Дослідження стічних вод промислових підприємств і методів їх очищення

В даній роботі наведена необхідність проведення досліджень стічних вод перед початком проектних робіт з будівництва або реконструкції локальних очисних споруд. Розкрита особлива актуальність даних робіт для промислових підприємств, їх складність і специфічність. Особлива увага приділяється індивідуальному підходу в проведенні досліджень і розробок з технології очистки стічних вод. Запропонована поетапна методика проведення досліджень стічних вод промислових підприємств, яка розроблена і використовується у промисловій групі ESMIL.

Вступ

Сьогодні в Україні і по всьому світі працює багато промислових підприємств, які мають неефективні, виведені з експлуатації або взагалі відсутні очисні споруди [1-3]. Це призводить до того, що стічні води без необхідної попередньої очистки потрапляють на міські очисні споруди і завдають їм великої шкоди з однієї сторони, та призводить до великих штрафів підприємствам за перевищення встановлених нормативів гранично допустимого скидання забруднюючих речовин, з іншої. Ще гіршою є ситуація, коли забруднені стічні води скидаються до водних об’єктів без взагалі будь-якої очистки. Тому на кожному промисловому підприємстві існує нагальна необхідність будування власних локальних очисних споруд.

При розробці проекту будівництва очисних споруд доцільним є застосування методів обробки стічних вод, які б дозволили вилучити з них всі забрудники. Але першим питанням, яке постає перед власником підприємства якому необхідно збудувати очисні споруди – які капітальні та експлуатаційні витрати необхідні для цього і яка саме економічна доцільність таких грошових вкладень?

В той же час, значне зменшення експлуатаційних витрат при незначному впливі на якість очищених стічних вод є важливою задачею як для природоохоронців, так і для власників підприємств. Адже разом із ростом використання реагентів та електроенергії зростають не тільки витрати, але і ступінь вторинного забруднення навколишнього середовища. Тому реалізація проекту очисних споруд вимагає балансування між досягненням мінімального використання ресурсів та ефективністю запропонованих процесів очистки, що сьогодні стає можливим завдяки впровадженню сучасних науково-технічних досягнень і розробок.

Тому, необхідним є створення саме таких очисних споруд, які за помірні капітальні та експлуатаційні витрати дозволили б суттєво знизити рівень забруднення стічних вод і, як наслідок, штрафів, а при подальших скидах до міських очисних споруд, зменшити навантаження на останні, дозволивши їм продовжувати працювати за існуючою технологією без значної шкоди.

Проблема промислових об’єктів та цілі первинних досліджень

На перший погляд здається, що задача чітко сформульована і проблема забруднення довкілля промисловими стічними водами майже розв’язана – залишається лише побудувати або реконструювати існуючи комплекси очистки виходячи з новітніх екологічних технологій та використання інноваційних рішень. Але, нажаль, це виявляється далеко нетривіальною задачею.

Річ у тому, що у зв’язку з різним якісним і кількісним хімічним складом стічних вод промислових об’єктів різних галузей, неможливо розробити єдину унітарну технологію очистки, яка була б придатна для всіх підприємств в залежності лише від об’ємів їх викидів. Але, здавалося б, що для окремого типу промисловості, таку шаблонну технологічну схему розробити можливо, що дозволило б успішно застосовувати її на об’єктах конкретної галузі [напр., 4].

Насправді ж, навіть для підприємств, які продукують подібний асортимент виробів, технологічна схема очистки стічних вод може суттєво відрізнятись. В наш час існує багато факторів, які впливають на склад забрудненої води. Ринкові відносини вимагають від кожного виробника широкого і оригінального асортименту продукції. Тому, на склад стічних вод у першу чергу впливають виробничі технології і сировина, що в них застосовується. У якості другорядних факторів, свій вплив можуть вносити також такі чинники, як якість сирої води, кліматичні умови, утилізація побічних продуктів тощо [5, 6].

Саме цьому для запровадження ефективної технології очистки стічних вод і будови локальних очисних споруд на промислових підприємствах неможливо користуватися застарілими джерелами інформації та довідниками або загальними рішеннями і розробками. Для цього необхідно проводити ретельні первинні дослідження, які умовно можна розділити на три основних етапи: збір первинних даних, польові дослідницькі роботи, та проведення розрахунків.

Результатом дослідження має бути повний спектр необхідної та корисної для розробки технології і будівництва очисних споруд інформації. Але перед дослідником виникають досить складні питання: як зрозуміти, яка саме інформація є істотною? Яка б виявилась корисною? Як не пропустити важливих етапів при проведені первинних досліджень і не припуститися помилок при розробці проекту?

