В данной работе приведены аргументы в пользу проведения исследований сточных вод перед началом проектных работ по строительству или реконструкции локальных очистных сооружений. Раскрыта актуальность данных работ для промышленных предприятий, их сложность и специфичность. Особое внимание уделено индивидуальному подходу в проведении исследований и разработки технологии очистки сточных вод промышленных предприятий. Предложена методика проведения исследований сточных вод, которая разработана и используется в Промышленной группе ЭКОТОН.
Введение
Сегодня по всему миру существует много промышленных предприятий, очистные сооружения которых работают неэффективно, выведены из эксплуатации или вообще отсутствуют [1-3]. Это приводит к тому, что сточные воды без необходимой предварительной очистки попадают на городские очистные сооружения, наносят им значительный вред, результатом чего являются большие штрафы, налагаемые на предприятия за превышение нормативов сброса загрязняющих веществ. Совершенно недопустимой является ситуация, когда сточные воды сбрасываются в водный объект вообще без какой-либо очистки. Поэтому практически на каждом промышленном предприятии существует необходимость строительства собственных локальных очистных сооружений.
При разработке проекта строительства очистных сооружений целесообразным является использование методов обработки сточных вод, которые позволили бы извлечь из них все загрязнения. Первый вопрос, который возникает перед собственником предприятия – какие капитальные и эксплуатационные затраты необходимы для реализации проекта и какова экономическая целесообразность таких инвестиций?
В то же время, значительное уменьшение эксплуатационных затрат при незначительном влиянии на конечный результат очистки является важной задачей как для природоохранных органов, так и для собственников предприятия. Это объясняется тем, что с ростом объемов использования реагентов и энергоносителей возрастают не только прямые затраты, но и степень вторичного загрязнения окружающей среды. Поэтому реализация проекта очистных сооружений требует достижения баланса между минимизацией использования ресурсов и эффективностью предложенных технологических процессов очистки, что становится возможным благодаря внедрению современных научно-технических достижений и разработок.
Необходимым является создание таких очистных сооружений, умеренные капитальные и эксплуатационные затраты на которые позволили бы существенно снизить уровень загрязнения сточных вод и, как следствие штрафов, а при дальнейшем сбросе на городские очистные сооружения, снизить нагрузку, позволив эксплуатировать их по существующей технологии без значительного ущерба и снижения эффективности.
Проблема промышленных объектов и цели первичных исследований
На первый взгляд кажется, что задача четко сформулирована и проблема загрязнения окружающей среды промышленными сточными водами почти решена – остается только построить новые или реконструировать существующие очистные сооружения с учетом новейших экологических технологий с использованием инновационных решений. Но к сожалению, это является далеко не тривиальной задачей.
Дело в том, что в связи с различным качественным и количественным химическим составом сточных вод промышленных предприятий разных отраслей невозможно разработать единую универсальную технологию очистки, которая была бы пригодна для всех предприятий в зависимости только от объемов их сбросов. Но, казалось бы, для отдельного типа промышленности, разработка такой шаблонной схемы является вполне приемлемой, что позволило бы успешно использовать ее на объектах конкретной отрасли [напр., 4].
На самом деле, даже для предприятий, которые производят подобный ассортимент товаров, технологическая схема очистки сточных вод может существенно отличаться. В наше время существует множество факторов, которые влияют на состав стоков. Рыночные отношения требуют от каждого производителя широкого и оригинального ассортимента продукции. Поэтому на состав сточных вод в первую очередь влияют технологии производства и используемое в них сырье. В качестве второстепенных факторов, свое влияние могут оказывать качество сырой воды, климатические условия, утилизация побочных продуктов и т.п. [5, 6].
Именно поэтому для внедрения эффективной технологии очистки сточных вод и строительства локальных очистных сооружений на промышленных предприятиях невозможно пользоваться устаревшими источниками информации и справочниками, или же общими решениями и разработками. Для того, чтобы предложенное решение было действительно эффективным, необходимо проводить тщательное первичное обследование, которое условно можно разделить на три основных этапа: сбор исходных данных, полевые работы и выполнение расчетов.
