Защита окружающей среды в производстве порохов и твердых ракетных топ

фильтров в цехах по переработке кислот), органи­ ческих веществ (усовершенствованные абсорберы)

ит.п.

Внастоящее время вопросами охраны окружаю­ щей среды на государственном уровне занимаются следующие ведомства: Минздрав России, Министер­ ство природных ресурсов РФ, Росгидромет, Гос­ атомнадзор России.

Впоследние годы принят ряд законодательных актов, направленных на защиту окружающей среды [3], в том числе:

закон "Об охране окружающей природной сре­

ды" [4); закон "Об охране атмосферного воздуха" [5];

"Водный кодекс Российской Федерации" [6].

В 2002 году принят Федеральный закон "Об ох­ ране окружающей среды" (№ 7 ФЗ от 10.01.02 г.).

Приняты руководящие документы, определяющие порядок проведения государственной экспертизы [12, 14]; определения платы и ее предельных разме­ ров за загрязнение окружающей природной среды, размещение отходов, другие виды вредного воздей­ ствия [9]; разработки и утверждения нормативов предельно допустимых вредных воздействий на вод­ ные объекты [11].

Разработаны нормативно-методические докумен­ ты: методика расчета концентрации в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбро­ сах предприятий [13]; порядок разработки и ут­ верждения экологических нормативов выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую природную среду, лимитов использования природ­ ных ресурсов, размещения отходов [10]; система стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов [8] и др. Кроме того, приняты законы об охране окружающей при­ родной среды субъектами РФ.

Большое внимание уделяется нормативно-методи­ ческим вопросам организации экологического ауди­ та деятельности предприятий [57, 58] и экологичес­ кого образования специалистов. Госкомитетом РФ по охране окружающей среды разработан проект "Национальной стратегии экологического образова­ ния в РФ" [59].

Таким образом, в настоящее время методологиче­ ская и законодательно-нормативная база по защите окружающей среды в основном разработана. При этом предусмотрены более жесткие требования к качеству очистки воздушных выбросов и производ­ ственных стоков, установлены плата за загрязнение окружающей природы и экономические санкции за превышение установленных норм ПДВ.

Глава 3

МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОКОВ. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

ИОБОРУДОВАНИЕ

Впроизводстве порохов на многих процессах требуется значительное количество воды. При этом вода используется для различных целей:

вкачестве теплоносителя в теплообменниках (обогревающая и охлаждающая среда);

для ведения технологических процессов и транс­ портирования материалов в водной среде (произ­ водства НГ, НЦ, ПП, БП);

для мойки и чистки аппаратов и коммуникаций от остатков материалов, уборки зданий и сооруже­ ний;

для хозяйственно-бытовых целей, систем пожар­ ной защиты и другие.

Наибольшее количество воды употребляется на фазах производства нитратов целлюлозы, пирокси­ линовых и баллистатных порохов, смесевых твер­ дых топлив.

Свойства применяемой технологической воды сказываются на качестве продукции. Поэтому, на­ пример, на производстве НЦ к чистоте технологи­ ческой воды предъявляется ряд требований по же­ сткости, мутности, цветности, pH, содержанию хло­ ридов, железа и некоторых других металлов.

Большое водопотребление характерно для произ­

водства нитратов целлюлозы, ряд операций (ста­ билизация, смешение, транспортирование и др.) осуществляется в водной среде. Баланс технологиче­ ской воды, межоперационное движение вод, клас­ сификация их по назначению и степени загрязнен­ ности, а также схемы водооборота в производстве нитратов целлюлозы подробно рассмотрены в [26, 21]. При работе по прямоточной системе водопотребления расход свежей воды составляет 225 — 310 м3 на 1 тонну продукции. С целью уменьшения расхода воды разработаны системы сбора, очистки и повторного использования воды. Внедрение водо­ оборота на этом производстве позволяет снизить расход свежей технологической воды до 57 м3 на 1 тонну НЦ.

Технологические воды, контактирующие с компо­ нентами, полуфабрикатами, порохами и другими ма­ териалами, загрязняются различными вредными ве­ ществами (кислотами, щелочами, углеводородами, солями, другими органическими и неорганическими веществами, см. табл. 1.2). Поэтому сточные воды, а также воды, находящиеся в водообороте, требуют очистки от загрязняющих примесей. С целью обес­ печения максимального водооборота и исключе-ния загрязнения окружающей среды "грязными" сточ­ ными водами разработаны различные технологичес­ кие схемы очистки вод пороховых производств.

Принципиальная схема очистки производствен­ ных стоков порохового предприятия показана на рис. 3.1.

