Проблемы водопользования на машиностроительном предприятии ОАО "Лепсе"

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Курсовая работа

на тему: ПРОБЛЕМЫ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ НА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОМ ПРЕДПРИЯТИИ ОАО «ЛЕПСЕ»

Содержание

Введение

Глава I. Понятие и виды водопользования в РФ

1.1 Значение воды в промышленности

1.2 Качество воды и его показатели

1.2.1 Органолептические показатели

1.2.2 Органические и неорганические вещества: виды и нормирование

1.2.3 Основные требования к качеству потребляемых и сточных вод

1.3 Водопользование в РФ

1.3.1 Водопользование и его виды

1.3.2 Законодательная база водопользования в РФ

Глава II. Проблемы водопользования на заводе ОАО «Лепсе»

2.1 Водоснабжение на заводе ОАО «Лепсе»

2.2 Водоотведение и очистка канализационных вод на очистных сооружениях завода ОАО «Лепсе»

Глава III. Перспективы развития водопользования на предприятии ОАО «Лепсе»

3.1 Перспективы технологических решений

3.2 Перспективы водоснабжения предприятия

3.3 Перспективы водоотведения и регенерации воды

Заключение

Библиографический список

Приложения

Введение

Большое внимание на объем потребляемой воды оказывают системы промышленного водоснабжения. При прямоточной системе вода из источников водоснабжения подается на предприятие, а после использования и очистки, а подчас и без нее возвращается в источник. Несмотря на широкое внедрение оборотно-повторного водоснабжения - в среднем до 75%, а в некоторых отраслях и больше, промышленность ежегодно забирает из водных объектов около 50 км воды, и свыше 30 км воды промышленные предприятия ежегодно сбрасывают в водные объекты, при этом всем видам очистки (механическая, биологическая и физико-химическая) подвергается лишь около половины сбрасываемых вод, примерно 5-7% вод сбрасывается вообще без очистки, а еще 20-25% - в условиях нестабильной работы очистных сооружений [16, с. 8]. Такая проблема отмечалась и в отношении ОАО «Лепсе», особенно по сбросам кадмия. В условиях намечаемого расширенного развития промышленного производства важное значение приобретает выполнение мероприятий, направленных на совершенствование использования водных ресурсов.

Объект исследования - современные проблемы водопользования и особенности их технического решения на ОАО «Лепсе».

Предмет исследования - состояние процесса водопользования на ОАО «Лепсе

Цель исследования: рассмотрение основных проблем водопользования на ОАО «Лепсе», и перспектив их решения.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1) Дать анализ литературных источников, для рассмотрения основных теоретических аспектов проблем общего водопользования и водопользования промышленных предприятий;

2) Дать характеристику основных проблем водопользования на исследуемом предприятии (в аспектах водоснабжения и водоотведения), и особенностей их взаимосвязи с технологией производства;

3) Определить основных перспектив развития водопользования на ОАО «Лепсе», с учетом реальных технологических возможностей.

Глава 1. Понятие и виды водопользования в РФ

1.1 Значение воды в промышленности

Потребности в воде возрастают из года в год. Основными потребителями воды являются промышленность и сельское хозяйство. Промышленное значение воды очень велико, так как практически все производственные процессы требуют большого ее количества. Но основными водопотребителями среди промышленных отраслей являются черная металлургия, цветная металлургия, химическая промышленность разных типов, а также теплоэнергетика, машиностроение находится в этом рейтинге на пятом месте. Благодаря универсальным свойствам вода находит в промышленности разнообразное применение как сырье, в качестве химического реагента, как растворитель, тепло- и хладоноситель [12, с. 48]. Например, из воды получают водород различными способами, водяной пар в тепловой и атомной энергетике; вода служит реагентом в производстве органических продуктов - спиртов, уксусного альдегида, фенола и других многочисленных реакциях гидратации и гидролиза. Однако для машиностроительной промышленности такое ее применение малоактуально. Гораздо более актуальны другие аспекты применения воды: в частности, во многих отраслях, в том числе и в машиностроении воду широко применяют в промышленности как дешевый, доступный, неогнеопасный растворитель твердых, жидких и газообразных веществ (очистка газов в мокрых циклонах, получение растворов и т.п.) [12, с. 49]. Как теплоноситель вода используется в различных системах теплообмена ? в экзотермических и эндотермических процессах. Теплота фазового перехода воды значительно выше, чем для других веществ, вследствие чего конденсирующийся водяной пар является самым распространенным теплоносителем. Водяной пар и горячая вода имеют значительные преимущества перед другими теплоносителями - высокую теплоемкость, простоту регулирования температуры в зависимости от давления, высокую термическую стойкость и пр., вследствие чего являются уникальными теплоносителями при высоких температурах. Воду используют также как хладагент для отвода теплоты в экзотермических реакциях (в том числе в системах вентиляции и кондиционирования воздуха горячих цехов машиностроительного производства) [15, с. 12].

