экологии, Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации и др. В настоящее время наряду с гигиеническими ПДК нормируется содержание вредных веществ в поливочной воде, в кормах, в удобрениях, устанавливаются ПДК веществ в сточных водах, подаваемых на сооружения биологической очистки или используемых для орошения, предложены ПДК для защиты растений от загрязнения и др. Экологические нормативы должны обеспечить благополучие экологических систем в целом, в том числе и здоровье человека, т.е. сохранение установившегося в природе равновесия в пределах возможной саморегуляции. экологические нормативы должны разрабатываться на локальном и региональном уровнях, обеспечивая тем самым экологическое равновесие в глобальном масштабе.

44. Вопрос. Способы очистки сточных вод. Процессы и аппараты, используемые для очистки сточных вод. Водное хозяйство промышленных предприятий. Замкнутые водооборотные циклы

Всепоглощающий технический прогресс, к сожалению, не всегда с лучшей стороны отражается на нашей жизни. Так в настоящее время все большую актуальность приобретает дефицит питьевой, да и вообще чистой воды, вызванной тотальным загрязнением окружающей среды. Хотя справедливости ради стоит заметить, что человечество старается решить этот вопрос, в том числе и путем очистки сточных вод. Если в условиях города подобные задачи возложены на городскую централизованную систему, то в частных владениях за территориями больших населенных пунктов владельцам частных домов приходится рассчитывать исключительно на себя.

На данном временном этапе технологии предлагают различные методы очистки сточных вод, которые различаются по способу очистки.

Классификация сточных вод промышленных предприятий.

Основой всего комплекса мероприятий по охране водоемов от загрязнения сточными водами являются:

− создание и развитие замкнутых систем промышленного водоснабжения;

• применение маловодных и безводных технологических процессов и эффективных способов очистки начальных потоков сточной воды с учетом повторного их использования.

Сточные воды - это любые воды и атмосферные осадки, которые отводятся в водоемы с территории предприятий и населенных пунктов, посредством систем канализационных отводов либо самотеком, свойства которых в результате жизнедеятельности человека, оказались ухудшенными.

При оборотном водообеспечении промышленных предприятий часть сточных вод повторно используется в производстве после их очистки и охлаждения (при необходимости).

Производственные сточные воды в течение смены могут поступать равномерно и неравномерно. Возможны залповые поступления высококонцентрированных токсичных сточных вод. Режим спуска производственных сточных вод определяется регламентом технологического процесса (цехов и предприятия в целом). Сточные воды, отводимые с территории промышленных предприятий, разделяются на три вида: производственные, бытовые, атмосферные.

Производственные сточные воды – это воды, использованные в технологическом процессе. Они включают две основные категории: загрязненные и незагрязненные (условно чистые). Загрязненные сточные воды могут содержать примеси: а) минеральные, б) органические, в) бактериальные, г) биологические.

Бытовые сточные воды – это воды от санитарных узлов производственных и непроизводственных корпусов и зданий, душевых установок и т.п.

Атмосферные сточные воды – дождевые и талые воды, а также воды, образующиеся при поливе улиц.

В современном мире существует много видов очистки сточных вод. В соответствии с этим выбор метода очистки зависит от:

• вида загрязняющих веществ, их природы;

• концентрации в сточных водах;

• агрегатного состояния;

• требований к конечному результату;

• экономические показатели (т.е. стоимость).

Сточные воды подвергают очистке различными способами: механической, химической, физико-химической и биохимической (или биологической).

Механическая очистка сточных вод, в большинстве случаев, применяется на начальном этапе очистных мероприятий. Основная цель такой очистки – отделение крупнодисперсных включений. Используя механические методы, можно достичь очищения бытовых стоков примерно на 60-70%. Кроме того, механические способы проведения очистки являются самыми простыми и дешевыми.

Химическая очистка заключается в выделении из сточных вод загрязнений путем проведения реакций между ними и вводимыми в воду реагентами. Химическая очистка применяется для очистки только некоторых производственных сточных вод. Физико-химический метод достаточно широко применяется при строительстве промышленных очистных сооружений. Биологический метод в большинстве случаев используется при очистке хозяйственно бытовых сточных вод. Данный способ очистки основан на природной способности среды самоочищаться.