Досвід роботи Промислової групи ESMIL

Тому, з метою уникнення невірних, неефективних, або економічно недоцільних рішень в своїх проектах очисних споруд, промисловою групою ESMIL було прийнято рішення створити на базі одного з виробничих підприємств в м. Чугуїв спеціальний відділ, який з 2011 року розпочав проводити дослідження стічних вод і систем водовідведення промислових підприємств. Після перших успішно реалізованих проектів, було зрозуміло, що такі роботи є необхідними в даній галузі і, в 2012 році, була створена спеціальна дослідницька лабораторія, яка поєднувала можливості хімічного аналізу із застосуванням різних технологій очистки. Наразі, промислова група ESMIL має дві лабораторії (в м. Чугуїв, Україна та в м. Елк, Польща) для проведення комплексних досліджень, кожна з яких налічує десятки успішних проектів в різних галузях промисловості, таких як харчова (броварство, м’ясопереробка, молочна, харчові добавки та ін.), абразивна, важка, гірнична, легка (текстильная, шкіряне виробництво та ін.), целюлозно-паперова, лакофарбова та ін. [7-13].

Сьогодні, при розробці проектів будування комплексів локальної очистки стічних вод промислових підприємств, компанією ESMIL створюється робоча група, яка включає в себе спеціалістів різних галузей і дозволяє проводити первинні дослідження, необхідні для його подальшої успішної реалізації.

Використання досвіду реалізації великої кількості проектів очисних споруд та бази накопиченої за весь час роботи компанією інформації з методів обробки різних стічних вод і осадів, застосованих сучасних ефективних і енергозберігаючих технологій [14], а також широкий спектр наявного обладнання і можливості розробки та будування нового, індивідуально під потреба замовника, дозволяють дослідниками промислової групи ESMIL швидко та якісно розробляти ефективні рішення під час проведення робіт, беручи до уваги специфічні фактори і умови очищання на окремих об’єктах.

Не дивлячись на те, що такі первинні дослідження є індивідуальними для кожного окремого об’єкта, з часом існування дослідницького напрямку ESMIL, працівникам лабораторії вдалося зорганізувати роботу та впорядкувати процес досліджень, виробивши свою власну методику їх проведення [15].

Розробка успішного плану досліджень, з досвіду працівників, базується на розумінні того, яка саме інформація є необхідною, і подальшого поетапного її отримання. Наприклад, для розробки технології очистки стічних вод, необхідно провести теоретичний аналіз доступних методів, а також експериментальне їх випробування з підтвердженням реальної ефективності. Але для цього, необхідно мати зразки води, які б за складом відповідали майбутнім стічним водам підприємства. Для їх моделювання, необхідно докладно розробити методику відбору проб. Останнє можливо лише при ретельному аналізі роботи закладу і його системи водовідведення, пошуку основних джерел забруднення.

Склад дослідницьких робіт

Таким чином, ретельно окресливши основні цілі дослідження, можна розробити їх поетапний план проведення. Практично, його зручно розділити на теоретичні і експериментальні роботи, які б чергувались між собою.

Етап 1. Збір вихідних даних для розробки технології очистки.

Етап збору первинних даних ймовірно є найклопітливішим з усіх. Часто, причиною тому є небажання замовника співпрацювати з інженерами, або нерозуміння важливості цієї роботи. Але саме цей етап має за мету визначити, які очисні споруди є необхідними та розробити оптимальну технологічну схему очистки.

Тому, виходячи з поетапної логіки виконання досліджень, можна скласти перелік істотних вихідних даних, які б дозволили змоделювати проби стічних вод і відшукати відповідну технологію очистки. Звісно, цей перелік може бути довгим і відрізнятися в залежності від особливостей об’єкта та конкретних вимог і побажань замовника. Їх зручно розбити на наступні групи:

• Інформація щодо складу стічних вод, яка включає у себе джерела утворення забруднених стічних вод, їх склад та вимоги до очищення, можливість утилізації осадів, тощо.
• Специфічна інформація, на кшталт особливостей забрудників та їх використання, наявності чи бажаності повторного використання технічних розчинів.
• Інформація щодо роботи підприємства, як сезонність роботи, графік роботи та динаміка утворювання стічних вод.
• Відбір та складання модельних проб відповідно розробленій методиці.
• Аналіз хімічного складу отриманих проб.
• Аналіз методів і оптимальних параметрів обробки та їх ефективність.

Базуючись на отриманій інформації можна провести пошук придатних методів очистки, розробити методику відбору модельних проб та провести експериментальні дослідження з їх обробки.

Етап 2. Експериментальні дослідження.

Даний етап є найбільш важливим і складним у всій роботі і вимагає наступних дій:

Перед хімічним аналізом стічних вод треба пам’ятати, що він має свої особливості та вимагає окремих методик та спеціальних навичок. Особлива складність полягає в тому, що аналіз ефективності методів обробки стічних вод бажано проводити швидко, спираючись тільки на основні параметри якості, як на показові, щоб вибрати оптимальну технологію очистки та додаткові параметри безпосередньо під час виконання досліджень.

Беручи до уваги похибки хімічного аналізу в умовах польових досліджень, для підтвердження ефективності вибраної оптимальної технології, бажано провести паралельний аналіз проб у стаціонарній лабораторії, якщо існує така можливість.

Часто буває так, що результати таких польових досліджень є неоднозначними і їх недостатньо для прийняття рішення щодо ефективності застосування того чи іншого методу обробки стічних вод чи осадів. В такому разі, наступним етапом експериментальних робот є пілотні дослідження промислового чи напівпромислового обладнання.