В целях экономии расхода воды применяют так называемую оборотную воду, т.е. использованную и возвращенную в производственный цикл. А поскольку основная масса воды в промышленности используется для энергетических нужд и охлаждения, то качество ее не имеет большого значения. Поэтому основой сокращения водоемкости промышленного производства является оборотно-повторное водопользование, при котором однажды забранная из источника вода используется многократно, «увеличивая» тем самым запасы водных ресурсов и снижая их загрязнение. Переход с прямоточного на повторное водоснабжение позволяет сократить объемы водопотребления на ТЭС в 30-40 раз [8, с. 79]. Замена водного охлаждения воздушным в машиностроении и металлообработке, на ТЭС сократила бы здесь потребление воды на 70-80%. Большие возможности сокращения нерациональных расходов воды имеются и в инфраструктуре предприятий: всем хорошо известно, как велики утечки из неисправных кранов, другой санитарно-технической арматуры, из наружных водопроводных сетей. В последнем случае причиной утечек зачастую являются быстроизнашивающиеся трубы, и замена их на пластиковые трубы и трубы из стеклообразных материалов с повышенной антикоррозионностью позволила бы намного снизить расход воды. Однако в случае машиностроительного производства такой оборотный цикл не всегда возможен, ввиду того, что в промышленных стоках из цехов металлообработки, и особенно из гальванических цехов содержатся разнообразные химические реагенты и механические примеси [9, с. 31]. К таким аспектам относится и ситуации, рассматриваемая нами в отношении завода ОАО «Лепсе».

1.2 Качество воды и его показатели

Природные воды содержат различные примеси минерального и органического происхождения. К минеральным примесям относят газы; растворенные в воде соли, кислоты и основания находятся в основном в диссоциированном состоянии в виде катионов и анионов. К органическим примесям относят коллоидные частицы белковых веществ и гуминовых кислот. Состав и количество примесей зависит главным образом от происхождения воды. По происхождению различают атмосферную, поверхностные и подземные воды [9, с. 36]. Атмосферная вода - вода дождевых и снеговых осадков - характеризуется небольшим содержанием примесей. В этой воде содержатся в основном растворенные газы и почти полностью отсутствуют растворенные соли.

Поверхностные воды - воды речных, озерных и морских водоемов - отличаются разнообразным составом примесей - газы, соли, основания, кислоты. Наибольшим содержанием минеральных примесей отличается морская вода (солесодержание более 10 г/ кг).

Подземные воды - воды артезианских скважин, колодцев, ключей, гейзеров - характеризуются различным составом растворенных солей, который зависит от состава и структуры почв и горных пород. В подземных водах обычно отсутствуют примеси органического происхождения [9, с. 37].

Качество воды определяется ее физическими и химическими характеристиками, которые также показывают наличие или отсутствие тех или иных примесей [9, с. 38].

К физическим показателям качества воды относят температуру, запах, привкус, цветность, мутность. Они определяют органолептические качества воды.

Химические показатели характеризуют химический состав воды. К ним обычно относят: водородный показатель воды рН, жесткость и щелочность, минерализация (сухой остаток), содержание органических и неорганических веществ.

Санитарно-бактериологические показатели характеризуют общую бактериальную загрязненность воды, загрязненность ее кишечной палочкой, содержание в воде токсичных и радиоактивных компонентов.

Эпидемические показатели. Вода является идеальной средой для размножения бактерий, микробов: возбудителей брюшного тифа, паратифов, холеры, дизентерии, вирусного гепатита и т.д. Вода может быть переносчиком различного рода глистов. В связи с обильным содержанием патогенных организмов, анализ воды проводят по «показательным» микробам (к примеру, кишечной палочке). Требования СанПиН - в 100 мл воды не должно быть кишечной палочки, количество бактерий в 1 мл воды не должно превышать 50 [17, с. 21-23].

1.2.1 Органолептические показатели

Запах воды может быть: болотный, гнилостный, землистый, сероводородный, ароматический, хлорный, фенольный, хлорфенольный, нефтяной и др.

Привкус воды может быть: кисловатым, солоноватым, горьковатым, сладковатым.

Наличие запахов и привкусов говорит о содержании (возможно превышенном) в воде газов, минеральных солей, органических веществ, нефтепродуктов, микроорганизмов. Как правило, с повышением температуры запахи и привкусы усиливаются. Вода, используемая для питья, не должна иметь при температуре 60°С оценку более 2 баллов.

Цветность - окраска воды в тот или иной цвет. Свидетельствует о наличии в воде выше нормы высокомолекулярных соединений почвенного характера, железа в коллоидной форме, загрязнений сточных вод. Цветность не должна превышать 20° стандартной платинокобальтовой шкалы.

Мутность - иначе прозрачность. Зависит от наличия в воде взвешенных частиц. Использование мутной воды для питьевого водоснабжения нежелательно и даже недопустимо [10, с. 31-34].

Водородный показатель рН. Химические и диффузионные процессы многих производств тесно связаны с активной реакцией воды. Активная реакция воды - ее кислотность или щелочность - характеризуется концентрацией водородных ионов. Обычно реакция природных вод близка к нейтральной. Особенно чувствительны к рН воды все биохимические процессы, но во многом и процессы гальванические, так как не оптимальность рН воды даже при промывке (и тем более при приготовлении растворов на ванны) существенным образом отражается на качестве покрытия, а соответственно - и на рентабельности производства. Показатель концентрации в воде водородных ионов для питьевой воды должен составлять от 6 до 9. Изменение значения рН поступающей воды должно быть сигналом о нарушении технологического режима водоподготовки, а в отношении сточной воды - о нарушении режима ее очистки [10, с. 35].