Технологические процессы производства порохов и ТРТ предусматривают, как правило, устройства локальной очистки отработанных вод отдельных фаз, на которых осуществляется улов или нейтрали­ зация вредных компонентов различными механиче­ скими или химическими способами. Например, во­ локнистые материалы (целлюлоза, нитрат целлюло-

Рис. 3.1. Принципи­ альная схема очист­

ки производственных стоков предприятий спецхимии

зы, другие нерастворимые в воде твердые вещества) улавливаются с помощью фильтров, ловушек, от­ стойников и др. Воды, содержащие кислоты (кислые стоки), нейтрализуются путем подачи щелочных ин­ гредиентов.

Однако, несмотря на наличие локальных очист­ ных устройств, на предприятиях образуются сточ­ ные воды, которые содержат ряд вредных для ок­ ружающей среды компонентов: нитратов, хлоридов, сульфатов, нитритов, перхлоратов, нитратов целлю­ лозы, поверхностно-активных веществ, углеводоро­ дов и других. В связи с этим разработаны и исполь­ зуются на предприятиях дополнительные техноло­ гические схемы очистки производственных сточных вод, предусматривающие систему прудков-накопи­ телей (шламонакопителей), биологические очистные сооружения.

3.1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ с т о ч н ы х в о д

Очистку сточных вод химических производств осуществляют механическими, физико-химически­ ми и биологическими методами [47, 48, 49]. Сточные воды наряду с растворенными в них загрязняющими веществами содержат нерастворенные примеси: твердые (взвеси) или жидкие (эмульсии); поэтому первой ступенью является очистка их от нерастворенных загрязнений. Для выделения последних наи­ более распространены методы механической очист­ ки — процеживание, отстаивание и фильтрование. Процеживание производится на решетках или ситах в зависимости от величины и гидравлических свойств выделяемых частиц.

Процеживание через решетки с размерами ячеек 10—12 мм в большинстве случаев является только предварительной стадией очистки и применяется в тех случаях, когда в последующих очистных со­ оружениях наличие крупных нерастворенных при­ месей недопустимо по технологическим условиям или когда имеется опасность нарушения работы ме­ ханизмов, например, в отстойниках.

Процеживание через сита с размерами ячеек 0,5—1,0 мм и более в большинстве случаев применя­ ется в качестве предварительного способа очистки для задерживания мелких взвешенных частиц.

Для выделения из сточных вод грубодисперсных примесей и части органических соединений приме­ няются отстойники различных типов: вертикальные, горизонтальные и радиальные. Особым типом от­ стойников являются осветлители. Необходимая сте­ пень очистки сточной воды в отстойниках опреде­ ляется санитарными или технологическими требова­ ниями, в соответствии с этим принимают расчетные нормы. Основными исходными данными для гидрав­

лического и технологического расчета отстойников всех типов служат данные о количестве сточных вод и концентрации в них нерастворенных приме­ сей, а также экспериментальные данные о кинетике осаждения или всплывания этих примесей.

Сущность процесса воздушной флотации для очистки сточных вод заключается в действии моле­ кулярных сил, способствующих слиянию эмульги­ рованной нефти и других веществ с пузырьками тонко диспергированного в сточной воде воздуха и всплыванию образующихся при этом систем флоти­ руемая частица — пузырек воздуха на поверхность воды. Всплывшие на поверхность сточной воды пу­ зырьки воздуха образуют пенообразный слой, на­ сыщенный флотируемым веществом.

В соответствии с методами получения пузырьков воздуха (или любого другого газа) в воде существу­ ют следующие способы флотационной очистки сточных вод:

1) флотация пузырьками, образующимися путем механического дробления воздуха (механическими турбинками, форсунками, с помощью пористых пластин и каскадным методом);

2)флотация пузырьками, образующимися из пе­ ренасыщенных растворов воздуха в воде (ва­ куумная, напорная);

3)электрофлотация.

Для выделения из сточных вод грубо- и мелкоди­ сперсных примесей (смол, масел, волокон) приме­ няют фильтрование. В качестве фильтрующего ма­ териала могут быть использованы кварцевый песок, дробленый гравий, коксовая мелочь, неактивирован­ ный древесный уголь.

В зависимости от количества и характера приме­ сей, а также расхода сточных вод и требований к осветленной воде применяют фильтры с фильтро­ вальной перегородкой или зернистой загрузкой.

Фильтрование является обычно завершающей ста­ дией очистки сточных вод, прошедших сооружения механической, физико-химической и биологической очистки.

Физико-химические методы играют значитель­ ную роль при очистке производственных сточных вод. К физико-химическим методам очистки отно­ сятся: коагуляция, сорбция, флотация, экстракция, ионный обмен, гиперфильтрация, диализ, выпарива­ ние, испарение, кристаллизация, магнитная обработ­ ка, а также методы, связанные с наложением элект­ рического поля — электрокоагуляция, электрофло­ тация.

Эффективность и экономичность процессов коа­ гуляционной очистки сточных вод определяется ус­ тойчивостью дисперсной системы, которая зависит от ряда факторов: степени дисперсности, характера поверхности частиц, величины электрокинетического потенциала, наличия в сточной воде других при­ месей (электролитов, высокомолекулярных ве­ ществ), концентрации частиц и других примесей и т.д. Коагуляция — это слипание частиц коллоид­ ной системы при их столкновениях в процессе теп­ лового движения, перемешивания или направленного перемещения во внешнем силовом поле. Наиболее часто в настоящее время применяются коагулянты: сернокислый алюминий A12(S04)3, железный купо­ рос FeS04 и хлорное железо FeCl3.

В результате коагуляции образуются агрегаты — более крупные (вторичные) частицы, состоящие из скопления мелких (первичных). Первичные частицы

втаких агрегатах соединены силами межмолекуляр­ ного взаимодействия непосредственно или через прослойку окружающей (дисперсионной) среды. Коагуляция сопровождается прогрессирующим ук­ рупнением частиц и уменьшением их общего числа

вобъеме дисперсионной среды. Слипание однород­

ных частиц называется гомокоагуляцией, а разно­ родных — гетерокоагуляцией.

Одним из видов коагуляции является флокуляция, при которой мелкие частицы, находящиеся во взве­ шенном состоянии, под влиянием -специально добав­ ляемых веществ (флокулянтов) образуют интенсив­ но оседающие рыхлые хлопьевидные скопления. Обычно флокулянты применяют в дополнение к минеральным коагулянтам, так как они способству­ ют расширению оптимальных областей температур и pH коагулирования, снижают расход коагулянтов, повышают плотность и прочность образующихся агрегатов, стабилизируют работу очистных соору­ жений и увеличивают их производительность. В на­ стоящее время для очистки вод рекомендуются вы­ сокоэффективные флокулянты — полиакрилаты и сополимеры на их основе. На заводе им. С.М. Киро­ ва освоено производство эффективных компонен­ тов для очистки сточных вод — полиакриламида и флокулянтов на его основе.

Сорбция — это процесс поглощения вещества из окружающей среды твердым телом или жидкостью. Поглощающее тело называется сорбентом, а погло­ щаемое — сорбатом. Сорбция представляет собой один из наиболее эффективных методов глубокой очистки от растворенных органических веществ сточных вод предприятий. Сорбционная очистка может применяться самостоятельно и совместно с биологической очисткой как метод предварительной и глубокой очистки. Преимуществами этого метода являются возможность адсорбции веществ, много­ компонентных смесей и, кроме того, высокая эф­ фективность очистки, особенно слабо концентри­ рованных сточных вод.

В качестве сорбентов применяют различные ис­ кусственные и природные пористые материалы: зо­ лу, коксовую мелочь, торф, силикагели, алюмогели,

активные глины и др. Эффективными сорбентами являются активированные угли различных марок.

Гетерогенный ионный обмен, или ионообменная сорбция, — процесс обмена между ионами, находя­ щимися в растворе, и ионами, присутствующими на поверхности твердой фазы — ионита. Очистка про­ изводственных сточных вод методом ионного обме­ на позволяет извлекать и утилизировать ценные примеси, ПАВ и радиоактивные вещества, очищать сточную воду до ПДК с последующим ее использо­ ванием в технологических процессах или в системах оборотного водоснабжения.

По знаку заряда обменивающихся ионов иониты делят на катиониты и аниониты, проявляющие соот­ ветственно кислотные и основные свойства. Иониты подразделяются на природные и искусственные, или синтетические. Практическое значение имеют неор­ ганические природные и искусственные алюмосили­ каты, гидроокиси и соли многовалентных металлов; применяются также иониты, полученные химичес­ кой обработкой угля, целлюлозы и лигнина. Однако ведущая роль принадлежит синтетическим органи­ ческим ионитам — ионообменным смолам.

Различают следующие виды ионитов:

1) сильнокислотные катиониты, содержащие сульфогруппы (S03H) и сильноосновные анионы, содержащие четвертичные аммониевые основания;

2)слабокислотные катиониты, содержащие кар­ боксильные (СООН) и фенольные группы, диссоци­ ирующие при pH > 7, а также слабоосновные анио­ ниты, содержащие первичные (NH2) и вторичные (NH) аминогруппы, диссоциирующие при pH < 7;

3)иониты смешанного типа, проявляющие свой­ ства смеси сильных и слабых кислот или оснований.

Биологическое окисление — широко применяе­ мый на практике метод очистки производственных сточных вод, позволяющий очистить их от многих