Морально устаревшие и не соответствующие современным требованиям очистные сооружения в промышленном секторе и в ЖКХ — серьезная проблема современной России. Парк основного и вспомогательного оборудования в большинстве своем не справляется с обеспечением требуемого качества очистки, что приводит к загрязнению окружающей среды и снижению качества нашей жизни. О том, что можно сделать, чтобы изменить ситуацию к лучшему — в этом и следующих выпусках «Клуба ПИ».
Кто портит воду?
Практически во всех сферах хозяйства, потребляющих значительные объемы воды, сегодня существуют проблемы с их очисткой.
Промышленность
Свыше тридцати миллиардов кубометров чистой воды ежегодно используют промышленные предприятия, при этом существующие технологические схемы очистки не обеспечивают требуемой степени извлечения вредных примесей: хлоридов, сульфатов, соединений железа, меди, азота, алюминия, нефти, масла и др. Как следствие, вода возвращается в первоначальные источники, что влечет за собой уплату штрафов, а также повторное использование предприятиями, что, в свою очередь, ведет к увеличению износа оборудования.
Наибольшее количество сточных вод дают такие отрасли экономики как нефтепереработка, целлюлозно-бумажная промышленность, черная металлургия и промышленные объекты органического синтеза. Также с металлургических предприятий и автомобильных заводов в пресную воду регулярно происходит сброс промышленных стоков, компонентный состав которых включает тяжелые металлы. Попадая в организм человека, эти вещества приводят к отравлению, а в отдельных случаях — к смерти.
Другая причина загрязнений — сточные воды шахт. Некоторые неорганические вещества усиливают свои негативные свойства, пребывая в кислой среде. Например, кислые сточные воды из угольных шахт содержат в себе алюминий, медь, цинк в концентрациях, весьма опасных для общества, а потому их извлечение является вопросом сохранения жизнедеятельности человечества.
Но самые главные вредители для гидросферы — нефть и нефтепродукты. В океан и поверхностные воды земли ежегодно привносится более 15 млн тонн нефти и нефтепродуктов. Происходит это на разных участках технологической цепочки: при бурении нефтескважин, авариях на танкерах и нефтепроводах, при промывании танкеров и автоцистерн — но всегда имеет одинаково негативные последствия. Невзирая на большую вязкость, нефть на поверхности земли попадает в грунтовые воды и способна перемещаться на большие расстояния. Вода становится непригодной для использования, и площадь поражения бывает весьма существенной.
Тепловые сети
В густонаселенных пунктах, снабжаемых энергией с ТЭЦ, загрязнению воды способствует неудовлетворительное состояние трубопроводов. Тепловые сети изношены и нуждаются в капитальном ремонте, а до тех пор трубы, находящиеся в аварийном состоянии, приводят к окислению грунта, подъему уровня грунтовых вод, загрязнению воды в водоемах. В итоге качество питьевой воды с каждым годом становится все хуже.
Сельское хозяйство
Как один из крупных потребителей воды, сельское хозяйство тоже вносит свою лепту в ухудшение ее состояния. Чаще всего воду здесь используют для полива, щедро снабжая удобрениями. Вода с полей часто содержит в себе различные химические частицы (инсектициды, неорганические и органические удобрения, гербициды и т.д.). Вдобавок к этому, в воду попадает большое количество органических отходов при переработке сельхозпродукции.
Борьба за чистоту: государство и промышленность
На практике после прохождения через очистные сооружения использованная вода попадает либо в окружающую среду (различные водоемы, грунты), либо в канализацию. В обоих случаях порядок и условия, которые должны соблюдаться предприятиями при сбросе воды, регламентируются действующим законодательством РФ: это и водный кодекс РФ, и статьи 1 и 77 №7-ФЗ от 10/01/2002 «Об охране окружающей среды», и закон «О водоснабжении и водоотведении» №416-ФЗ, и постановление № 644 Правительства РФ, и административный и уголовный кодексы РФ, и приказ Минприроды России от 08.07.2010 № 238 «Об утверждении Методики исчисления размера вреда, причиненного почвам как объекту охраны окружающей среды».
К сожалению, наличие правил не исключает огромного числа случаев их грубейшего нарушения. Например, некоторые предприятия производят сброс вод, зачастую превышая допустимый объем сточных вод, а концентрация содержания вредных веществ при этом далека от нормативов.
При сбросе в канализацию часто не соблюдаются требования по уровню кислотности и загрязненности сточных вод, что приводит к сбоям работы канализационных систем и выходу из строя общегородских очистных сооружений.
Конечно, нельзя сказать, что ситуация совсем вне контроля: в действительности государство прилагает немалые усилия для исправления сложившейся ситуации. Назначаются специальные федеральные службы, органы санэпидконтроля, агентства по надзору за состоянием окружающей среды, водных объектов, которые контролируют производственные процессы предприятий. Из года в год увеличиваются штрафы за нарушение нормативов, повышаются и ужесточаются требования к промышленным предприятиям. Более того, согласно Водному кодексу (ст. 250), предприятие может быть наказанным не только за свершившееся нарушение при сбросе сливов с очистных сооружений, но также и за непринятие мер для предотвращения такой ситуации.
В итоге водные ресурсы становятся более дорогими для предприятия. А учет сточных вод и их очистка переходят из разряда задач экологических (которые, будем честны, зачастую рассматриваются как второстепенные) в разряд задач, напрямую влияющих на операционную эффективность предприятия.
Очистка — что нужно знать
Процесс очистки делится на 3 этапа:
- механический
- биологический
- физико-химический
Рассмотрим в общих чертах каждый из перечисленных этапов.
Механический этап
На механическом этапе происходит задержание нерастворимых примесей, для задержания крупных загрязнений органического и минерального происхождения применяются решетки, а для более полного выделения грубодисперсных примесей — сита. Отбросы с решеток либо дробят и направляют для совместной переработки с осадками очистных сооружений, либо вывозят в места обработки твердых бытовых и промышленных отходов.
В последнее время популярность обретает мембранная технология, применяемая в комплексе с традиционными способами для более глубокой очистки стоков и возврата их в производственный цикл.
Очищенные таким образом сточные воды переходят на первичные отстойники для выделения взвешенных веществ. В результате механической очистки удаляется до 60-70 % минеральных загрязнений.
Биологический этап
Биологическая очистка предполагает очистку растворенной части загрязнений сточных вод (органические загрязнения — ХПК, БПК; биогенные вещества — азот и фосфор).
С технической точки зрения различают несколько вариантов биологической очистки. На данный момент основными являются активный ил (аэротенки), биофильтры и метантенки (анаэробное брожение).
Физико-химический этап
Задача физико-химической очистки — удаление растворенных примесей, а в некоторых случаях и взвешенных веществ. Часто для этого требуется предварительное выделение из сточной воды взвешенных веществ, для чего широко используют процесс коагуляции.
В последнее время в связи с использованием оборотных систем водоснабжения физико-химические методы очистки сточных вод используются все чаще. Основными среди применяемых методов являются:
- флотация;
- сорбция;
- центрифугирование;
- ионообменная и электрохимическая очистка;
- гиперфильтрация;
- нейтрализация;
- экстракция;
- эвапорация;
- выпаривание, испарение и кристаллизация.
Каждая технология имеет свои плюсы и минусы (занимаемая площадь, энергопотребление, стоимость и т.п.).
Подробнее мы рассмотрим их в следующем выпуске журнала «Клуба ПИ».
