13. Химическая или реагентная очистка

Одним из видов обработки сточных вод является реагентная очистка, которая представляет собой сочетание различных типов химических реакций, приводящих к удалению из сточных вод токсичных компонентов.

А. Нейтрализация сточных вод

Производственные сточные воды, содержащие кислоты и щелочи, должны быть нейтрализованы перед сбросом их в водоемы или перед дальнейшим использованием в технологических процессах. Практически нейтральными следует считать смеси с pH=6.5-8.5

Реакция нейтрализации в водных растворах происходит между гидратированными ионами водорода и ионами гидроксила, содержащимися в сильных кислотах и основаниях: H⁺+OH^-=H2O

Различают следующие способы нейтрализации сточных вод:

1. Взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод

2. реагентная нейтрализация, при которой используются такие вещества как растворы кислот, негашеная известь CaO, гашенная известьСa(OH)₂, аммиачная вода NH₄OH, кальцинированная и каустическая сода.

3. фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, известняк, доломит)

Б. Реакции осаждения - это химические реакции, приводящие к осаждению загрязняющих веществ или ценных компонентов.

Сточные воды содержат, как правило, растворенные нежелательные или ценные компоненты. Для их выделения используют реакции осаждения.

Например:

• очистку сточных вод от ионов некоторых металлов (Cu⁺², Ni⁺², Fe⁺² и др.) можно производить, используя щелочи.

(4.2)

где Me⁺² - ионы Cu⁺², Ni⁺² и Fe⁺².

• очистку промывной воды от ионов F- при производстве стекла осуществляют согласно реакции

(4.3)

В. Реакции окисления-восстановления - это одновременное окисление одних компонентов и восстановление других.

наиболее распространенные окислители и восстановители:

• окислители - кислород или воздух, озон, хлор, гипохлорит, перекись водорода, перманганат калия;

• восстановители - хлорит, сульфат железа (II), гидросульфат, оксид серы (IV), сероводород.

Окислительный метод очистки используют для обезвреживания производственных СВ от цианидов, сероводорода, сульфидов и др.

Например, перманганат калия может быть использован для очистки сточных вод от катионов двухвалентного железа и марганца.

3Mn²⁺+2MnO₄^- +2H₂O = 5MnO₂ +4H⁺

При этом ионы железа и марганца выделяются из сточных од в виде труднорастворимых соединений.

При содержании в сточных водах легко восстанавливаемых соединений меди, хрома, мышьяка, ртути применяют методы восстановительной очистки

3. Методы утилизации и переработки твердых отходов.

Твердые бытовые отходы (ТБО) являются отходами сферы потребления, образующимися в результате бытовой деятельности населения.

Состав ТБО чрезвычайно разнообразен. Бумага и картон - до 40%; органические, пищевые отходы – 30%, металл, стекло и пластик - по 7 - 9% от общего количества отходов; по 4% приходится на дерево, текстиль, резину и т.д.

Варианты обезвреживания и переработки отходов:

1. Сокращение отходов связано с сокращением их количества у источника образования. Обозначает также спланированную серию мероприятий, направленных на уменьшение количества вредных свойств производимых отходов и увеличение доли отходов, которые могут быть использованы как вторсырье. Второй элемент сокращения отходов – удаление особо опасных отходов, таких как детергенты, ядохимикаты, лакокрасочные материалы, и т.д., из потока ТБО. Эти продукты не должны попадать на обычные полигоны или мусоросжигательные заводы.

2. Компостирование отходов – это технология переработки отходов, основанная на их естественном биоразложении. Наиболее широко компостирование применяется для переработки отходов органического происхождения. Метод часто применяется населением в индивидуальных домах или на садовых участках. В то же время процесс компостирования может быть централизован и проводиться в специальных биореакторах. Конечным продуктом компостирования является компост, который может найти различные применения в городском и сельском хозяйстве (органическое удобрение, биотопливо).

