Форму федерального государственного статистического наблюдения № 4-ос представляют юридические лица, их обособленные подразделения, имеющие очистные сооружения, осуществляющие у себя природоохранные мероприятия (самостоятельно или в виде потребления сторонних услуг), а также производящие плату за природные ресурсы и загрязнение окружающей природной среды (далее - предприятия).
Форма заполняется на основании данных первичного учета фактических затрат на охрану окружающей природной среды, экологических и природоресурсных платежей. Данные представляются в тысячах рублей с одним знаком после запятой.
Предприятия - природопользователи при представлении годового отчета в
органы государственной статистики предварительно согласовывают данные в отчете
со специально уполномоченными территориальными государственными органами в
области охраны окружающей природной среды.
2. Характеристика стоков. Проблема очистки
.1 Проблема очистки стоков
Проблема полной очистки производственных стоков от растворенных в воде органических веществ, в частности фенолов, является одной из наиболее важных и одновременно трудно решаемых. Несмотря на огромное число отечественных и зарубежных разработок, данную проблему нельзя считать решенной. Причин этому несколько. [12]
Во-первых, многообразие систем по химическому составу и условиям образования и существования требует проведения индивидуальных исследований для каждого конкретного случая, что не всегда возможно.
Во-вторых, технология достаточно полной очистки воды, как правило, диктует соблюдение особых условий, которые трудно выполнимы на практике.
В-третьих, многие эффективные способы глубокой очистки сопряжены с большими экономическими и ресурсными затратами, использованием дефицитных реагентов с последующей их регенерацией, утилизацией или захоронением отходов; и для некоторых предприятий все это выполнить очень сложно.
Поэтому поиск новых эффективных способов очистки промышленных сточных вод является по-прежнему актуальным.
Развитие химической науки и производства, синтез сложных органических соединений неприродного происхождения, не имеющих аналогов в природной среде, поставили в число первоочередных научных и практических задач в области очистки сточных вод разработку методов полной очистки производственных сточных вод с предотвращением их попадания в водоем.
Воду, используемую в химической промышленности, подразделяют на: охлаждающую, технологическую, и энергетическую.
Вода служит для охлаждения жидких и газообразных продуктов в теплообменных аппаратах. В этом случае она не соприкасается с материальными потоками и не загрязняется, а лишь нагревается.
В химической промышленности 65-80% расхода воды потребляется для охлаждения. На крупных химических предприятиях потребление охлаждающей воды достигает 440 млн. м3/год. Суммарное количество воды, заключенной в системах охлаждения на предприятиях химической промышленности, составляет 20 млрд. м3/год.
Технологическую воду подразделяют на средообразующую, промывающую и реакционную. Средообразующую воду используют для растворения и образования пульп, при обогащении и переработке руд, гидротранспорте продуктов и отходов производства. Промывающую воду используют для промывки газообразных (абсорбция), жидких (экстракция) и твёрдых продуктов и изделий. Реакционная вода используется в составе реагентов, а так же при азеотропной отгонке и аналогичных процессах. Таким образом, технологическая вода непосредственно контактирует с продуктами и изделиями.
Энергетическая вода потребляется для получения пара и нагревания оборудования, помещений, продуктов.
Промышленные сточные воды химических предприятий представляют собой жидкие отходы, которые возникают при переработке органического и неорганического сырья.
В результате технологических процессов источниками сточных вод являются: 1) воды, образующиеся при протекании химических реакций (они загрязнены исходными веществами и продуктами реакций); 2) воды, находящиеся в виде свободной и связанной влаги в сырье и исходных продуктах и выделяющиеся в процессах переработки; 3) промывные воды после промывки сырья, продуктов и оборудования; 4) маточные, водные растворы; 5) водные экстракты и абсорбенты; 6) воды охлаждения; 7) другие сточные воды; воды с вакуум-насосов, конденсаторов смешения, после мытья тары, оборудования и помещений.
Сточные воды химической промышленности загрязнены различными веществами. Комитетом Всемирной Организации Здравоохранения рекомендована следующая классификация химических загрязнителей воды: 1) биологически нестойкие органические соединения; 2) малотоксичные неорганические соли; 3) нефтепродукты; 4) биогенные соединения; 5) вещества с токсичными специфическими свойствами, в том числе тяжелые металлы, биологически жесткие неразлагающиеся органические синтетические соединения.
Сточные воды многих производств химической промышленности кроме растворимых неорганических и органических веществ содержат коллоидные примеси, а также взвешенные грубодисперсные и мелкодисперсные примеси, плотность которых может быть больше или меньше плотности воды. Концентрация примесей весьма различна.