Етап 3. Обробка отриманих даних.

Останній етап є найбільш творчим та відповідальним, тому що дослідники мусять брати до уваги багато факторів та приймати рішення, базуючись на всій отриманій в результаті попередніх робіт інформації. Цей етап включає:

• Розробка оптимальної технологічної схеми, корегування її параметрів.
• Аналіз даних для розробки та реконструкції існуючої системи водовідведення.
• Підбір необхідного обладнання та систем.
• Розрахунки капітальних та експлуатаційних витрат.

На даному етапі виникає багато специфічних технічних параметрів, які не можна не брати до уваги під час підготовки рішення. Наприклад, треба брати до уваги, особливості складу стічних вод, які визначають необхідний матеріал виконання обладнання, кліматичні умови експлуатації, деякі специфічні умови, на кшталт графіку роботи підприємства і очисних споруд, рівня автоматизації тощо.

Розроблена оптимальна технологія очистки нажаль може потребувати корегування. Наприклад особливої уваги потребує реагентна обробка, яка може відрізнятися від підібраної в результаті досліджень в залежності від наявності та доступності реагентів в регіоні. Також вона може змінюватись в залежності від впливу на осади, що утворюватимуться в результаті роботи очисних споруд, адже можуть бути різні умови їх утилізації.

При отриманні результатів досліджень та ухвалення запропонованого плану будови або реконструкції локальних очисних споруд замовником, можна розпочинати подальші проектні роботи.

Висновки

Таким чином проведення досліджень стічних вод промислових підприємств перед будівництвом локальних очисних споруд є достатньо відповідальною роботою, яка вимагає певного часу, наявності кваліфікованих кадрів з різних галузей, необхідних приладів, обладнання тощо. Але витрачені ресурси є несуттєвими, беручи до уваги ризики, пов’язані з реалізацією шаблонних проектів.

Використання доступних технологій і досвіду з очищання стічних вод, а також успішна співпраця виконавця і замовника у проведенні досліджень дозволяють розробити технологічну схему враховуючи велику кількість важливих специфічних параметрів та зробити процес досліджень більш простим, швидким і повним.

Тому проведення досліджень системи водовідведення та стічних вод промислових підприємств і методів їх обробки є необхідною роботою для будівництва очисних споруд, які б працювали з максимальною ефективністю при мінімальних капітальних і експлуатаційних витратах.

Література:

1. С. В. Грищенко, Ю. О. Іщєйкіна. Гігієнічна оцінка стану довкілля донецької області: проблеми, чинники ризику і території підвищеної екологічної небезпеки // Медичні перспективи. – 2009. – Т. 14, № 3. – С. 109-116.
2. Левандовський Л. В., Лукашевич Є. А., Нікітін Г. О., Диба А. О. Вплив відходів харчової промисловості на довкілля // Міжнародна науково-практична конференція (МНПК) : І Всеукр. з’їзд екологів, (Вінниця, 4-7 жовтня 2006 р.). – С. 264.
3. 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 доступу: 29.03.16.
4. European Commission. Integrated Pollution Prevention and Control. Best Available Techniques in the Food, Drink and Milk Industries. 2006.
5. Ковальчук В. А. Склад і властивості стічних вод підприємств молокопереробної промисловості // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування. Технічні науки: зб. наук. пр. – 2012. Вип. 1 (57). – с. 59-66.
6. 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 // Науковий вісник будівництва: наук.-техн. зб. – Вип. 67. Харків: ХДТУБА ХОТВ АБУ, 2012. – С. 282-285.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. Шевченко А. А. Лабораторные исследования интенсификации процесса напорной флотации при очистке сточных вод молокоперерабатывающих предприятий // Вісник НУВГП. Вип. 1 (69). – Рівне: НУВГП, 2015. – С. 153–162.
11. 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.
12. Шевченко А. А., Мельник Д. В., Гоков Ю. Н. Физико-химическая очистка сточных вод масложировых производств // Науковий вісник будівництва: наук.-техн. зб. – Вип. 67. Харків: ХДТУБА ХОТВ АБУ, 2012. – С. 285-289.
13. Шевченко А. А., Кривень А. П., Мельник Д. В. Сравнительная характеристика оборудования для обезвоживания осадков на муниципальных и промышленных канализационных очистных сооружениях // Науковий вісник будівництва: наук.-техн. зб. – Вип. 70. Харків: ХДТУБА ХОТВ АБУ, 2012. – С. 261-268.
14. Шевченко А. А., Трунов П. В., Лунин С. В., Воскобойникова В. Е. Энергосберегающие оборудование и технологии для очистки сточных вод и обработки осадков // Науковий вісник будівництва: наук.-техн. зб. – Вип. 63. Харків: ХДТУБА ХОТВ АБУ, 2011. – С. 386-389.
15. Шевченко А. О., Мельник Д. В., Мясоєдов О. Ю. Особливості проектування очисних споруд каналізації молокопереробних підприємств // 68 науково-технічна конференція Харківського національного університету будівництва та архітектури, Харків, 26-28 лютого 2013. – Харків: РВВ Харківського національного університету будівництва та архітектури, 2013 р.