РХТУ: ГДК стічних вод

Обгрунтованість і необгрунтованість застосування різних переліків ГДК для стічних вод гальванічного виробництва

ГК "ТрансЕкоПроект" і РХТУ ім. Д.І. Менделєєва - Проектування і будівництво очисних споруд

В останні роки в Росії спостерігається деяке зростання промислового виробництва, який, з одного боку, призводить до пожвавлення гальванічного виробництва, але, з іншого стримується його високою екологічною небезпекою. Зменшенню екологічної небезпеки гальванічного виробництва повинні служити очисні споруди підприємств. Однак, крім об'єктивних причин (застарілі технології очищення, поганий стан обладнання і т.п.) існують суб'єктивні причини неефективності природоохоронних заходів, головними з яких є необґрунтоване застосування різних переліків ГДК і необгрунтоване регіональне нормотворчість.

Виходячи з відмінності в цілях водоспоживання і у вимогах різних споживачів води до якості водойм, існують як гігієнічні, так і екологічні нормативи для одних і тих же хімічних забруднювачів води.

Гігієнічні ГДК - максимальні концентрації речовин, при яких вони ще не мають прямого або опосередкованого впливу на стан здоров'я населення (при впливі на організм людини протягом усього життя), а гігієнічні умови водокористування при цьому не погіршуються. Гігієнічні нормативи регламентують вміст забруднюючих речовин тільки в тих водоймах, які використовуються для господарсько-питних і культурно-побутових цілей, включаючи рекреаційне водокористування, і не на всьому протязі водойми або в місцях випуску стічних вод, а тільки у пунктів водокористування населення, найближчих від випуску стоків. Розрізняють дві категорії господарсько-питного та культурно-побутового водокористування: до першої категорії відноситься використання водного об'єкта як джерела господарсько-питного водопостачання, а також для водопостачання підприємств питної промисловості; до другої категорії - використання водних об'єктів для культурно-побутових цілей населення, рекреації і спорту [1].

Поява нових джерел забруднення та розширення їх географії призвели до розвитку самостійної системи рибогосподарських (екологічних) ГДК, спрямованих на охорону водойм як бази для організованого рибництва і рибальства. Розрізняють дві категорії рибогосподарського водокористування: до першої категорії відноситься використання водного об'єкта для збереження і відтворення цінних видів риб, що володіють високою чутливістю до кисню; до другої - використання водного об'єкта для промислової видобутку риби та інших водних тварин і рослин [2].

Якщо водойма використовується для рибогосподарських цілей і водопостачання населення, орієнтуються на найбільш жорсткий норматив.

При віднесення водного об'єкта до певної категорії органи Держкомриболовства керуються постановою Ради Міністрів СРСР № 1045 від 15.09.1958 р, за яким: "Все водойми і їх додаткові води, які використовуються або можуть бути використані для промислової видобутку риби та інших водних тварин і рослин або мають значення для відтворення запасів промислових риб, вважаються рибогосподарськими водоймами ". Таким чином, відповідно до такого невиправдано розширювальним визначенням все поверхневі водойми такої величезної країни, як Росія, віднесені до водойм рибогосподарського користування [3], тобто як би передбачається, що у всіх поверхневих водоймах Росії зберігаються і відтворюються цінні види риб, що володіють високою чутливістю до кисню, або вони використовуються для промислової видобутку риби та інших водних тварин і рослин. Виходить, що у всіх випадках поверхнева вода повинна контролюватися за ГДК для рибогосподарських водойм (ГДК РГ).

Крім того, так як практично всі випуски стічних вод розташовані в межах населеного пункту, то відповідно до правил і норм охорони поверхневих вод [1] нормативи граничної забрудненості водних об'єктів поширюються на самі скидаються води, тобто не враховується розведення стоків у воді водойми і асимілююча здатність водойм. Таким чином, до якості стоків, що скидаються у водні об'єкти, повсюдно застосовуються вимоги переліку ГДК РХ.

Мало того, такі вимоги пред'являються не тільки до міських стоків, що скидаються у водні об'єкти, а й до стоків, що надходять в міську каналізацію від підприємств. Тим самим, не тільки не враховується розведення промислових стічних вод міськими побутовими стоками, але і перекладається неефективність роботи міських станцій очищення на плечі підприємств. Це необгрунтовано і надмірно посилює вимоги до якості стічних вод підприємств і заганяє їх у глухий кут через свідомо неможливого досягнення таких ГДК за допомогою типових технологій очищення стічних вод гальванічного виробництва.

