ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

Т Е Х Н И Ч Е С К И Е

НАУКИ

УДК 628.3: 621

Л.Э. Батршина, Е.В. Серазеева, Э.Р. Бариева ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Машиностроительные предприятия являются одним из основных источников загрязнения гидросферы. Наиболее эффективно решать проблему очистки сточных вод на этапе проектирования очистных сооружений, для чего необходимо установить характер загрязнений и существующие методы очистки.

Ключевые слова: выбросы, очистка сточных вод, машиностроительные предприятия, загрязнения окружающей среды.

Из общего объёма промышленных выбросов, попадающих в окружающую среду, на машиностроение приходится лишь незначительная его часть - 2%. Однако на машиностроительных предприятиях имеются основные и обеспечивающие технологические процессы и производства с высоким уровнем загрязнения окружающей среды. К ним относятся:

- внутризаводское энергетическое производство и другие процессы, связанные со сжиганием топлива;

- литейное производство;

- металлообработка конструкций и отдельных деталей;

- сварочное производство;

- гальваническое производство;

- лакокрасочное производство.

По уровню загрязнения окружающей среды районы гальванических и красильных цехов как машиностроительных в целом, так и оборонных предприятий сопоставимы с такими крупнейшими источниками экологической опасности, как химическая промышленность; литейное производство сравнимо с металлургией; территории заводских котельных - с районами ТЭС, которые относятся к числу основных загрязнителей.

Таким образом, машиностроительный комплекс в целом и производства оборонных отраслей промышленности, как его неотъемлемая составляющая часть, являются потенциальными загрязнителями окружающей среды [1].

© Батршина Л.Э., Серазеева Е.В., Бариева Э.Р., 2016.

Сточные воды машиностроительных предприятий делятся на три основные категории:

• производственные сточные воды, образующиеся в технологическом процессе;

• бытовые сточные воды (от санитарных узлов производственных и непроизводственных помещений, от душевых установок, имеющихся на территории промышленных предприятий);

• поверхностные сточные воды (дождевые, талые и поливомоечные).

Бытовые сточные воды машиностроительных предприятий чаще всего не подвергаются очистке на самом предприятии и отводятся на очистку на городские станции аэрации.

Производственные и поверхностные сточные воды должны подвергаться очистке на предприятии перед сбросом в водосточные городские сети или в водные объекты.

Вода на машиностроительных предприятиях используется для следующих основных целей: охлаждение или подогрев исходных материалов и продукции предприятий; охлаждение деталей и узлов технологического оборудования; растворение реагентов для приготовления различных технологических растворов, очистки исходных материалов или продукции.

При этом происходит загрязнение воды растворимыми и нерастворимыми примесями. В сточных водах предприятий машиностроения могут содержаться следующие виды примесей: механические примеси органического и минерального происхождения, в том числе гидроксиды металлов; стойкие и летучие нефтепродукты; эмульсии, стабилизированные различного рода добавками; растворенные токсичные соединения органического и неорганического происхождения (ионы металлов, фенолы, цианиды, сульфаты, сульфиды и др.) [2].

Качественная и количественная характеристика сточных вод, образующихся на машиностроительных предприятиях, зависит от вида технологических процессов производства продукции и использования в них воды.

Литейные цехи. Вода используется на операциях гидравлической выбивки стержней, транспортировки и промывки формовочной земли в отделениях регенерации, а также на гидротранспортировку отходов горелой земли и систему обеспыливающей вентиляции. Образующиеся при выполнении этих операций сточные воды загрязняются глиной, песком, зольными остатками от выгоревшей части стержневой смеси и связующими добавками формовочной смеси. Концентрация этих веществ изменяется в широких пределах в зависимости от применяемого оборудования, исходных формовочных материалов и может достигать значений 5000 мг/л.

Механические цехи. При обработке металлов вода используется для охлаждения инструмента, при промывке деталей и обработке помещений, при этом сточные воды загрязняются минеральными маслами, мылами, металлической и абразивной пылью и эмульгаторами. Основное загрязнение вносят смазоч-но-охлаждающие жидкости (СОЖ), применяемые при обработке деталей на металлорежущих станках.

Прокатные цехи. Вода используется для охлаждения оборудования станов, гидросбива металлической окалины и обработки помещения. Сточные воды загрязняются в основном маслом и окалиной. Аналогичные загрязнения, но в меньших концентрациях, содержатся в сточных водах штамповочных и кузнечно-прессовых цехов.

Гальванические цехи. Вода используется для приготовления растворов электролитов, промывных операций перед нанесением покрытий и перед сушкой деталей, для наполнения ванн улавливания загрязняющих веществ, а также промывки деталей после нанесения гальванических покрытий. Из всех видов сточных вод машиностроительных предприятий стоки гальванических цехов загрязнены в наибольшей степени ядовитыми химическими веществами, при этом концентрации загрязнений существенно зависят от вида технологического процесса нанесения гальванопокрытий. Основные виды загрязнений сточных вод гальванических цехов: при травлении - различные кислоты; обезжиривании - цианиды и кислоты; декапировании - кислоты; осветлении - щелочи и азотная кислота; электрополировании -серная и азотная кислоты; латунировании - цианы; нанесении металлических покрытий - медь, никель, хром, кадмий, цинк, серебро, олово (в зависимости от вида покрытия); анодировании - кислоты и т. п. В остальных цехах машиностроительных предприятий (сборосварочных, монтажных, испытательных, лакокрасочных и т. п.) сточные воды содержат механические примеси, маслопродукты, кислоты и т. д., Однако концентрации этих веществ значительно ниже, чем в вышеуказанных видах производств.