Общая минерализация (сухой остаток) - суммарная концентрация анионов, катионов и растворенных в воде органических веществ. Влияет на органолептические свойства воды (вкуса). По сухому остатку можно судить о содержании в воде неорганических солей. Вода с повышенной минерализацией влияет на секреторную деятельность желудка, нарушает водно-солевое равновесие, в результате чего наступает рассогласование многих метаболических и биохимических процессов в организме. Содержание сухого остатка в питьевой воде нормируется величиной не более 1000 мг/л [17, с. 23].

Жесткость воды. Для технической воды, потребной для большинства производств основным качественным показателем служит жесткость воды, обусловленная присутствием в воде солей кальция и магния. Жесткость выражается в мили моль - эквивалентах ионов кальция или магния в 1 кг воды, т.е. за единицу жесткости принимают содержание 20,04 мг/кг ионов кальция или 12,16 мг/кг ионов магния [17, с. 24].

Различают три вида жесткости воды: временная, постоянная, общая. Временная (карбонатная, или устраняемая) жесткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, которые при кипячении переходят в нерастворимые средние или основные соли и выпадают в виде плотного (осадка накипи).Постоянная (некарбонатная, или устранимая) жесткость обусловливается содержанием в воде всех других солей кальция и магния, остающихся при кипячении в растворенном состоянии. Сумма временной и постоянной жесткости называется общей жесткостью. Жесткость воды для питьевых целей ограничена концентрацией 7 моль/л, для технической - регламентируется основными целями ее использования в производстве [4, с. 45].

1.2.2 Органические и неорганические вещества: виды и

нормирование

Общее число химических веществ, загрязняющих природные воды и оказывающих неблагоприятное воздействие на здоровье человека, в настоящее время превышает 50 000. Их содержание в воде строго регламентировано требованиями СанПиН. Гигиеническое значение их обусловлено их биологической ролью - но соответственно, этим определяются и требования к содержанию различных веществ в стоках заводов (особенно если сброс происходит в открытые водоисточники. При содержании фтора в воде более 1,5 мг/л может развиться флюороз, менее 0,7 мг/л - кариес зубов. Чрезмерное содержание молибдена в воде приводит к увеличению активности ксантиноксидазы, щелочной фосфатазы, увеличению мочевой кислоты в крови и моче. При низком поступлении в организм йода, развивается эндемический зоб, внешне проявляющийся в увеличении размеров щитовидной железы.

Ртуть - токсичный элемент, наличие ее в воде приводит к болезни Минамата, для которой характерно поражение центральной нервной системы.

Алюминий - нейротоксичен, способен накапливаться в нервной ткани, печени и, что особенно важно, в жизненно важных областях головного мозга, приводя к тяжелым расстройствам функции центральной нервной системы.

Барий - высокотоксичное вещество. При поступлении в организм, барий аккумулируется в костной ткани, что усугубляет его опасность для здоровья [14, с. 73].

Бериллий - высокотоксичный и кумулятивный клеточный яд. Хорошо всасывается в желудочно-кишечный тракт. При поступлении в организм высоких концентраций бериллия с питьевой водой, наблюдаются серьезные расстройства половой сферы у представителей обоих полов.

Мышьяк - считается доказанной, роль мышьяка, содержащегося в воде, в возникновении опухолевых заболеваний.

Нитраты и нитриты - нитраты в воде в 1,5 раза токсичнее нитратов содержащихся в овощах. Повышенное содержание нитратов в воде вызывает токсический цианоз. Всасывание нитратов приводит к повышению содержания метгемоглобулина в крови.

Свинец - кумулятивен в костях. Поражает нервную систему, почки, приводит к раннему атеросклерозу, нарушению процесса образования эритроцитов. Детским организмом свинец усваивается в 3-4 раза интенсивнее, чем взрослым [14, с. 74].

Железо - вода, когда ее перекачивают насосом прозрачна и бесцветна. Но по мере того, как отдельные молекулы этого соединения собираются вместе, появляется характерный ржавый цвет (такую воду часто называют «красной водой» или «ржавой водой»). В воде, содержащей железо, неизбежно образовываются железобактерии - рассадник бактерий самого различного класса и уровня опасности для организма человека. По мере нарастания, эти бактерии образуют красно-коричневые наросты, которые забивают трубы и снижают напор воды. Разлагающаяся масса этих бактерий является причиной неприятного запаха и вкуса воды. Вода с повышенным содержанием железа имеет металлический привкус. Такая вода оставляет следы буквально на всем. Даже при самом малом содержании железа в воде (0,3 мг/л) она оставляет ржавые пятна на любой поверхности. Железо добавляет много трудностей как в быту, так и в промышленности (особенно в пищевой). Даже там, где концентрация железа низка, его ни в коем случае нельзя игнорировать. Наличие железа в воде представляет серьезную проблему еще и потому, что оно обладает большой химической повторяемостью элементов. Нерастворимые соединения железа могут образовывать илистые отложения в водонапорных резервуарах, водонагревателях и других водопроводных установках [14, с. 75].

Повышенное содержание железа в воде (а следовательно в организме человека) является причиной серьезных аллергенных заболеваний [17, с. 62].