3. Брикетирование ТБО – сравнительно новый метод. Брикеты представляют собой одну из простейших и наиболее экономичных форм упаковки. Уплотнение, присущее этому процессу, способствует уменьшению занимаемого объема, и как следствие, приводит к экономии при хранении и транспортировке.

4. Мусоросжигание – это наиболее сложный вариант обращения с отходами. Сжигание неразделенного потока отходов считается чрезвычайно опасным. Сжигание позволяет примерно в 3 раза уменьшить вес отходов, устранить некоторые неприятные свойства: запах, выделение токсичных жидкостей, бактерий, а также получить дополнительную энергию. Тем не менее, метод полного сжигания ТБО неэкологичен (выбросы в воздух, зола), во-вторых, он чрезвычайно дорог (затраты на строительство, эксплуатация с соблюдением всех санитарных норм), в-третьих, происходит потеря отходов как сырьевого ресурса.

5. Рисайклингом называют рационализированную систему сбора и переработки компонентов ТБО в продукты, имеющие потребительскую стоимость. Происходит сортировка по типу сырья (стекло, пластик, бумага/картон, металлы, резина и т.д.). Другая часть органических отходов (пищевых, древесина, листва) идет на компостирование.

Захороняемый или сжигаемый остаток при таком подходе составляет не более 30-40 % от общей массы ТБО.

6. Захоронение ТБО. Основной способ утилизации ТБО в России является их захоронение на свалках и полигонах. Является самым экономичным. В процессе хранения отходы способны превращаться в другие вещества с другими физико-химическими и токсическими свойствами. Отходы создают благоприятные условия для размножения насекомых, птиц, грызунов, млекопитающих, микроорганизмов. Это приводит к разносу бактерий и вирусов на огромные расстояния.

4. Международные стандарты

Современная система экологического менеджмента выросла из распространившихся с начала 1980 – х гг. «систем управления качества» (TQM Total Quality Management), когда многие предприятия почувствовали возможность получения выгоды от контроля за качеством выпускаемой продукции.

Понимание того факта, что ущерб природе или здоровью от произведенного продукта является дефектом качества продукции, привело к созданию специальной системы контроля за качеством экологического менеджмента (TQEM – Total Quality Environmental Management).

Центральной для TQEM являлась задача вовлечения в систему контроля за качеством продукции и процесса ее производства всего персонала, чтобы исключить возможные ущербы, которые могут быть нанесены окружающей среде, и соответственные дефекты качества продукции на протяжении всего цикла производства продукции.

Для оценки эффективности систем производственного экологического управления и менеджмента возможно использование следующей методики, разработанную с учетом требований и рекомендаций Международного стандарта ISO 14001. Методика включает в себя следующие этапы:

1. Оценка соответствия требованиям экологического законодательства

Российской Федерации;

2. Оценка соответствия общим формальным требованиям стандарта ISO 14001;

3. Качественная оценка соответствия расширенным требованиям стандарта ISO 14001;

4. Оценка динамики изменения основных количественных показателей экологической деятельности предприятия;

5. Качественная оценка деятельности предприятия в области экологического управления и менеджмента.

Оценка эффективности производственного экологического управления и менеджмента на первом этапе может носить формальный характер и проводиться несколькими способами:

1. Получение подтверждений от всех государственных контролирующих организаций о том, что деятельность данного предприятия соответствует требованиям законодательства. Получение такого подтверждения может проводиться на предварительном этапе при сборе всех необходимых материалов для проведения оценки эффективности системы экологического менеджмента;

2. Получение общего заключения о выполнении государственных экологических требований. Так, в Московской области приказом Комитета по охране окружающей среды от 2.09.96. утверждена форма Заключения о соблюдении норм экологической безопасности на химически опасных объектах Московской области. Выдачу Заключения осуществляют государственные органы по охране природы на основе выполнения предприятиями определенных требований;

3. Подтверждение соответствия всем законодательным требованиям может проводиться методом от противного, т.е. путем получения соответствующих данных, характеризующих:

• отсутствие сверхлимитных сбросов и выбросов, правильность хранения отходов на промплощадке;

• наличие всей необходимой документации по воздействию на окружающую среду;

• наличие всех необходимых лицензий на комплексное природопользование,

• наличие разрешений на выброс и сброс загрязняющих веществ;

• наличие справок о платежах, наличие разработанной и утвержденной документации такой как, например: Проекты нормативов предельно допустимых выбросов и сбросов, Проекты лимитов размещения отходов и другой;

• наличие порядка на промышленной площадке.