Классифицировать сточные воды химической промышленности можно по содержанию различных загрязнителей, по степени агрессивности вод, по дисперсному состоянию.
Производственные сточные воды обладают большим разнообразием, их состав зависит от характера производственного процесса. В зависимости от состава примесей-загрязнителей и специфичности их воздействия на водные объекты производственные сточные воды могут быть разделены на несколько групп. Наиболее опасны сточные воды, содержащие органические вещества со специфическими токсическими свойствами. Эту группу сточных вод поставляют предприятия нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической промышленности и др. В составе стоков присутствуют ПАВ, фенолы, ацетон, формальдегид, неорганические кислоты, нефтепродукты, хлориды, сульфаты. Предельно допустимые концентрации указанных веществ в воде рыбохозяйственных водоемов составляют сотые и тысячные доли миллиграммов.
(Принципиальная схема формирования стоков цеха №101-105 приведена на схеме № 2)
Подобные сточные воды считаются наиболее опасными, так как в их составе присутствуют ПАВ, фенолы, ацетон, формальдегид, неорганические кислоты, нефтепродукты, хлориды, сульфаты. Фенол особо опасен ввиду его относительно хорошей растворимости в воде. Предельно допустимые концентрации указанных веществ в воде рыбохозяйственных водоемов составляют сотые и тысячные доли миллиграммов. [3]
Имеется несколько путей уменьшения количества загрязненных сточных вод, среди них следующие: 1) разработка и внедрение безводных технологических процессов; 2) усовершенствование существующих процессов; 3) разработка и внедрение совершенного оборудования; 4) внедрение аппаратов воздушного охлаждения; 5) повторное использование очищенных сточных вод в оборотных и замкнутых системах.
Основным направлением уменьшения сброса сточных вод и загрязнения ими водоёмов является создание замкнутых систем водного хозяйства, где вода используется многократно без очистки или после соответствующей обработки, исключающей образование каких-либо отходов и сброс сточных вод в водоём. Именно такая система применяется на ОАО «Омский каучук».
Замкнутая система обеспечивает рациональное использование воды во всех
технологических процессах, максимальную рекуперацию компонентов сточных вод,
сокращение капитальных и эксплуатационных затрат, исключение загрязнения
окружающей среды.
.2 Нормы образования отходов производства
При производстве фенола образуются следующие отходы: смола фенольная, фракция углеводородная, водный раствор солей, водный раствор фенолятов натрия. [7]
(Нормы образования отходов (кг/т), направление использования и методы уничтожения приведены в схеме №3)
После проведения очистки путем отгонки ацетона, разложения фенолятов натрия серной кислотой, экстракции образовавшегося фенола диизопропиловым эфиром, и отгонки остаточного эфира, водные растворы сбрасываются в колодцы, а выделенные при такой очистке продукты (фенол и ацетон) направляются обратно в процесс.
(Требования к стокам на ОАО «Омский каучук» приведены на плакате № 4)
.3 Экологическая безопасность технологического процесса
Тщательный уход за биосферой и поддержание её в удовлетворительном состоянии является важнейшим показателем цивилизованности государства и высокого уровня достигнутого научно-технического прогресса во всех отраслях промышленности. Охрана окружающей среды и её защита относятся к тем стратегическим задачам, решение которых направлено на сохранение здоровья и повышение благосостояния нынешнего и будущего поколения людей.
Химическое производство в силу своей специфической деятельности оказывает влияние на многие элементы биосферы и является опасным производством. Нарушение производственных процессов может оказать не только негативное влияние на окружающую среду, но вызвать необратимые изменения в ней.
В зависимости от класса производства устанавливаются санитарно-защитные зоны.
Санитарно-защитная зона - это расстояние между жилым массивом и производством. Она должна быть благоустроена и озеленена (трава, кустарники, деревья) и в ней допускается расположение вспомогательных помещений (склады, гаражи и т.д.).
Узел очистки сточных вод относится к 1 классу, так как находится в цехе 101-105 ОАО “Омский каучук”, где производят фенол и ацетон, поэтому ширина санитарно-защитной зоны не менее 1000 метров.
Контролируемые выбросы: дыхательные линии емкостей, вентиляционные выбросы из насосной.
Неконтролируемые выбросы: выбросы, образующиеся при недостаточной герметичности оборудования, при отборе проб, продувке оборудования перед ремонтом.
Суммарный объём отходящих газов с отделения 104 составляет, 0,04622 м3/сек, в состав которых входят: диизопропиловый эфир, ПДК которого 100 мг/м3; серная кислота, ПДК которой 1,0 мг/м3 ; ацетон, ПДК которого 66 мг/м3, и фенол, ПДК которого 0,1 мг/м3.