Марганец - спутник железа. Обычно его встречают в железосодержащей воде. Марганец, соприкасаясь с чем-либо, оставляет темно-коричневые или черные следы даже при его минимальных концентрациях в воде (0,05 мг/л). Собираясь в водопроводных трубах, марганец дает черный осадок, от чего вода становится мутной. Повышенное содержание марганца отрицательно влияет на высшую нервную систему, систему кровообращения, на работу поджелудочной железы, провоцирует болезни эндокринной системы, увеличивает возможность заболеваний онкологического характера.

Медь - придает воде неприятный вяжущий привкус [17, с. 63].

1.2.3 Основные требования к качеству потребляемых и сточных

вод

Производства в зависимости от целевого назначения воды предъявляет строго определенные требования к ее качеству, к содержанию примесей в ней; допустимые количества примесей регламентируются соответствующими ГОСТами. Вредность примесей зависит от их химического состояния или дисперсности, а также связана со спецификой производства, использующего воду. Грубодисперсные, механические взвеси засоряют трубопроводы и аппараты, уменьшая их производительность, образуют пробки, которые могут вызвать аварию. Примеси, находящиеся в виде коллоидных частиц, засоряют диафрагмы электролизеров, вызывают вспенивание воды и перебросы в котлах и аппаратах, ухудшают отделку покрытий и т.п. Огромный вред приносят растворенные в воде соли и газы, вызывающие образование накипи и поверхностное разрушение металлов вследствие коррозии [11, с. 26].

Соли, растворенные в воде, приводят к большому перерасходу мыла в процессах мойки и мыловки вследствие образования кальциевого и магниевого мыла, не обладающего моющим действием. При мойке и мыловке в жесткой воде потери мыла достигают 8%. Образующиеся нерастворимые, клейкие кальциевое и магниевое мыла закрепляются на волокне и прочно удерживают адсорбированные частицы загрязнений, что резко ухудшает качество промывки поверхностей (особенно сильно зажиренных, что обычно в машиностроительном производстве) [11, с. 27].

Однако любое производство нуждается и в питьевой воде - в том числе для питья и гигиенических нужд работников. Кроме того, в некоторых технологиях необходима также только питьевая вода. Требования к такой воде изложены в ГОСТ 1874 «Вода питьевая» [2] и СанПиН 2.1.4.559-96 (таблица Приложения 1).

Нормирование же качества отработанных вод в промышленности целиком базируется на параметрах состояния окружающей среды. В случае сброса сточных вод в водный объект принимается во внимание самоочищающая способность этого объекта. Считается, что общая масса загрязнений в сточных водах не должна превышать содержание лимитируемых ингредиентов у первых после канализационного выпуска потребителей. В РФ существуют три вида норм содержания примесей в водоприёмниках: для водных объектов: хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного назначения [8, с. 26].

Причём, большинство приёмников сточных вод в РФ сейчас имеют статус водных объектов рыбохозяйственного назначения. Однако с каждым годом резерв приёма загрязнений сточных вод неуклонно сокращается, особенно в европейской части РФ. Следовательно, значительная часть загрязнений сточных вод должна сниматься локальными очистными сооружениями. При сбросе промышленных сточных вод в городскую водоотводящую сеть учитываются местные нормативы на приём сточных вод на сооружения биохимической их очистки. Контроль за соблюдением норм сброса сточных вод промышленности проводится органами государственного санитарного надзора и рыбоохраны, а также местными Водоканалами (для исследуемого нами предприятия это также особо важно, поскольку основная часть сточных вод его сбрасывается именно в канализацию) [7, с. 19].

Требования к качеству потребляемой и отводимой воды устанавливаются в отраслевых методиках для конкретных отраслей промышленности по видам производств [9, с. 22].

Однако на современном этапе Российская нормативная база уже не соответствует международным подходам, что приводит к сложностям при решении вопросов инвестирования водоохраной и водохозяйственной деятельности, а также охраны и использования транспограничных восточных объектов и затрудняет сотрудничество РФ со странами СНГ и восточной Европы. И потому сейчас ведется активный пересмотр норма качества такой воды.

1.3 Водопользование в РФ

1.3.1 Водопользование и его виды

Основные положения водопользования содержатся в Водном кодексе РФ. Право водопользования как важнейший институт водного права представляет собой совокупность правовых норм, регулирующих порядок и условия использования водных объектов, права и обязанности водопользователей. В субъективном смысле право водопользования - это совокупность конкретных правомочий субъекта по отношению к предоставленному ему в пользование водному объекту. Субъектами права водопользования (водопользователями) выступают граждане и юридические лица [1]. Объектом права водопользования являются водные объекты или их части [1, ст. 7]. Виды водопользования прописаны в ст. 38 ВК РФ:

1. Исходя из условий предоставления водных объектов в пользование водопользование подразделяется на: совместное и обособленное водопользование. Обособленное водопользование может осуществляться на водных объектах или их частях, находящихся в собственности физических лиц, юридических лиц, водных объектах или их частях, находящихся в государственной или муниципальной собственности и предоставленных для обеспечения обороны страны и безопасности государства, иных государственных или муниципальных нужд, обеспечение которых исключает использование водных объектов или их частей другими физическими лицами, юридическими лицами, а также для осуществления рыбоводства [1, ст. 38].