Определение качественной и количественной характеристики загрязнения производственных сточных вод важно для выбора метода их очистки и технологической линии очистки, контроля эксплуатации очистных сооружений и сброса сточных вод, а также для решения вопросов о возможности повторного использования стоков, извлечения и утилизации веществ, загрязняющих воду [3].

Производственные сточные воды подвергаются очистке биохимическими, химическими, сорбци-онными методами, а также методами электродиализа, ионного обмена, обратного осмоса и т. д., которые являются трудоемкими и дорогостоящими. Отсюда следует, что на промышленных предприятиях целесообразно функционирование раздельных систем водоотведения, то есть производственные и поверхно-

стные сточные воды должны подвергаться очистке на разных очистных сооружениях с различной технологической линией очистки [4].

Поверхностные сточные воды перед сбросом в сети дождевой канализации или в водные объекты должны быть очищены до нормативных показателей по 14 нормируемым веществам. При выборе технологии по очистке поверхностного стока определяется объем поверхностных сточных вод и исходная концентрация загрязняющих веществ, содержащихся в стоке.

Имеются «Рекомендации по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты» [5], в соответствии с которыми концентрация загрязняющих веществ для машиностроительных предприятий установлены следующим образом: взвешенные вещества - 500-2000 мг/л, солесодержание - 50-3000 мг/л, нефтепродукты - до 500 мг/л, ХПК - до 1400 мг/л, БПК 20 - до 400 мг/л. В этих рекомендациях не учитываются условия, при которых рассчитывается конечная концентрация загрязняющих веществ поверхностного стока, а также характеристики различных видов поверхностей промышленных площадок, что приводит к занижению исходной концентрации загрязняющих веществ. Годовой поверхностный сток с промышленной площадки, поступающий на очистку, формируется из дождевого, талого, поливомоеч-ного стоков. Объем каждого из них зависит от слоя осадков, образующихся в теплый и холодный период года соответственно, коэффициента стока, который в свою очередь зависит от вида и характеристик поверхности. Разработана методика расчета по определению исходных концентраций загрязняющих веществ, учитывающая объемы конкретного вида стока, формируемого на различных площадях, отличающихся коэффициентом впитывания воды. Общий водосбор промышленного предприятия разбивается на частные водосборы со своим установленным коэффициентом стока и концентрацией примесей, определяется среднегодовой объем дождевого, талого, поливомоечного стока каждого вида поверхности. Через массу загрязняющих веществ в каждом из частных водосборов, определяется средневзвешенная концентрация загрязняющих веществ дождевого, талого, поливомоечного стоков. Конечная средневзвешенная концентрация загрязняющих веществ определяется как среднеарифметическая величина, учитывающая концентрации загрязняющих веществ дождевого, талого, поливомоечного стоков и их объема в сточных водах:

^ _ C]n*Wn+C]T*WT+C]M*WM

1 wr '

где Cj - исходная концентрация загрязняющих веществ поверхностного стока, мг/л;

Од, От, Ом - концентрация загрязняющих веществ в дождевом, талом и поливомоечном стоках соответственно, мг/л;

Wд, Wr, Wм - объемы дождевого, талого и поливомоечного стоков соответственно, м3 /год;

Wr - общий годовой объем стока, м3 /год.

Апробация методики расчета по определению исходной концентрации загрязняющих веществ поверхностных сточных вод промышленных предприятий на этапе проектирования очистных сооружений показала, что существующие методы дают заниженные показатели загрязнения:

• по взвешенным веществам до 15%;

• по нефтепродуктам до 10%

Таким образом, обоснована целесообразность раздельных систем водоотведения и очистки производственных и поверхностных сточных вод промышленных предприятий. Разработана методика расчета по определению концентраций загрязняющих веществ в поверхностных сточных водах, что позволит более точно определить исходную концентрацию загрязняющих веществ и, соответственно, приведет к совершенствованию проектирования технологической схемы очистки поверхностных сточных вод.

Библиографический список

1. Основы экологии и природопользования: Учебное пособие / В.Л. Дикань, А.Г. Дейнека, Л.А. Позднякова, И.Д. Михайлов, А.А. Каграманян. Харьков: ООО «Олант». 2002. 384 с.

2. Гимазутдинова Р.Р., Ибрагимова А.Р., Бариева Э.Р., Серазеева Е.В. Усовершенствование системы очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ. Сборник научных трудов SWorld. Материалы международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований 2013». Выпуск 1. Т. 37. С. 51-54.

3. Очистка производственных сточных вод: учеб. пособие для вузов / под ред. С. В. Яковлева. М.: Стройиз-дат, 1985. 335 с.

4. Известия Московского государственного технического университета МАМИ. Научный журнал. Выпуск №

1. 2010.

5. Рекомендации по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты, ВНИИ «ВОДГЕО». 2006.

БАТРШИНА ЛИАНА ЭДУАРДОВНА - студент, Казанский энергетический университет, Россия.

СЕРАЗЕЕВА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА - студент, Казанский энергетический университет, Россия.

БАРИЕВА ЭНЗА РАФАИЛОВНА - кандидат биологических наук, доцент кафедры Инженерной экологии и рационального природопользования, Казанский государственный энергетический университет, Россия.