Сточные воды отделения 104 являются контролируемыми химзагрязненными. Источники образования сточных вод: оборотная вода, сбрасываемая при проведении гидропромывок или освобождении перед ремонтом теплообменных аппаратов; раковины самопомощи насосного отделения; отпарная колонна.
Все стоки направляются в общезаводской коллектор химзагрязнённой канализации. Суммарный объем стоков составляет 28,004 м3/ч. В сбросах содержится ацетон и фенол. Фенол придаёт воде плохой вкус и запах, вода, содержащая всего несколько миллиграммов фенола на литр, становится совершенно негодной для питья. Неблагоприятное действие сбрасываемых в стоках веществ выражается главным образом в окислительных процессах, снижающих в воде содержание кислорода, увеличивающих её окисляемость и биохимическую потребность в кислороде, ухудшаются и органолептические показатели воды.
Основным путем уменьшения объемов стоков является непрерывность процессов и многократное использование воды.
Предохранение водоёмов от загрязнений не может быть гарантировано без надлежащей очистки промышленных сточных вод, что является не менее важной задачей при получении фенола, т.к. ПДК фенола в промышленных сточных водах не должна превышать 0,001 мг/л.
Комплексная схема водоиспользования включает локальные водооборотные циклы с необходимыми локальными очистными установками, в которых сточные воды проходят соответствующую очистку с целью повторного их использования в производстве, а образующиеся отходы возвращают в процесс и перерабатывают в готовую продукцию. Очистка сточных вод от фенола производится путём экстракции фенола диизопропиловым эфиром, что даёт не только экологический, но и экономический эффект.
Отходом производства отделения 104 является водный раствор фенолятов
натрия. Перед капитальным ремонтом водный раствор солей из емкостей
откачивается в автоцистерну для вывоза на ЗАО «Полигон». Имеется возможность
откачки водного раствора фенолятов натрия в автоцистерну для отгрузки потребителям.
3. Методы очистки
.1 Метод экстракции
При относительно высоком содержании в производственных сточных водах растворенных органических веществ, эффективным методом очистки является экстракция органическими растворителями- экстрагентами. Экстракционный метод очистки производственных сточных вод основан на распределении загрязняющего вещества в смеси двух взаимонерастворимых жидкостей соответственно его растворимости в них. Отношение взаимно уравновешивающихся концентраций в двух несмешивающихся (или слабосмешивающихся) растворителях при достижении равновесия является постоянным и называется коэффициентом распределения Kp=Cэ /Сст≈const, где Cэ, Сст- концентрация экстрагируемого вещества соответственно в экстрагенте и сточной воде при установившемся равновесии, кг/м3 .
После достижения равновесия концентрация экстрагируемого вещества в экстрагенте значительно выше, чем в сточной воде. Сконцентрированное в экстрагенте вещество отделяется от растворителя и может быть утилизировано. Экстрагент после этого вновь используется в технологическом процессе очистки.
Очистка сточных вод экстракцией состоит из трех стадий. Первая стадия - интенсивное смешение сточной воды с экстрагентом (органическим растворителем). В условиях развитой поверхности контакта между жидкостями образуются две жидкие фазы. Одна фаза - экстракт содержит извлекаемое вещество и экстрагент, другая - рафинат - сточную воду и экстрагент. Вторая стадия - разделение экстракта и рафината; третья стадия- регенерация экстрагента из экстракта и рафината.
Чтобы снизить содержание растворенных примесей до концентраций, ниже предельно допустимых, необходимо правильно выбрать экстрагент и скорость его подачи в сточную воду. При выборе растворителя следует учитывать его селективность, физико-химические свойства, стоимость и возможные способы регенерации.
Экстрагент должен отвечать следующим требованиям:
) растворять извлекаемое вещество значительно лучше, чем вода, т. е. обладать высоким коэффициентом распределения;
) обладать большой селективностью растворения. Чем меньше он будет растворять компоненты, которые должны остаться в сточной воде, тем более полно будут извлекаться вещества, которые необходимо удалить;
) иметь по возможности наибольшую растворяющую способность по отношению к извлекаемому компоненту. Чем она выше, тем меньше потребуется экстрагента, т. е. тем ниже будут затраты на очистку;
) иметь низкую растворимость в сточной воде и не образовывать устойчивых эмульсий, так как в противном случае снижается производительность установки, затрудняется разделение экстракта и рафината, увеличивается продолжительность этого процесса, а также возрастают потери растворителя;
) значительно отличаться по плотности от сточной воды (обычно она меньше), поскольку только достаточная разность плотностей обеспечивает быстрое и полное разделение фаз;
) обладать большим коэффициентом диффузии. Чем он больше, тем выше скорость массообмена, т. е. скорость процесса экстракции;