Результатом обследования должен быть полный спектр информации, необходимой и достаточной для разработки технологии, а также проекта строительства очистных сооружений. Но перед специалистами возникают достаточно сложные вопросы: как понять, какая именно информация является существенной? Какая будет полезной? Как не упустить важных моментов при проведении первичного обследования и не допустить ошибок при разработке проекта?
Опыт работы Промышленной группы ЭКОТОН
Поэтому, во избежание неверных, неэффективных или экономически нецелесообразных решений в своих проектах очистных сооружений, промышленной группой ЭКОТОН было принято решение создать на базе одного из собственных производственных предприятий специальный отдел, который с 2011 года начал проводить исследования сточных вод и обследование систем водоотведения промышленных предприятий. После первых успешно реализованных проектов, стало понятно, что такие работы необходимы и, в 2012 году, была создана специальная исследовательская лаборатория, которая сочетала возможности химического анализа с применением различных технологий очистки. Сейчас промышленная группа ЭКОТОН имеет уже две лаборатории для проведения комплексных исследований, каждая из которых насчитывает десятки успешных проектов в различных отраслях промышленности, таких как пищевая (молочная, пивоварение, мясопереработка, пищевые добавки и др.), абразивная, тяжелая, горнодобывающая, легкая (текстильная, кожевенная и др.), целлюлозно-бумажная, лакокрасочная и др. [7-13].
Сегодня, при разработке проектов строительства комплексов локальной очистки сточных вод промышленных предприятий, компанией ЭКОТОН создается рабочая группа, которая включает в себя специалистов различных отраслей и позволяет проводить первичные исследования, необходимые для его дальнейшей успешной реализации.
Использование опыта реализации большого количества проектов очистных сооружений и базы накопленной за все время работы компанией информации по методам обработки различных сточных вод и осадков, примененных современных эффективных и энергосберегающих технологий [14], а также широкий спектр имеющегося оборудования и возможности разработки и производства нового, индивидуально по требованиям заказчика, позволяют исследователями промышленной группы ЭКОТОН быстро и качественно разрабатывать эффективные решения при проведении исследовательских работ, принимая во внимание специфические факторы и условия на конкретных объектах.
Несмотря на то, что такие первичные исследования являются индивидуальными для каждого отдельного объекта, за время существования исследовательского направления, работникам лаборатории ЭКОТОН удалось организовать работу и упорядочить процесс исследований, выработав свою собственную методику их проведения [15].
Разработка успешного плана исследований, исходя из накопленного опыта, базируется на понимании того, какая именно информация необходима, и дальнейшего поэтапного ее получения. Например, для разработки технологии очистки сточных вод, необходимо провести теоретический анализ доступных методов, а также их экспериментальные испытания с подтверждением реальной эффективности. Но для этого необходимо иметь образцы воды, которые по составу соответствовали бы будущим сточным водам предприятия. Для их моделирования, необходимо подробно разработать методику отбора проб. Последнее возможно только при тщательном анализе работы предприятия и его системы водоотведения, поиска основных источников загрязнения.
Состав исследовательских работ
Таким образом, точно определив основные цели исследования, можно разработать их поэтапный план проведения. На практике его удобно разделить на чередующиеся этапы теоретических и экспериментальных работ.
Этап 1. Сбор исходных данных для разработки технологии очистки
Этап сбора первичных данных вероятно является самым сложным. Часто, причиной тому является нежелание заказчика сотрудничать с инженерами, или непонимание важности этой работы. Но именно этот этап имеет целью определить, какие очистные сооружения необходимы и позволяет разработать оптимальную технологическую схему очистки.
Поэтому, исходя из поэтапной логики выполнения исследований, можно составить перечень важных исходных данных, которые бы позволили смоделировать пробы сточных вод и определить соответствующую технологию очистки. Конечно, этот перечень может быть длинным и отличаться в зависимости от особенностей объекта, конкретных требований и пожеланий заказчика. Его удобно разбить на следующие группы:
- Информация о составе сточных вод, которая включает в себя источники образования загрязненных сточных вод, их состав и требования к очистке, возможность утилизации осадков и т.п.