Обґрунтуємо це твердження.

Практично на всіх станціях очистки стічних вод гальванічного виробництва застосовується реагентний метод. Головними забруднювачами таких стоків є іони важких металів. Залишкова концентрація іонів важких металів, як розрахована з твору розчинності відповідних гідроксидів, так і спостерігається на практиці, представлена ​​в Таблиці 1.

Таблиця 1. Ефективність реагентного методу очищення стічних вод від важких металів

* - дані по Cr6 + не наводяться, тому що на стадії знешкодження хромсодержащих стоків реакція хімічного відновлення Cr6 + до Cr3 + протікає повністю.

Мал. 1. Схема застосування різних переліків ГДК в стічних водах

Отже, на всьому протязі господарсько-побутової каналізації будь-якого міста є три точки, в яких до стічних вод повинні застосовуватися різні переліки ГДК (Рис. 1), як це робиться в м Москві (описано нижче):

• 1 - на виході з підприємства - гранична концентрація шкідливих речовин в стічних водах, що приймаються в систему міської каналізації;

• 2 - перед надходженням на міські станції біологічної очистки - допустима концентрація шкідливих речовин в стічних водах, що приймаються на біологічну очистку;

• 3 - в створі скидання стічних вод в природний водойму відповідно до його категорією - або ГДК шкідливих речовин у воді водних об'єктів господарсько-питного та культурно-побутового призначення, або ГДК в воді водних об'єктів рибогосподарського призначення (ГДК РГ).

Розглянемо застосування різних переліків ГДК важких металів в стічних водах на прикладі м Москви (Рис. 2).

Мал. 2. Схема зміни концентрації іонів важких металів у стічних водах від гальванічного цеху до водного об'єкта
(Q - обсяг стічних вод)

На підприємстві стічні води гальванічного виробництва (Q1), що містять іони важких металів, піддаються реагентної очистки на станції нейтралізації, в результаті чого концентрація іонів важких металів досягає значень, зазначених в Табліца.1. Після очищення стічні води гальванічного виробництва (Q1) піддаються розведення господарсько-побутовими стоками (Q2) від адміністративних, господарсько-побутових та інших підрозділів підприємства, що не забруднюють стоки іонами важких металів. Як правило, обсяг водоспоживання (водовідведення) гальванічного виробництва становить близько 25% від загального водоспоживання (водовідведення) підприємства (Q3). Отже, концентрація іонів важких металів на виході з підприємства в 4 рази нижче їх концентрації в гальванічних стоках, які пройшли очисні споруди. При нормальній (проектної) ефективності роботи очисних споруд реальна концентрація важких металів в господарсько-побутової каналізації на виході з підприємства (Q3) складе: Fe2 + 0,075-0,250 мг / л, Fe3 + 0,075-0,125 мг / л, (Feобщ. 0,150-0,375 мг / л), Cr3 + 0,013-0,025 мг / л, Cu2 + 0,025-0,038 мг / л, Ni2 + 0,063-0,188 мг / л, Zn2 + 0,013-0,025 мг / л, Cd2 + 0,625 мг / л, Al3 + 0,025-0,125 мг / л.

Згідно з «Правилами прийому виробничих стічних вод в московську міську каналізацію (тимчасовим)» № 127, затвердженим рішенням виконкому Моссовета від 20 січня 1984 р Мосводоканал встановлює такі граничні концентрації важких металів в стічних водах, що приймаються в систему міської каналізації (на Рис.2 ГДК МВК) ,: Feобщ. 3,0 мг / л; Cr3 + 1,0 мг / л; Cu2 + 0,5 мг / л; Ni2 + 0,5 мг / л; Zn2 + 2,0 мг / л; Cd2 + 0,01 мг / л; Al3 + 1,0 мг / л.