По способу использования водных объектов водопользование подразделяется на:

- водопользование с забором (изъятием) водных ресурсов из водных объектов при условии возврата воды в водные объекты;

- водопользование с забором (изъятием) водных ресурсов из водных объектов без возврата воды в водные объекты;

- водопользование без забора (изъятия) водных ресурсов из водных объектов.

Что же касается машиностроительных предприятий, то в отношении них понятие видов водопользования трактуется и иначе: в зависимости от того, на какие цели расходуется вода, и соответственно, что содержат стоки. В среднем, предприятиями машиностроения потребляется более 10% воды от общего промышленного водопотребления. Поэтому мероприятия по экономии воды на предприятиях машиностроения становятся одними из первоочередных, особенно учитывая то обстоятельство, что сокращение потребностей в воде приводит и к уменьшению затрат электроэнергии на перекачку неэффективно используемой воды [4, с. 12].

Экономия воды достигается не только применением прогрессивных технологий и материалов в системах водоснабжения и водоотведения, но и упорядочением и оптимизацией водного хозяйства предприятия на основе составления и анализа его водохозяйственного баланса. Технологические процессы большинства заводов машиностроения во многом аналогичны, так как их основными цехами являются сборочные, механические, инструментальные, кузнечные, прессовые, литейные, термические, защитных покрытий и окраски, вспомогательные. На этих заводах используется вода различного качества: питьевая, техническая свежая, технологическая (приготовленная из технической или питьевой воды путем умягчения, обессоливания и других технологических приемов), оборотная (циркуляционная) и сточная, повторно используемая [7, с. 33].

Характерными особенностями водного хозяйства предприятий машиностроения являются:

На заводах обычно существуют отдельно производственный и хозяйственно-противопожарный водопроводы, а также специальные технологические водопроводы (например, водопровод обессоленной воды). Широкое применение в производстве оборотного водоснабжения, поскольку сокращение расхода свежей воды приобретает не только экономическое, но и гигиеническое значение. Вода используется для конденсации пара и для охлаждения различных машин и аппаратуры.

На подпитку оборотных систем свежей водой расходуется 20 - 60% от общего водопотребления. Другая часть свежей воды используется:

- непосредственно на производственные нужды предприятия, т.е. в системах прямоточного водоснабжения,

- на питьевые и хозяйственные нужды предприятия,

- на санитарные нужды (содержание сооружений и принадлежащих предприятию территорий в надлежащем санитарном состоянии).

4. Сточные воды большинства заводов машиностроительной промышленности подразделяются на следующие основные категории:

- чистые от охлаждения технологического оборудования (50 - 80%);

- загрязненные механическими примесями и маслами (10 - 15%);

- загрязненные кислотами, щелочами, солями и другими химическими веществами (5-10%);

- отработанные смазочно-охлаждающие жидкости, эмульсии (до 1%);

- загрязненные пылью вентиляционных систем и горелой землей литейных цехов (10-20%) [16, с. 27].

Отдельную категорию составляют поверхностные воды с территории предприятия (дождевые, талые, поливомоечные). Такие "условно - чистые" сточные воды могут использоваться в системе оборотного водоснабжения, после очистки возвращаясь на технологические нужды в те производства, откуда они получены, а также используются для подпитки систем оборотного водоснабжения, для полива территории или сбрасываются в городскую канализацию. Остальные загрязненные сточные воды часто используются в грязном оборотном цикле водоснабжения.

Таким образом, на предприятиях машиностроения системы водоснабжения и водоотведения тесно взаимосвязаны -а соответственно, они актуальны и для рассматриваемого предприятия. Рациональная схема водного хозяйства предприятия во многом зависит от структуры водохозяйственного баланса, т.е. от количественных значений отдельных его составляющих при различных схемах водоснабжения и водоотведения. Поэтому весьма важно установить теоретические (технологические) и статистические закономерности между отдельными составляющими водохозяйственного баланса, а также их зависимости от технологических процессов производства, что является предметом дальнейших исследований [15, с. 49].

1.3.2 Законодательная база водопользования в РФ

Водное законодательство классифицирует право водопользования на несколько видов с различным правовым режимом. В зависимости от хозяйственной цели использования водных объектов (по целевому назначению) выделяются следующие виды водопользования: для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения; промышленности и энергетики; сельского хозяйства; лесного хозяйства, лесосплава; здравоохранения; строительства; пожарной безопасности; рыбного хозяйства; охотничьего хозяйства и иных целей. При этом закон устанавливает приоритет питьевого и хозяйственно-бытового водопользования, предусматривая первоочередность удовлетворения питьевых и бытовых нужд населения, особые требования к качеству вод, предназначенных для этих целей. Согласно ст. 133 ВК РФ для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения должны использоваться защищенные от загрязнения и засорения поверхностные и подземные водные объекты. Пригодность их для данного водоснабжения определяется государственным органом санитарно-эпидемиологического надзора. Отнесение водного объекта к источникам питьевого водоснабжения должно осуществляться с учетом его надежности и возможности организации зон и округов его санитарной охраны [1, ст. 133].