- Специфическая информация, в частности, особенности загрязнителей и возможности их вторичного использования, наличия или желательности повторного использования технических растворов.
- Информация о работе предприятия, такая как сезонность работы, график работы и динамика образованием сточных вод.
Основываясь на полученной информации можно провести поиск подходящих методов очистки, разработать методику отбора модельных проб и провести экспериментальные исследования по их обработке.
Этап 2. Экспериментальные исследования.
Данный этап является наиболее важным и сложным во всей работе и требует следующих действий:
- Отбор и составление модельных проб по разработанной методике.
- Анализ химического состава полученных проб.
- Анализ методов и оптимальных параметров обработки и их эффективности.
Перед проведением химического анализа сточных вод надо помнить, что он имеет свои особенности и требует отдельных методик и специальных навыков. Особая сложность заключается в том, что анализ эффективности методов обработки сточных вод желательно проводить быстро, опираясь только на основные параметры качества, как на показательные, чтобы выбрать оптимальную технологию очистки и дополнительные параметры непосредственно во время выполнения исследований.
Принимая во внимание погрешности химического анализа в условиях полевых исследований, для подтверждения эффективности выбранной оптимальной технологии, желательно проводить параллельный анализ проб в стационарной лаборатории, если существует такая возможность.
Часто бывает так, что результаты таких полевых исследований неоднозначны и их недостаточно для принятия решения об эффективности применения того или иного метода обработки сточных вод или осадков. В таком случае, следующим этапом экспериментальных робот должны быть пилотные испытания промышленного или полупромышленного оборудования.
Этап 3. Обработка полученных данных.
Последний этап является наиболее творческим и ответственным, так как исследователи должны учитывать многие факторы и принимать решения, основываясь на всей полученной в результате предыдущих работ информации. Этот этап включает:
- Разработка оптимальной технологической схемы, корректировка ее параметров.
- Анализ данных для разработки и реконструкции существующей системы водоотведения.
- Подбор необходимого оборудования и систем.
- Расчеты капитальных и эксплуатационных затрат.
На данном этапе выявляется много специфических технических параметров, на которые нельзя не обращать внимания при подготовке решения. Например, надо принимать во внимание, особенности состава сточных вод, которые определяют необходимый материал исполнения оборудования, климатические условия эксплуатации, некоторые специфические условия, такие как график работы предприятия и очистных сооружений, уровень автоматизации и т.д.
Разработанная оптимальная технология очистки, к сожалению, может потребовать корректировки. Например, особого внимания требует реагентная обработка, которая может отличаться от подобранной в результате исследований, в зависимости от наличия и доступности реагентов в регионе. Также она может меняться из-за влияния последних на образующиеся в результате работы очистных сооружений осадки, с учетом различных условий их утилизации.
При получении результатов исследований и принятии предложенного плана строительства или реконструкции локальных очистных сооружений заказчиком, можно начинать дальнейшие проектные работы.
Выводы
Таким образом проведение исследований сточных вод промышленных предприятий перед строительством локальных очистных сооружений является достаточно ответственной работой, которая требует определенного времени, наличия квалифицированных кадров из разных областей, необходимых приборов, оборудования. Но затраченные ресурсы являются несущественными, если принимать во внимание риски, связанные с реализацией шаблонных проектов.
Использование доступных технологий и накопленного опыта очистки сточных вод, а также успешное сотрудничество исполнителя и заказчика в проведении исследований позволяют разработать технологическую схему учитывающую большое количество важных специфических параметров и сделать процесс исследований более простым, быстрым и полным.
Поэтому проведение исследований системы водоотведения и сточных вод промышленных предприятий и методов их обработки является необходимой работой перед строительством очистных сооружений, которые работали бы с максимальной эффективностью при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах.