Таким чином, в м Москві стічні води, що надходять з підприємств в міську господарсько-побутову каналізацію при нормальній (проектної) ефективності роботи очисних споруд по очищенню стічних вод гальванічного виробництва, задовольняють вимогам ГДК (за винятком кадмію), які встановлюються за Мосводоканалом. Зниження концентрації кадмію в стічних водах підприємств в м Москві досягається за рахунок обмеження застосування кадмирования згідно з постановою Уряду Москви № 893 від 05.11.96 р

У міській господарсько-побутової каналізації стічні води підприємств (Q3) змішуються з побутовими стоками від житлового фонду міста (Q4), в яких можливі концентрації важких металів складають наступні величини: Feобщ. 1-2 мг / л; Cr3 + 0 мг / л; Cu2 + 0,01-0,03 мг / л; Ni2 + 0 мг / л; Zn2 + 0,02-0,3 мг / л; Cd2 + 0 мг / л; Al3 + 0,5 мг / л [4]. За умови, що добовий обсяг виробничих стічних вод максимально може досягати 50% від загальної витрати стічних вод міста, концентрація важких металів в змішаних стоках становить не більше: Feобщ. - 0,575-1,188 мг / л; Cr3 + - 0,007-0,013 мг / л; Cu2 + - 0,018-0,034 мг / л; Ni2 + - 0,032-0,094 мг / л; Zn2 + - 0,017-0,163 мг / л; Cd2 + - 0,313 мг / л; Al3 + - 0,253-0,313 мг / л.

Змішані стоки (Q5) з такою концентрацією важких металів направляються на міські станції біологічної очистки. Згідно з "Правилами прийому виробничих вод у системи каналізації населених пунктів" [4] допустима концентрація важких металів в стічних водах, що приймаються на біологічну очистку, становить: Feобщ. 5,0 мг / л; Cr3 + 2,5 мг / л; Cu2 + 0,5 мг / л; Ni2 + 0,5 мг / л; Zn2 + 1,0 мг / л; Cd2 + 0,1 мг / л; Al3 + 0,75 мг / л. Таким чином, в м Москві міські стічні води, одержувані від змішання виробничих і побутових стоків, задовольняють переліку допустимих концентрацій важких металів (крім кадмію) для біологічного очищення.

Практика показала, що в процесі біологічного очищення стоків відбувається значне зниження концентрації іонів важких металів (на 40-80%) за рахунок їх адсорбції активним мулом. Але навіть без урахування цього міські стоки (Q5), що містять промислові та побутові стічні води, по концентрації іонів важких металів задовольняють вимогам переліку ГДК шкідливих речовин (крім заліза і кадмію) в воді господарсько-питного та культурно-побутового призначення. Перевищення вмісту заліза в стоках над ГДК культурно-побутового призначення визначається переважною внеском у цю перевищення забрудненості залізом побутових стоків.

Застосування до міських стічних вод вимог переліку ГДК культурно-побутового призначення має логічну правоту, засновану на тезі: «стоки повинні контролюватися за таким же переліком ГДК, за яким контролюється вода, яка надходить на підприємства і в житловий сектор». Тим більше, що ГДК ІТМ в питній воді (ПДКпіт.) Практично збігається з їх ГДК в воді господарсько-питного та культурно-побутового призначення

З урахуванням того, що ні Москва-ріка, ні Яуза, ні інші річки м Москви при всьому бажанні не можна віднести до водойм рибогосподарського призначення, вимоги правил і норм охорони поверхневих вод [1] від забруднень стічними водами гальванічного виробництва в м Москві цілком досяжні. Для цього необхідно забезпечити нормальну роботу станцій нейтралізації. Якщо обсяг гальванічних стоків перевищує 25% від загального обсягу водоспоживання підприємства, то для виконання зазначених вимог необхідно в гальванічних цехах скоротити витрату води на промивку і / або впровадити локальні установки очищення промивних вод.

Однак, до стоків, що скидаються у водні об'єкти, і навіть до стоків підприємств, що надходять до міської каналізації, повсюдно застосовують вимоги переліку ГДК для рибогосподарських водойм, що фактично унеможливлює скидати питну воду в стічні води без очищення. Абсурдність вимог очищати стічні води підприємств до чистоти глибшої, ніж чистота питної води, навряд чи може викликати сумніви. Однак сьогодні все вимоги до підприємств по чистоті стоків фактично (хоча і в дещо завуальованій формі) зводяться до того, щоб стоки були значно чистіше, ніж вода, що надходить на підприємство. Ще одним дуже важливим контраргументом застосування ГДК для рибогосподарських водойм до стічних вод підприємств є практична неможливість досягнення такої чистоти стоків жодним з відомих методів. "Практична" в тому сенсі, що застосування багатьох методів доочищення стоків робить функціонування промислових підприємств економічно невиправданим. Таким чином, сам факт наявності гальванічного виробництва в складі підприємства робить його порушником природоохоронного законодавства.