Использование подземных водных объектов, пригодных для питьевого водоснабжения, для иных целей вообще не допускается, кроме исключительных случаев. Применительно к способам пользования водными объектами различаются общее и специальное водопользование. Общее водопользование осуществляется без применения сооружений, технических средств и устройств, влияющих на состояние вод, а специальное - с применением таких сооружений и устройств. Промышленное же водопользование обычно относится к специальному. Специальное водопользование с применением различных технических средств (насосных станций, шлюзов и т. д.) осуществляется в установленном законом порядке на основе разрешений, выдаваемых государственными органами управления использованием и охраной водного фонда после согласования с органами, производящими санитарный надзор, охрану рыбных запасов и другими заинтересованными организациями [8, с. 40].

Перечень видов специального водопользования утверждается Министерством природных ресурсов РФ. Использование водных объектов может осуществляться с изъятием (забор воды) либо без изъятия (сброс, использование в качестве водных путей и др.) водных ресурсов. Водные объекты могут предоставляться для удовлетворения одной или нескольких целей как одному, так и нескольким субъектам. В последнем случае имеет место так называемое совместное водопользование. Совместное (комплексное) водопользование - наиболее распространенный вид водопользования. В соответствии со ст. 76 ВК РФ государственными органами управления использованием и охраной водного фонда разрабатываются схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов. Для обеспечения нужд обороны, федерального транспорта, федеральных энергетических систем, а также иных государственных и муниципальных нужд водные объекты, находящиеся в государственной собственности, могут предоставляться в особое пользование по решению Правительства РФ или органов исполнительной власти субъектов РФ (ст. 87 ВК РФ) [1, ст. 87].

Основные требования к использованию водных объектов по закону таковы:

1. При проектировании, размещении, строительстве, реконструкции и эксплуатации гидротехнических сооружений должны предусматриваться и своевременно осуществляться мероприятия по охране водных объектов, а также водных биологических ресурсов и других объектов животного и растительного мира.

2. При использовании водных объектов, входящих в водохозяйственные системы, не допускается изменение водного режима этих водных объектов, которое может привести к нарушению прав третьих лиц.

3. Работы по изменению или обустройству природного водоема или водотока проводятся при условии сохранения его естественного происхождения [13, с. 54].

Использование водных объектов для целей сброса сточных вод и (или) дренажных вод подчиняется следующим правилам:

1. Использование водных объектов для целей сброса сточных вод и (или) дренажных вод осуществляется с соблюдением требований, предусмотренных Водным Кодексом и законодательством в области охраны окружающей среды.

2. Запрещается сброс сточных и дренажных вод в водные объекты:

1) содержащие природные лечебные ресурсы;

2) отнесенные к особо охраняемым водным объектам.

3. Запрещается сброс сточных вод и (или) дренажных вод в водные объекты, расположенные в границах:

1) зон, округов санитарной охраны источников питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения;

2) первой, второй зон округов санитарной (горно-санитарной) охраны лечебно-оздоровительных местностей и курортов;

рыбоохранных зон, рыбохозяйственных заповедных зон.

4. Сброс сточных вод может быть ограничен, приостановлен или запрещен по основаниям и в порядке, установленном законом [13, с. 55].

Таким образом, из всего изложенного в первой, теоретической главе работы следует ряд значимых выводов, имеющих принципиальное значение в определении дальнейшего направления наших исследований:

1) Количество потребляемой предприятием воды, объем и качество образующихся сточных вод, состояние окружающей природной среды определяется видом и качеством вырабатываемой продукции, мощностью предприятия, технологическим уровнем процесса производства, квалификацией производства, видом производственного водопользования и др. По этому показателю водопользование на исследуемом предприятии ОАО «Лепсе» можно отнести к комбинированным, сочетающим элементы прямоточного и оборотного водоснабжения.

2) На предприятиях машиностроения системы водоснабжения и водоотведения тесно взаимосвязаны - а соответственно, это актуально и для рассматриваемого предприятия. Поэтому весьма важно установить теоретические (технологические) и статистические закономерности между отдельными составляющими водохозяйственного баланса, а также их зависимости от технологических процессов производства.

3) В части качества воды следует заметить, что и к питьевой, и к технической воде, и к заводским стокам предъявляется ряд требований по качеству, которое определяется как соответствие нормативам физических, химических и радиологических показателей. Важную проблему для машиностроительного предприятия, в том числе и для ОАО «Лепсе» также представляет то, что оно потребляет большое количество и питьевой воды, причем не только для нужд работающих, но ив некоторых технологических процессах, особенно электрохимических. Эта проблема актуальна еще и потому, что, плата за этот вид водных ресурсов достаточно высока.

4) Основой создания экологически безопасных, ресурсосберегающих производств является организация на предприятиях безотходных (малоотходных) технологий, обеспечивающих и сохранение качества воды, и утилизацию отходов производства, что обеспечивает экономию органических и минеральных ресурсов со значительным сокращением поступления в окружающую среду токсичных загрязнений. И в этом аспекте водопользование рассматриваемого предприятия имеет ряд современных достижений и значимых перспектив, которые следует охарактеризовать.

Этими основными аспектами определяются особенности построения следующих двух глав нашей работы - практической и перспективной.

Глава II. Проблемы водопользования на заводе ОАО «Лепсе»

2.1 Водоснабжение на заводе ОАО «Лепсе»

Особенностью водоснабжения на АО «Лепсе» является то, что ввиду разнообразия технологических процессов используются и различные типы и схемы организации водоснабжения.