Литература
- С.В. Грищенко, Ю.О. Ищейкина. Гигиеническая оценка состояния окружающей среды Донецкой области: проблемы, факторы риска и территории повышенной экологической опасности. // Медицинские перспективы. — 2009. — Т. 14, № 3. — С. 109-116.
- Левандовский Л.В., Лукашевич Е.А., Никитин Г.А., Дыба А.А. Влияние отходов пищевой промышленности на окружающую среду // Международная научно-практическая конференция (Винница, 4-7 октября 2006 р.). – С. 264.
- R. Kaur, S. P. Wani, A. K. Singh, K. Lal. Wastewater production, treatment and use in India. — www.ais.unwater.org/ais/pluginfile.php/356/mod_page/content/111/CountryReport_India.pdf, — дата доступа: 29.03.16.
- European Commission. Integrated Pollution Prevention and Control. Best Available Techniques in the Food, Drink and Milk Industries. 2006.
- Ковальчук В.А. Состав и особенности сточных вод предприятий молокоперерабатывающей промышленности // Вестник Национального университета водного хозяйства и природоиспользования. Технические науки: сборник научных работ – 2012. Вып. 1 (57). – с. 59-66.
- Шевченко А. А., Мельник Д. В., Колесников М. Г., Песин С. Д., Гоков Ю. Н. Утилизация осадков сточных вод. Выбор оптимальной технологии в зависимости от местных условий // Научный вестник строительства: научно-технический сборник – Вып. 67. Харков, 2012. – С. 282-285.
- Гоков Ю. Н., Бойченко А. А., Мясоедов А. Ю., Сырников Е. В. Локальные очистные сооружения ОАО «Белгородский абразивный завод» // Водоснабжение и санитарная техника 2013. № 12. – С. 56-62.
- Шевченко А.А., Бойченко А.А., Мясоедов А.Ю. Повышение эффективности очистки сточных вод ОАО «Птицефабрика Калужская» // Материалы IV Международной научно-практической конференции «Вода. Экология. Общество». – Харьков: ХНУГХ, 2014. – С. 102-104.
- Бойченко А.А., Мясоедов А.Ю., Сырников Е.В. Флотационная очистка фенольных вод биохимической установки коксохимического производства // Водоснабжение и санитарная техника. 2015. № 6. – С. 23-31.
- Шевченко А.А. Лабораторные исследования интенсификации процесса напорной флотации при очистке сточных вод молокоперерабатывающих предприятий // Вестник НУВГП. Вып. 1 (69). – Ровно: НУВГП, 2015. – С. 153–162.
- Шевченко А.А., Гоков Ю.Н. Технологии и оборудование для очистки сточных вод предприятий пищевой промышленности // «Вода в промышленности – 2013»: сб. докладов 4-ой Межотраслевой конференции (29-30 ноября 2013 г., г. Москва). – М.: ООО «ИНТЕХЭКО», 2013. – С. 15-17.
- Шевченко А.А., Мельник Д.В., Гоков Ю.Н. Физико-химическая очистка сточных вод масложировых производств // Научный вестник строительства: научно-технический сборник – Вып. 67. Харков, 2012. – С. 285-289.
- Шевченко А.А., Кривень А.П., Мельник Д.В. Сравнительная характеристика оборудования для обезвоживания осадков на муниципальных и промышленных канализационных очистных сооружениях // Научный вестник строительства: научно-технический сборник – Вып. 70. Харков, 2012. – С. 261-268.
- Шевченко А.А., Трунов П.В., Лунин С.В., Воскобойникова В.Е. Энергосберегающие оборудование и технологии для очистки сточных вод и обработки осадков // Научный вестник строительства: научно-технический сборник – Вып. 63. Харков, 2011. – С. 386-389.
- Шевченко А.А., Мельник Д.В., Мясоедов А.Ю. Особенности проектирования очистных сооружений канализации молокоперерабатывающих предприятий // 68 научно-техническая конференция Харьковского национального университета строительства и архитектура, Харьков, 26-28 февраля 2013. – Харьков, 2013 р.