Таке становище ускладнюється волюнтаристським регіональним нормотворчеством. У багатьох регіонах встановлюються вимоги до стічній воді підприємств набагато жорсткіші, ніж навіть ГДК для водойм рибогосподарського призначення. Наприклад, відповідно до положення «Інструкції по нормуванню викидів (скидів) забруднюючих речовин в атмосферу і в водні об'єкти», затвердженої заступником голови Держкомприроди СРСР 11 вересня 1989 року, якщо фактичний скид речовин зі стічними водами менше розрахункового гранично допустимого скиду (ГДС) , то в якості ПДС приймається фактичний скид (п. 3.4). Дане положення регіональними природоохоронними органами трактується прямолінійно, без урахування головного призначення встановлення нормативів ГДС - неприпустимість перевищення ГДК, встановлених нормативними документами федерального рівня, або в разі їх перевищення під впливом природних факторів збереження (не погіршення) складу і властивостей води природної водойми. Тому регіональні органи і дозволяють собі встановлювати для стоків підприємств норми якості на рівні практично чистої води, наприклад, якщо під час відбору проб на підприємстві з якої-небудь причини (простий виробництва, ремонт обладнання і т.п.) не утворювалися забруднені стоки. Подібні дії регіональних природоохоронних органів по встановленню ПДС, зокрема і за принципом «від досягнутого рівня» (наприклад, в результаті підвищення ефективності роботи очисних споруд), негативно впливають на зацікавленість підприємств в поліпшенні якості очищення стічних вод.

Регіональна самодіяльність у встановленні норм якості стічних вод найчастіше доходить до абсурду. Так, наприклад, в м Калузі ГДК цинку в стоках, які направляються в господарсько-побутову каналізацію, в 3 рази менше, ніж ГДК цинку в стоках зливової каналізації. І це з урахуванням того, що зливові стоки скидаються безпосередньо в річку Ока, а господарсько-побутові стоки перед скиданням в природний водойму розбавляються побутовими стоками від міської житлової забудови і проходять очистку на міських очисних спорудах.

Для прикладу в табл.2 наведені порівняльні дані по ГДК іонів важких металів в стоках, що скидаються підприємствами в міську каналізацію, що застосовуються в різних країнах і містах.

З наведеної таблиці видно, що не тільки наші вищеописані міркування, але і практика інших країн показують крайню необґрунтовану жорсткість вимог, що пред'являються до якості стічних вод російських підприємств. І це при тому, що, незважаючи на в тисячі разів менш жорсткі вимоги в Європі і в США (Таблиця. 2), в останні десятиліття відбулося відродження річки Рейн і різке зниження забрудненості Великий Американських озер, де вже дозволений промисловий лов риби, а в нашій країні навіть з урахуванням падіння обсягів промислового виробництва не відбулося значних зрушень у поліпшенні стану водних ресурсів.

Таблиця 2. ГДК важких металів в стоках, що скидаються підприємствами в міську каналізацію, що застосовуються в різних країнах і містах

Отже, справа не в самому зниженні ГДК в промислових стоках, а в різному підході до збереження якості навколишнього середовища. У більшості індустріально розвинених країн підприємству-водокористувачеві встановлені такі нормативи якості стічних вод, які він може виконати на наявних спорудах очистки стоків, причому ці нормативи для всіх споруд певних типів і потужності - єдині. Отже, встановлені нормативи цілком досяжні і спрямовані на те, щоб змусити всіх (без винятку) водокористувачів не перевищує встановленої норми і нести відповідальність за їх порушення. Крім того, при реалізації на очисних спорудах більш ефективних технологій очищення підприємство підпадають під дію заохочувальних заходів і податкових пільг, що перетворює підприємство у особа, зацікавлена ​​в природоохоронних заходах.