Так, в литейном производстве техническая вода оборотная используется для охлаждения литейного оборудования; проточная - для выполнения промежуточных операций литейного производства.

В сварочном производстве оборотная техническая вода используется для охлаждения сварочного оборудования, проточная - для подготовки деталей под сварку (обезжиривание, травление), охлаждения оборудования.

Механообрабатывающее производство имеет ту особенность, что техническая вода используется для охлаждения оборудования, при прессовке деталей, а питьевая вода - для приготовления СОЖ, промывки деталей от различных загрязнений, пассивировании деталей.

При термической обработке деталей оборотная техническая вода используется для охлаждения термического оборудования; проточная для охлаждения деталей при термической обработке, для обезжиривания, травления и промывки деталей в процессе термической обработки, для гидроабразивной обработки.

Сложной структурой водопотребления отличается также производство гальвано-химических покрытий.

Питьевая вода используется для приготовления электролитов и растворов нанесения гальванических и химических покрытий, меднения, никелирования, цинкования, пассивирования, химического оксидирования, фосфатирования, анодного оксидирования, электрохимического полирования, кадмирования, а также для охлаждения электрооборудования (выпрямителей).

Техническая вода из реки Вятки используется для приготовления растворов химического и электрохимического обезжиривания, травления дета лей, промывки деталей в процессе химической и электрохимической обработки, охлаждения выпрямителей.

Деминерализованная или дистиллированная вода используется для приготовления электролитов хромирования, серебрения, также для проведения химических анализов и других подобных работ.

В производстве лакокрасочных покрытий. Техническая вода используется для водяных завес в окрасочных камерах, для обезжиривания, травления и промывки деталей перед нанесением лакокрасочных покрытий.

Деминерализованная вода используется для приготовления электрофорезного грунта, промывки деталей после грунтования, приготовления фосфатирующего раствора при мокрой шлифовке лакокрасочного покрытия деталей и сборок.

Большое водопотребление и в цехах вспомогательного производства: техническая вода используется для охлаждения сварочного оборудования, опрессовки трубопроводов, охлаждения оборудования теплосилового цеха, в инструментальных цехах, транспортном цехе и цехе комплектации. Питьевая вода используется для технологических нужд и для охлаждения оборудования.

Водоснабжение. ОАО «Лепсе» обеспечивает потребности в воде для питьевых, производственных и хозяйственно-бытовых нужд за счет забора воды из сетей ОАО «Кировские коммунальные системы» (договор от 06.02.2004 №41-0200), ОАО «КЗОЦМ» (договор от 05.01.1998 г. №27/1) и из артезианских скважин (лицензия КИР 00668 ВЭ). Однако ввиду высокой стоимости водопользования по договорам с коммунальными службами в 2009-2010 гг. силами ОАО «Кировгидрогеология» производилась разведка на воду на территории предприятия и в нескольких точках за ее пределами на предмет бурения дополнительных артезианских скважин. Найдено три перспективных точки, необходимо бурение, но имеется ряд проблем: со средствами, которые сейчас изыскиваются: для глубокого бурения, а также и для оборудования будущих скважин мощными водонасосными установками, так как давление воды в пластах недостаточно для поступления её самотёком. Третий момент - перенастройка части системы водоснабжения на воду из этой скважины вместо поступления воды из коммунальных сетей (в части прокладки дополнительных трубопроводов).

Однако перспективность момента не только в дешевизне водопользования, но и в том, что вода скважины обладает даже более высоким качеством, чем подаваемая из системы водоснабжения города, она слабоминерализована (а соответственно, ее легче деминерализовать для производства), и в ней гарантируется отсутствие свободного хлора (что важно в некоторых процессах гальванического и лакокрасочного производства). Определенные перспективы это будет представлять и для города: ситуация водопотребления в нем напряженная, и частичное отключение столь крупного водопотребителя позволит более эффективно маневрировать имеющимися ресурсами.

2.2 Водоотведение и очистка канализационных вод на очистных

сооружениях завода ОАО «Лепсе»

На предприятии функционирует несколько раздельных систем канализации: хозяйственно-бытовая, производственная, ливневая. Производственные стоки, в зависимости от их качества, отводятся в хозяйственно-бытовую канализацию, в ливневую канализацию, либо передаются для обработки на станцию нейтрализации, с последующим отведением в сети ливневой канализации или МУП "Водоканал" г. Кирова.

Хозяйственно-бытовые сточные воды отводятся в сети МУП "Водоканал" г. Кирова.

Ливневые (поверхностные) сточные воды с территории предприятия и частично - производственные стоки отводятся сетью ливневой канализации на локальные сооружения очистки поверхностных сточных вод, после которых очищенные сточные воды отводятся в р. Вятку.

Сброс производственных сточных вод (от охлаждения оборудования и сварочных машин), поверхностных (дождевых и талых) и дренажных сточных вод осуществляется в пруд на ручье без названия по одному выпуску, расположенному по левому берегу на 0,30 км от устья в черте г. Кирова, среднегодовой расход воды 0,017 м³/с.