Процессы и аппараты механической очистки сточных вод.

Механическая очистка применяется для выделения из сточной воды нерастворенных минеральных и органических примесей. Назначение механической очистки заключается в подготовке сточных вод при необходимости к биологическому, физико - химическому или другому методу более глубокой очистки. Механическая очистка на современных очистных станциях состоит из процеживания через решетки, пескоулавливания, отстаивания и фильтрования. Высокий эффект очистки сточных вод достигается различными способами интенсификации гравитационного отстаивания — преаэрацией, биокоагуляцией, осветлением во взвешенном слое (отстойники-осветлители) или в тонком слое (тонкослойные отстойники), а также с помощью гидроциклонов.

Установки и аппараты для физико-химической очистки сточных вод

Физико-химические методы играют значительную роль при очистке сточных вод. Они применяются как самостоятельно, так и в сочетании с механическими, химическими и биологическими методами.

К физико-химическим методам очистки относятся флокуляция, коагуляция, выпаривание, испарение, кристаллизация, а также методы, связанные с наложением электрического поля — электрокоагуляция, электрофлотация.

Флокуляция, это определенного рода транспортный этап, который приводит к столкновению между собой устойчивых частиц, стремящихся к образованию более крупных частиц (агрегатов), которые в последствие могут быть довольно легко удалены из общего количества сточных вод, подлежащих обработке методами фильтрации, отстаивания, либо флотации. Флокуляция стала широко распространяться в технологиях по очистке воды, уже в 30-е годы. На данный момент, флокуляция довольно широко используется при очистке сточных вод как промышленного, так и бытового происхождения. Флокулянты для очистки сточных вод образуют между коллоидными частицами трехмерные структуры, которые способны к более полному и довольно быстрому отделению жидкой фазы. Основной причиной возникновения данного вида структур является адсорбция макромолекул флокулянтов на некоторых частицах с дальнейшим образованием между ними особых «полимерных мостиков». «слипшиеся» частицы поднимаетнаверх(ОрганическиефлокулянтыcерияFLOPAMPWG) Метод коагуляции позволяет повысить эффективность процессов осаждения, поскольку способствует «слипанию» мельчайших частиц в более крупные соединения. «слипшиеся» частицы опадают на дно(ПолиАМИНЫ-ПолиДАДМАХ)

Аппараты для химической очистки сточных вод. Основными методами химической очистки производственных сточных вод являются нейтрализация и окисление. Химическая очистка может применяться как самостоятельный метод перед подачей производственных сточных вод в систему оборотного водоснабжения, а также перед спуском их в водоем или в городскую канализационную сеть. Применение химической очистки в ряде случаев целесообразно (в качестве предварительной) перед биологической или физико-химической очисткой. Химическая обработка находит применение также и как метод глубокой очистки производственных сточных вод с целью их дезинфекции, обесцвечивания или извлечения из них различных компонентов. При локальной очистке производственных сточных вод в большинстве случаев предпочтение отдается химическим методам.

Реакция нейтрализации - это химическая реакция между веществом, имеющим свойства кислоты, и основания, которая приводит потере характерных свойств обоих соединений. Наиболее типична реакция нейтрализации в водных растворах происходит между гидратированными ионами водорода и ионами гидроксила, содержащимися соответственно в сильных кислотах и основаниях. В результате концентрация каждого из этих ионов становится равно той, которая свойственна самой воде, т. е. активная peaкция водной среды приближается к рН=7.

При химической очистке применяют следующие способы нейтрализации: а) взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод; б) нейтрализация реагентами (растворы кислот, негашеная из весть СаО, гашеная известь Са(ОН)2, кальцинированная сода Na2C03, каустическая сода NaOH, аммиачная вода NH4OH); в) фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, известняк СаСОз, доломит CaC03-MgC03, магнезит MgC03, обожженный магнезит MgO).

Выбор способа нейтрализации зависит от многих факторов: вида концентрации кислот, загрязняющих производственные сточные воды, расхода и режима поступления отработанных вод на нейтрализацию, наличия реагентов и т. п.

Процессы и аппараты для биологической очистки сточных вод. Биологическая очистка- очистка сточных вод с использованием способности биологических организмов поглощать и разрушать посторонние примеси. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов-водорослей, грибов и т. д. Сегодня используется несколько типов установок для биологической очистки стоков: аэротенки, метатенки, активный ил.

Активный ил – совокупность микроорганизмов, которые используются для биологической очистки сточных вод в специальных сооружениях: аэротенках, биологических фильтрах. Активный ил представляет собой хлопья различной величины, которые свободно плавают в толще воды, или закреплены на загрузке фильтров или аэротенков. Аэротенки – это закрытые резервуары для биологического очищения сточных вод, в которых принудительно подается кислород. В таких установках используется, так называемый, активный ил – субстанция, состоящая из бактерий и простейших организмов. Все эти организмы активно развиваются в аэротенках, интенсивно очищая стоки от органических включений.

Метатенки – это сооружения для анаэробной стабилизации осадков сточных вод, применяются на городских, промышленных и локальных очистных сооружениях. Чаще всего в метатенках сбраживается осадок первичных отстойников или активный ил, или их смесь. Положительным эффектом строительства таких сооружений является получение метаносодержащего газа, который можно использовать для отопления помещений очистных сооружений или в качестве топлива для газобаллонных машин.

На эффективность очистки биологическими методами влияют следующие факторы:

1.Температура.Температура напрямую влияет на жизнеспособность бактерий. Роль температуры связана, в частности, с температурной зависимостью растворимости кислорода в воде. Как правило, оптимальные температуры для аэробных процессов 20…30 градусов, превышение этих порогов вызывает гибель микроорганизмов, что снижает эффективность очистки.

2.Величина рН. Оптимальная рН = 6,5…7,5; для каждого типа бактерий данные значения свои, некоторым необходима кислая среда, кому-то щелочная.

3.Содержание биогенов. Биогенные элементы N и Р необходимы бактериальной клетке как «строительный» (N) и энергетический (Р) материал, без них жизнеспособность качественно снижается.

4.Уровень питания. Это величина суточной нагрузки по загрязнениям в пересчёте на 1 м³ очистного сооружения, приходящаяся на 1г части биомассы.

5.Токсичные вещества. Несмотря на то, что бактерии питаются именно токсинами, превышение их концентрации в очищаемой воде могут привести к задержанию роста и развития организмов, а так же к гибели их. Поэтому на очистных сооружениях должна действовать система контроля за превышением ПДК загрязнителей в воде.

Создание замкнутых водооборотных систем — важнейшее направление охраны гидросферы от загрязнения. Для рационального использования воды на предприятиях наиболее перспективными являются следующие мероприятия:

— внедрение безводных (или маловодных) технологических процессов;

— устранение протечек и потерь воды вследствие брызг в системе водоснабжения за счёт совершенствования технологических процессов и оборудования, а также за счёт правильной организации производства;

— использование вторичных материальных и энергетических ресурсов (регенерация кислот, щелочей, солей и т. п.);

— внедрение местных систем обезвреживания стоков;

— создание замкнутых водооборотных циклов предполагает сбор и использование не только очищенных стоков, но и ливневых вод.

Водооборотный цикл ­ ϶ᴛᴏ многократное использование одной и той же воды при минимальном восполнении потерь. На рис. 1 приведена простейшая схема оборотного водоснабжения. Из схемы видно, что насосная станция подает техническую воду на производство, затем она очищается и через насосную станцию вновь возвращается на производство. Перед насосной станцией происходит восполнение потерь воды, которые, к сожалению, неизбежны, а из очистных сооружений ил (твердый осадок) удаляется либо на очистку, либо на захоронение.Τᴀᴋᴎᴍ образом, оборотное водоснабжение позволяет снижать расход воды в десятки раз и создает возможность организации бессточного производства.

Рис.1-Схема оборотного водоснабжения

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что на предприятиях целесообразно ставить локальные очистные сооружения. На предприятиях с разными видами сточных вод ставятся для каждого цеха отдельное локальное очистное сооружение, чтобы при смешении в центральном водоотведении не случилась вторичная химическая реакция. Наноочистки является создание инновационных наночастиц и нанослоев – инновационные методы очистки в будущем.