Если выполнение требований экологического законодательства подтверждено одним из выше перечисленных способов, то по первому этапу оценки эффективности системы экологического менеджмента делается положительное заключение.

На втором этапе оценивается соответствие деятельности предприятия в области экологического менеджмента формальным требованиям стандарта ISO 14001, таким как:

• наличие экологической политики, которая доведена до сведения населения и общественности;

• наличие экологических целей и задач;

• наличие руководства и программы по системе экологического менеджмента;

• четкое распределение обязанностей персонала, включая его обучение;

• проведение предварительного аудита (обзора) для определения экологических аспектов существующей деятельности предприятия;

• ведение необходимой документации;

• осуществление систематического аудита для подтверждения работоспособности системы экологического менеджмента.

При положительных ответах на все поставленные вопросы дается итоговое положительное заключение по второму этапу оценки.

На третьем этапе проводится оценка соответствия системы экологического управления и менеджмента на предприятии расширенным требованиям стандарта ISO 14001 по следующим направлениям:

• экологическая политика и планирование деятельности в области экологического менеджмента;

• организация деятельности в области экологического менеджмента;

• оценка результатов и последовательное совершенствование деятельности в области экологического менеджмента.

При соответствии реальной ситуации на предприятии требованиям стандарта ISO 14001 делается итоговое положительное заключение по третьему этапу оценки.

На четвертом этапе оценки используются разнообразные количественные критерии и показатели, как уже применяемые предприятием, так и дополнительно предлагаемые в рамках проводимой программы аудита. При этом важно показать динамику изменения показателей как минимум за 3 последних года.

В основу оценки при анализе динамики изменения количественных показателей закладывается принцип их последовательного улучшения за анализируемый период. Система экологического менеджмента на предприятии считается доста­точно эффективной (при условии, что соблюдены все вышеперечисленные требования и критерии), если подтверждается тенденция непрерывного улучшения во всех аспектах экологической деятельности предприятия, где это практически достижимо.

На последнем пятом этапе качественно оценивается разнообразная, преимущественно инициативная деятельность предприятия в области экологического менеджмента, включая намерения к осуществлению подобной деятельности и полученные промежуточные результаты.

5. Хроматографические методы относят к гибридным, или комбинированным, так как они основаны на комби­нировании как минимум двух разнородных принципов: предварительного разделения смеси веществ и последую­щего детектирования каждого из веществ по очереди. Чем четче производится разделение компонентов смеси, тем более мягкие требования предъявляют к селективности детектора. Все известные детекторы делят на универсаль­ные (абсолютно неселективные) и селективные, причем степень селективности может быть разной.

Газохроматографический метод основан на селектив­ном разделении соединений между двумя несмешивающимися фазами, одна из которых неподвижна (жидкость, твердое тело), а другая подвижна (инертный газ-носи­тель). Метод позволяет определять ничтожно малые коли­чества веществ, не обладающих специфическими реак­циями, анализировать смеси из десятков и сотен компо­нентов с близкими свойствами. Для проведения анализа используют хроматографы ЛМ-8МД5, ЛХМ-80, «Газохром-1109», «Газохром-3101», «Цвет» (модели 101—110), «Сигма-1» и др. Недостатком метода является то, что для придания летучести примесям необходимо использовать повышенные (до 350 °С) температуры.

Когда летучесть веществ мала, а полярность велика, применяют методы жидкостной и высокоэффективной жидкостной хроматографии, которую можно использо­вать даже для разделения неорганических веществ и ве­ществ с крайне низким парциальным давлением собст­венных паров. В отличие от газовой хроматографии ана­лиз проводят при комнатной температуре.