книги из ГПНТБ / Проблемы охраны природных и использования сточных вод межведомственный сборник

Совершенно ясно, что необходимо стремиться к такому использованию отработанных сточных вод .в орошении, при котором оно должно базироваться на получении максимального эффекта в результате минимальных затрат, необходимых для достижения намеченной

цели.

В этих условиях возникает вопрос о научно-техниче­ ском обосновании предварительной подготовки сточных вод на промышленных предприятиях с целью их исполь­ зования на полях орошения, так как мероприятия по предварительной подготовке сточных вод зачастую тре­ буют больших капитальных вложений и материальных ресурсов. При этом возникает следующая задача: обес­ печить в рамках приемлемых технико-экономических показателей удаление из отработанных вод загрязняю­ щих веществ до заданных величин, определяемых ис­ ходя из мелиоративных требований к качеству ороси­ тельных вод.

Решение этой задачи облегчено тем, ‘что в настоящее время советскими и зарубежными исследователями предложены классификации сточных вод промышлен­ ности исходя из признаков возможности их мелиоратив­ ного использования. К -их числу можно отнести работы И. Ф. Буданова [1], В. Т. Додолииой [2].

Все существующие методы и способы качественной ирригационной оценки основываются на критических нормах допустимости содержания в оросительной воде тех или иных ингредиентов. Не останавливаясь на анализе существующих методов качественной иррига­ ционной оценки природных вод, отметим, что все они диктуют, как правило, необходимость предварительной подготовки образующихся в промышленности сточных

вод.

Естественно, что степень обезвреживания однородных отработанных вод, сбрасываемых одним промышленным объектом на поля орошения, должна определяться ис­ ходя из требований к допустимому качеству воды, ис­ пользуемой для - орошения в определенных условиях. Однако до сих пор не разработана даже в первом при­ ближении методика определения оптимальной эффек­ тивности обезвреживания промышленных стоков, сбра­ сываемых несколькими объектами па поля орошения,— случай, встречающийся наиболее часто на практике.

101

Из-за отсутствия методики быстрого и правильного определения допустимой концентрации ив стоках, сбрасы­ ваемых каждым объектом комплекса, с учетом осущест­ вления при этом минимальных приведенных затрат в на­ стоящее время вынуждены в лучшем случае лишь путем грубо приближенных расчетов определять такие показа­ тели. В этих условиях нельзя быть, конечно, гарантиро­ ванным от наличия недопустимых концентраций опреде­ ленных примесей или их сочетаний в оросительных водах и тем более от ошибок при разработке вопросов органи­ зации очистки сточных вод на каждом предприятии комп­ лекса. С другой стороны, анализ существующей практи­ ки проектирования и строительства локальных очист­ ных сооружений на промышленных предприятиях с целью использования образующихся стоков в сельском хозяйстве показывает, что задача эффективного исполь­ зования капитальных затрат на эти цели используется не лучшим образом. Доведение степени очистки стоков на каждом предприятии комплекса до максимально воз­ можной вызывает совершенно необоснованную, нерацио­ нальную трату средств.

Ниже приведен краткий вывод предлагаемой нами методики определения эффективности очистки промсто­ ков при минимальных затратах па строительство или реконструкцию локальных очистных сооружений для нескольких предприятий комплекса с целью обеспечения заданного качества общего стока, поступающего на оро­ шение. При этом воспользуемся по аналогии основными положениями вывода методики определения оптималь­ ной очистки сточных вод, сбрасываемых несколькими объектами в водоем [3].

Пусть ра земледельческие поля орошения по единому коллектору намечается поступление’ сточных вод с п пред­ приятий, на каждом из которых образуется расход qt с

начальной концентрацией загрязнения С?. Требуется опре­ делить необходимую концентрацию какого-то вещества (С;) в сбрасываемых на поля орошения каждым объектом сто­ ках при обеспечении допустимой концентрации этого веще ства (N) в общем стоке на водовыделе, а также минималь­ ных капитальных затратах на строительство очистных со­ оружений (К) для этой цели.

Для решения этой оптимизационной задачи, очевид­ но, необходимо соблюдение двух основных условий;

102

1) во-первых, сумма капитальных вложений па все сооружения локальной очистки должна быть минималь­ ной, т. е.

К т щ= 2 i=i

где Ki — затраты на строительство локальных очистных сооружений ina каждом объекте;

2) во-вторых, донустимая концентрация заданного вещества в общем стоке, поступающем на поля ороше­ ния, те должна быть больше суммарной концентрации этого вещества в сточных водах, сбрасываемых всеми предприятиями, т. е.