Принципова неможливість виконання нормативних вимог до якості стічних вод в регіонах РФ навіть при реалізації найсучасніших технологій очищення перетворює практично 100% підприємств в порушників природного законодавства і повністю позбавляє їх стимулу домагатися поліпшення екологічної ситуації. Необгрунтовано жорсткі і нездійсненні вимоги, несправедливі плата за забруднення, штрафи і санкції ставлять підприємства на межу банкрутства.

Все це говорить про те, що необхідно істотно змінити систему управління якістю вод та водними ресурсами на федеральному і регіональному рівнях, а також водне законодавство. Це питання неодноразово піднімалося у пресі, в тому числі на сторінках журналів «Водопостачання та санітарна техніка» [3, 5] і «Гальванотехніка і обробка поверхні» [6].

Автори статті:

література:

• 1. Санітарні правила і норми охорони поверхневих вод від забруднення, № 4630-88.

• 2. Нікітін Д.П., Новиков Ю.В. Навколишнє середовище і людина .: Навч. посібник для студентів вузів. - М.: Вища. школа, 1980. - 424 с.

• 3. Гюнтер Л.І., Жмур Н.С. Водопостачання і санітарна техніка. - 1999. -№ 12. -С. 5-9

• 4. Правила прийому виробничих вод у системи каналізації населених пунктів. - М .: МЖКГ РРФСР, 1987. 104 с.

• 5. Нечаєв А.П. Водопостачання і санітарна техніка. - 1999. -№ 1. -С. 2-6.

• 6. Іванов А.Г. Гальванотехніка і обробка поверхні. - 2001. -1, №1. -С..50-51

Фахівці Технопарку РХТУ ім. Д.І. Менделєєва також рекомендують до прочитання статті:

Хімічне споживання кисню ГПК

Біологічне споживання кисню БПК

Нові технології очистки води

Фахівцями Технопарку розроблений ряд локальних очисних споруд, які базуються на сучасних інноваційних методах очищення стічних вод, таких як мембранні технології (ультрафільтрації, нанофільтрація і зворотний осмос) і електрохімічних методах (електрофлотатора, електрокоректора pH, електродіаліз), що дозволяють очищати стоки без додавання хімічних реагентів, що сприятливо позначається на зниженні загального солевмісту в очищеній воді. Поєднання даних технологій очищення стічних вод дозволяє організувати на підприємстві систему оборотного водопостачання з поверненням в цикл до 90%, а в деяких випадках до 95% води. Таким чином, технологія мембранного концентрування стоків в поєднанні з подальшою електрохімічної очищенням концентрату і отриманням зневодненого осаду на фільтр пресі рамного типу є повноцінним аналогом технології випарювання стічних вод, при більш низьких капітальних витратах на устаткування і експлуатаційних витратах знижених у 70-100 разів!

Розглянемо пропоновані нами технології на прикладі очищення стічних вод гальванічного виробництва. Основними забруднювачами в даному випадку є іони важких металів (особливо міді, нікелю, цинку, хрому III і хрому VI), а також молекули органічних речовин (ПАР і нафтопродуктів). На першій стадії процесу очищення проводиться усереднення стічних вод і гомогенізація їх складу в накопичувальної ємності, потім в процесі мікрофільтрації та ультрафільтрації видаляються органічні речовини масою понад 200, після чого стоки під високим тиском подаються на мембранну установку зворотного осмосу багатоступінчастого концентрування. В результаті ми отримуємо два потоки: очищену воду 90%, що відповідає ГОСТ 9.314-90 вода 3-й категорії для гальванічного виробництва, що спрямовується на операції промивки в гальванічний цех, і концентрат 10%, який направляється на електрохімічний доочистку (або на випарну установку за бажанням Замовника). В процесі електрохімічної очищення концентрованого стоку проводиться корекція pH, необхідна для освіти гідроксидів важких металів, і флотація суспензії даних гідроксидів і гідроксіфосфата в електрофлотатора. Утворений шлам надходить на фільтр прес, де зневоднюється, після чого може бути зданий на утилізацію в регіональну фірму, що займається захороненням твердих відходів виробництва. Очищена вода після електрофлотатора проходить під тиском через каскад фільтрів тонкого очищення і скидається в міську систему каналізації.

Корисна інформація: