3.2. Очистка промышленных и бытовых стоков

Исторически сложившееся размещение производственных комплексов в районах жилой застройки населенных мест не оптимально. Системы водоснабжения и водоотведения в таких агломерациях также являются совместными для жилой и промышленной зоны. На крупных предприятиях, как правило, имеется собственная система водного хозяйства с полным технологическим циклом от забора воды до ее очистки, обезвреживания и утилизации твердой фазы.

Основные элементы водного хозяйства населенного пункта и их взаимосвязь с окружающей природной средой:

1 — водозаборные сооружения; 2 — насосная станция первого подъема; 3 — очистные сооружения; 4 — резервуары; 5 — насосная станция второго подъема; 6 — водопроводная сеть; 7 — канализационная сеть; 8 — канализационная насосная станция; 9 — механическая очистка; 10 — биологическая очистка; 11 — дезинфицирование вод; 12 — биологические пруды; 13 — сброс очищенной воды; 14 — дождевая сеть, артезианские скважины; 15 — очистные сооружения; 16 — промышленное предприятие; 17 — водооборотные циклы; 18 — охладители

Водозаборные сооружения забирают природную воду из поверхностного водоисточника. Насосная станция первого подъема по напорным трубопроводам подает ее на очистные сооружения. Здесь вода очищается до питьевого качества и из резервуаров насосной станцией второго подъема подается в населенный пункт, как правило, имеющий кольцевую водопроводную сеть. Вода используется на питьевые, хозяйственные нужды, полив улиц и насаждений, на предприятиях местной промышленности.

Использованную воду (сточные воды) по закрытой канализационной сети отводят за пределы города и главной канализационной насосной станцией подают на городские очистные сооружения.

Здесь сточные воды проходят механическую и биологическую очистку, дезинфицируются и подаются на биологические пруды, где очищаются в естественных условиях. После прудов вода по своим качествам незначительно отличается от воды естественного водоема и может сбрасываться в реку, озеро и т. д.

Атмосферные воды, которые отводятся дождевой сетью, проходят очистку от взвешенных веществ и нефтепродуктов на сооружениях, также сбрасываются в биологические пруды или непосредственно в приемник вод (водоем). Город может также снабжаться питьевой водой и из подземных источников — артезианских скважин.

Промышленное предприятие потребляет питьевую и техническую воду. Техническая вода чаще всего применяется в водооборотных циклах. Для охлаждения вода используется повторно после снижения температуры в охладителях. Сточные воды от промпредприятий, содержащие специфические загрязнения, а также дождевые и талые воды с территорий промплощадок могут сбрасываться в систему водоотведения населенного пункта и подвергаться биологической очистке совместно с городскими сточными водами после прохождения локальных очистных сооружений.

Системы водоснабжения промышленных предприятий в зависимости от водных и технологических процессов могут быть прямоточным, повторным (последовательным) и оборотным. В зависимости от технологического назначения вода в системе оборотного водообеспечения может быть подвергнута различной обработке. В системах оборотного водоснабжения безвозвратные потери воды (производство, испарение, выветривание, разбрызгивание, шлам, продувочный расход) компенсируют дополнительным, т. е. подпиточным, количеством свежей воды из источника.

Балансовые схемы расходования воды, сырья, загрязнений служат одним из исходных материалов при составлении экологических паспортов предприятия по ГОСТ 17.0.04-90 в разделе характеристики водопотребления, водоотведения и очистки вод, а также паспорта водного хозяйства населенных пунктов.

Совместные схемы водообеспечения и водоотведения промышленных предприятий и населенных мест разрабатываются при проектировании на основе технико-экономического сравнения вариантов с целью комплексного решения водохозяйственных проблем района, города или региона. Очистка сточных вод обеспечивается путем внедрения следующих технических решений и мероприятий.

Механическая очистка — совершенствование гидродинамических режимов существующих отстойных сооружений; применение вместо отстойников сетчатых установок; предварительная обработка сточных вод перед осветлением коагулянтами; расширение применения технологических процессов очистки вод, использующих центробежные силы для разделения суспензии и эмульсий, взамен гравитационных; совершенствование существующих и разработка новых фильтровальных установок.

Химическая очистка — применение более активных коагулянтов; совершенствование гидродинамических и массообменных характеристик, обеспечивающих полноту гидролиза, смешения, реакции; повторное использование шлаков и осадков химической очистки вод; выделение и утилизация в основном или вторичном производстве продуктов реакции; организация рациональной системы водоотведения производственных сточных вод, обеспечивающей их взаимоочистку после объединения на локальных очистных сооружениях.

Физико-химическая очистка —расширение и совершенствование процессов гипер-, ультрафильтрации, экстракции, адсорбции, ионообмена, позволяющих выделять и возвращать в основное производство продукты, а очищенные воды после корректировки состава до нормативных величин использовать в оборотном водоснабжении; разработка и создание новых селективных типов сорбентов из сточных вод для вторичного использования, широкое использование жидких и твердых промышленных отходов в технологических процессах; развитие энергетически малоемких эффективных процессов, к числу которых можно отнести использование в очистке вод электроэнергии, получаемой из биолиза, а также гальванокоагуляцию; развитие передвижной сервисной сети обслуживания абонентов по регенерации сорбентов, электрохимическому выделению тяжелых металлов на катодах специальных установок, что позволит возвратить в технологию продукты, произвести с получением вторичного сырья регенерацию сорбентов и их же возвратить в цикл очистки вод; разработка методов предварительных физического и химического воздействий на очищаемые воды; физическая обработка (омагничивание, ультразвуковая, высокочастотная), приводящая к изменению физико-химических характеристик и, соответственно, к более глубокой степени выделения загрязнений из вод.

Биологическая очистка — применение метода предварительной анаэробной подготовки сточных вод; использование искусственных носителей биомассы; широкое применение биосорбционных методов; регулирование соотношения групп микроорганизмов; применение высшей водной растительности (эйхорния водная или водяной гиацинт, пистия, аир и проч.) в качестве самостоятельного фитореактора для очистки сточных вод сельскохозяйственных комплексов с получением биомассы и с использованием ее на корм скоту или в производстве биогаза; использование симбиотического альгобактериального сообщества (водоросли + бактерии) в очистке и доочистке сточных вод с искусственным освещением в темный период суток интенсивностью 120 лк/м. Продуцируемый бактериями при окислении органических веществ диоксид углерода усваивается водорослями, а выделяемый в результате фотосинтеза кислород используется микроорганизмами как акцептор электронов в метаболизме. При этом достигается глубокая очистка сточных вод и не требуется воздуходувок, компрессоров для биоокислителей.

В настоящее время наибольшую технологическую и экологическую сложность представляет не очистка сточных вод, а проблема обработки и утилизации их твердой фазы. Количество образующейся твердой фазы на очистных сооружениях зависит от генезиса исходного состава и расхода сточных вод, метода их очистки и составляет в среднем 0,01-3% объема. Влажность твердой фазы колеблется от 85 (предприятия стройиндустрии) до 99,8% (активный ил). Основные задачи обработки шламов и осадков сточных вод — обезвоживание, обеззараживание и утилизация.

В зависимости от зольности они могут быть трех типов:

• преимущественно минеральные (зольность более 70%);

• преимущественно органические (зольность менее 30%);

• смешанные (зольность 30-70%).

В настоящее время имеется промышленный опыт возврата в основное производство шламов очистки сточных вод стекольных, оптико-механических, металлургических предприятий, заводов по выпуску строительных изделий, некоторых химических производств, а также в качестве добавок во вспомогательные производства — мясокомбинаты; молокозаводы (технические жиры, ланолин, жирозаменители); гидролизные заводы (белково-витаминные концентраты); целлюлозно-картонно-бумажные комбинаты (производство древесно-волокнистых плит, картона, целлюлозы).

Утилизация шламов — это сложная многовариантная проблема, основным вопросом которой является предотвращение вторичного загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами. Наиболее распространенным способом утилизации шламов очистки сточных вод является складирование их на полигонах промышленных отходов (шламы обрабатывают цементом, битумом, стеклом или полимерными связующими). Имеется опыт утилизации шламов тяжелых металлов в производстве строительной керамики, кирпича, черепицы.

Современные экологические подходы к формированию системы водоотведения гальванических производств учитывают цели утилизации. При очистке сточных вод, в том числе и гальванических, надо увеличить единовременные затраты на полное разделение потоков, что в конечном итоге повысит экологичность технологии. В странах с рыночной экономикой подобные подходы реализованы уже 12-15 лет назад.

Учитывая существующий опыт ряда стран, в перспективе следует ожидать появления очистных сооружений с улавливанием и обезвреживанием аэрозолей от аэрационных биоокислителей, а также размещения очистных сооружений в подземных выработках.

Вопросы для самоконтроля

1. Охарактеризуйте основные производственные средства безопасности.

2. Укажите назначение и виды средств индивидуальной защиты, применяемые в различных отраслях экономики.

3. Перечислите способы очистки вредных выбросов от пыли и газообразных веществ.