данной агромелиоративной характеристике.

Ранее автором выведена следующая формула пооп­ ределению стоимости очистных сооружений для каждого объекта [3]:

где аг — коэффициент стоимости, зависящий от конкретного вида загрязнителя и месторасположения сооружений; вели­ чину коэффициента aL для каждого сооружения можно по-

К,-

лучить, например, по формуле аг = — — при эффективно- 2,3(7г

сти очистки 90% [4, 5].

Следует отметить, что эксплуатационные затраты в целом по уже выбранным технико-экономическим путем локальным очистным сооружениям для каждого пред­ приятия будут находиться принципиально в такой же зависимости от эффективности обезвреживания стоков, что и строительные затраты. Это положение убедительно показано в монографии В. Т. Турчиновича и М. И. Лап­ шина [6].

103

Очевидно, что наименьшая строительная СТОИМОСТЬ должна удовлетворять условию:

Отмечая наличие формулы (1) и воспользовавшись тем, что

Подставляя отношение Сп/ап из формулы (4) в фор­ мулу (3) и вводя коэффициент 0,95 иа неполноту сме­ шения сточных вод, получим следующее выражение по определению необходимой концентрации интересующего нас вещества в сбрасываемых каждым объектом стоках:

2 ° ' * i=i

Отметим, что показатели допустимых концентраций в сбрасываемых с каждого объекта стоках должны ме­ няться в овязи с изменением народнохозяйственной об­ становки в районе: появлением новых или реконструкци­ ей существующих предприятий, изменением технологии производства и т. д.

104

В. Л. ЭЛЬПЕР, Г. Т. РЯБШСОВ

(ЦНИИ комплексного использования водных ресурсов)

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДОВ очистки ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД

/W W W \AA/VW W W VAA/W \AAAA/W W W W VW W \^A^AW W \AAA/W VW W W W \AA

Целевыми задачами всей работы в области водного хозяйства и охраны водоемов от загрязнения производ- - ственньши сточными водами являются удовлетворение потребностей 'народного хозяйства в воде нужного ка­

чества и предотвращение загрязнения водоемов. Интенсивное развитие промышленности, постоянный

рост благосостояния населения вызывают непрерывное увеличение потребления воды п как следствие — сброса сточных вод и содержащихся в них загрязнений. Осо­ бенно быстро возрастает количество .производственных стоков, а следовательно, и необходимость применения наиболее прогрессивных и эффективных .методов их очистки и использования.

В этой связи в отделе повторного использования про­ мышленных вод ЦНИИКИВР разработан прогноз раз­ вития методов очискн и использования производствен­ ных .сточных вод.

Применен метод, разработанный в ЦНИИ патентной информации Госкомитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий и основанный па оценке инженерно-технической значимости изобретений [1]. Систематизация патентной информации способствует эффективности ее использования при инженерном про­ гнозировании. Патенты опережают во времени любые другие источники информации и несут существенную информационную нагрузку, выраженную в предельно сжатой формуле изобретения. Предлагаемые в них ре­ шения отражают достигнутый уровень науки и техники, обладают существенной новизной и принципиально осу­ ществимы, что позволяет ориентироваться на них в оцен­ ке направлений технического прогресса.

106

Однако значимость изобретений весьма неравноцен­ на: среди них есть кардинально новые решения, нередко определяющие целые технические направления, а есть и второстепенные, которые не влияют существенно на раз­ витие техники. Поэтому в основе принятого метода лежит оценка инженерно-технической ценности (или значи­ мости) изобретений, показателем которой служит коэф­ фициент полноты, характеризующий вероятность вне­ дрения и потенциальный уровень изобретения.

Прогнозирование развития техники методом анализа патентной информации осуществляется поэтапно:

выявляются конкурирующие направления; производится оценка инженерно-технической значи­

мости единичных изобретений с определением коэффи­ циента полноты;

выполняется групповой анализ патентных решений, который предусматривает определение приведенного числа изобретений конкурирующих групп по годам, и строятся соответствующие кумулятивные кривые приве­ денного'потока информации.

На основании полученных результатов дается вероят­ ностная оценка тенденций развития техники в данной области.

Указанный метод апробирован при разработке про­ гнозов в области фундаметостроения [2], вентиляции рудников [3], очистки сточных вод гальванических цехов [4] и дал положительные результаты.

Производственные сточные воды отличаются боль­ шим разнообразием. Их состав и свойства зависят от вида производства, мощности предприятий, технологи­ ческого оборудования, принятой технологий производ­

можно разделить на следующие основные категории:

1)загрязненные взвешенными веществами;

2)загрязненные растворенными веществами мине­ рального характера;

3)загрязненные органическими веществами;

4)загрязненные эмульгированными и тонкодисперс­ ными примесями;

5)условно-чистые (воды охлаждения).

Методы очистки сточных вод должны удовлетворять ряду требований, важнейшими из которых являются до­

107

статочная эффективность, обеспечивающая снижение концентрации загрязнении до требуемой величины; воз­ можность регулирования свойств оборотной воды (при

пользуются для обезвреживания соответствующих видов стоков. Вместе с тем для обработки того или иного вида сточных вод могут применяться с определенной эффек­ тивностью различные методы. В этом аспекте последние должны рассматриваться как конкурирующие решения.

При оценке коэффициентов полноты единичных изо­ бретений учитывались такие характеристики, как воз­ можность повторного использования сточных вод, ути­ лизации ценных веществ и осадков, 'положительный эф­ фект предложения, его инженерно-технический уровень и область применения.

На основе группового анализа изобретений выявлены тенденции развития методов очистки 'Производственных сточных вод и оценены вероятные пропорции использо­ вания конкурирующих решений через 10— 15 лег.

Производственные сточные воды различных отраслей промышленности представляют собой .многокомпонент­ ные системы. Поэтому и в перспективе сохранится прин­ ципиальная схема очистки сточных вод — многоступен­ чатая обработка. В рамках этой системы для стоков пред­ приятий той или . иной отрасли промышленности на каждой ступени необходимо находить прогрессивные ре­ шения для удаления соответствующих загрязнений.

Очистка сточных вод от грубодисперсных взвешен­ ных веществ. Наиболее распространенный в настоящее время метод очистки стоков от грубодисперсных приме­ сей— отстаивание — сохранит ведущее положение и в ближайшей перспективе. Это один из самых простых и дешевых методов. С целью повышения его эффектив­ ности конструкции отстойных сооружений будут улуч­ шаться в направлении совершенствования водораспре­ делительных и водосборных систем, автоматизации удаления осадка. Очень перспективны тонкослойные от­ стойники. Получат дальнейшее развитие осветлители со взвешенным осадком.

108

К числу прогрессивных методов очистки сточных вод от взвешенных веществ относится фильтрование через различные фильтрующие среды: зернистые и пористые материалы, сетчатые фильтры, микросетки и т. д. Здесь важное значение имеет .совершенствование опособов ре­ генерации фильтрующей способности указанных сред.

Весьма ■ 'перспективны методы выделения грубодис­ персных примесей из сточных вод под действием центро­ бежных сил в гидроциклонах н центрифугах, значитель­ но более производительных, чем отстойники. Особенно перспективны многоярусные гидроциклопы. Весьма важ­ но также разработать высокопроизводительные центри­ фуги, пригодные для очистки сточных вод.

Все большее распространение будут получать физи­ ческие методы обработки производственных стоков, спо­ собствующие интенсификации разделения суспензий. Наиболее перспективны магнитная и ультразвуковая обработка, а также вибрация.

Для предварительной очистки сточных вод от «макровзвеси» останется целесообразным применение про­ цеживания через решетки, сетки, сита и т. д. Совершен­ ствование этой труппы омистных устройств будет осуще­ ствляться в направлении автоматизации их работы, улучшения. конструкций. Перспективными являются ре­ шетки-дробилки (комминуторы).

Вероятные пропорции использования различных методов в перспективе: отстаивание — 41%, очистка под действием центробежных сил — 21, фильтрование—38%.

Очистка, сточных вод от растворенных минеральных веществ. Для освобождения сточных вод от растворен­ ных веществ минерального характера весьма перспекти­ вен метод иоио'об|Мена. Главной задачей является полу­ чение широкого ассортимента, ионообменных материалов как универсальных, так и обладающих селективными свойствами, 'способных работать, в частности, в различ­ ных температурных режимах.

Примерно пятая часть производственных сточных вод, содержащих минеральные растворенные примеси, будет очищаться путем образования и удаления трудно­ растворимых соединений (осаждением, кристаллизацией и т. п.). На последующих этапах надо ожидать возраста­ ния роли физических методов (в первую очередь магнит­ ной и электроимпульсной обработки), дистилляции.

109