Имеются очистные сооружения механической очистки, производительностью 1836 м³/сут., 670 тыс. м³/год. В их составе: горизонтальный отстойник (3 секции), маслосборный лоток, фильтр-кассеты (2 ступени), вертикальный отстойник (3 шт.), илосборник, резервуар чистой воды.

Контроль качества сточных и поверхностных вод осуществляется лабораторией предприятия (свидетельство об оценке состояния измерений №10-2004/61 действительно до 11.02.2007) и «ЦЛАТИ по Кировской области» (аттестат аккредитации №РОСС. RU. 0001.512108 действителен до 25.12.2007) согласно графику ведения локального мониторинга водных объектов, согласованному в установленном порядке. Качественная характеристика ручья за 2010 год лабораторного анализа приведена в Приложении 2. Аварийный выпуск сточных вод предусмотрен в пруд на ручье б/н, выпуск опломбирован. Условия землепользования на водоотведение см. в табл. 1.

Таблица 1. ? Условия землепользования на водоотведение

Площадь земельного участка, га	Основание землепользования
25,127 (промплощадка №1)	Договор аренды земельного участка от 27.12.2004 №47252
26,19 (промплощадка №2)	Договор аренды доли земельного участка, регистрационная запись №43-40-1.1999-2489 от 07.10.1999 г.
0,78 (очистные сооружения)	Договор о краткосрочной аренде земельного участка, регистрационная запись №5519 от 02.08.1995 г.

Для очистки сточных вод гальванических цехов №№45, 47, 58, 83 от хрома, цинка, тяжелых металлов предназначены очистные сооружения с полуавтоматическим доведением рН до требуемых значений. Принципиальная схема включает центральную станцию очистных сооружений, подводящие трубопроводы хромосодержащих, цианистых и кислотно-щелочных стоков гальванических цехов, илонакопитель и вертикальный отстойник. При поступлении в вертикальный отстойник, вода смешивается с 1% раствором полиакриламида (ускоряющего осадительные процессы), осветляется, далее самотеком поступает в городскую канализацию. Однако при увеличении скорости прохождения стоков (другими словами - при увеличении расхода воды) процесс осаждения ухудшается, потому выпуск туда воды сразу из нескольких реакторов нежелателен. Уровень жидкости в реакторе регулирует регулятор-сигнализатор уровня РСУ-3. Образующийся в вертикальном накопителе осадок не реже 1 раза в неделю перепускается в илонакопитель, а оттуда для обезвоживания подается на барабанные вакуум-фильтры. Фильтрат самотеком поступает в промышленную канализацию. Принцип обезвреживания стоков - раздельный (то есть, для очистки от каждого вида примесей применяются различные процессы), обезвреженные стоки из реакторов перекачиваются насосами через камеру-гаситель напора в вертикальный отстойник, а оттуда осветлённая вода поступает в городскую канализацию с последующей доочисткой на городских очистных сооружениях.

Одним из основных процессов является взаимная нейтрализация кислых и щелочных стоков путем их взаимного смешения и доведения известковым молоком до рН = 8,5-9,5 При этом образуются гидроокиси тяжелых металлов (меди, цинка, никеля, кадмия) по принципу:

Ме²⁺ + Са(ОН)₂ -> Са²⁺ +Ме(ОН)₂

где Me - Cu, Zn, Cd, Ni.



Рис. 1. ? Организация очистки стоков поточным методом

На этом примере можно доказать, что достичь соблюдения требований ПДК к очищенной воде можно не только за счёт изменения водопотребления и совершенствования технологий гальванопроизводства, но и изменяя водоотведение. Это можно проиллюстрировать на конкретном примере гальванического цеха, в котором проводятся 5 технологических процессов различной производительности (F, м²/ч) и с различными схемами промывок: в линиях никелирования - меднения - хромирования, после ванн, содержащих электролиты с ионами тяжёлых металлов, установлены ванны улавливания (У) и каскадные ванны промывки (2КП); в линиях цинкования и анодирования алюминия - каскадные ванны промывки (2КП); в линии химического оксидирования стали после основной ванны установлены две одинарные ванны промывки. В этом цехе формируются хромсодержащие стоки объёмом 1,5 м³/ч и кисло-щелочные стоки 20 м³/ч, содержащие ионы меди, никеля и цинка. Если (как это предусмотрено было в 1980-е годы - а по такой технологии до сих пор работают многие заводы, в основном авторемонтные) направлять эти стоки общим потоком направляются на очистные сооружения, где обезвреживаются реагентным методом (принцип которого, как мы выше показали, для всех этих ионов общий), то образуются недостаточно очищенные сточные воды, в которых превышение остаточной концентрации ионов тяжёлых металлов над ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения (ПДК рыб.) составляет десятки раз (рис. 1). Но если промывные воды, содержащие ионы Си ⁺, Ni ⁺ и Zn ⁺, сбрасывать с ванн отдельно (для чего предусмотрены отдельные трубопроводы, как это и сделано на ОАО «Лепсе»), и с помощью того же реагентного метода, и практически при том же расходе реагентов, очистить эти воды по отдельности, тогда после смешения их с остальными кисло-щелочными стоками в нейтрализаторе можно получить очищенную сточную воду, удовлетворяющую самым жёстким требованиям ПДК рыб. (рис. 2) - это имеет особое значение в отношении ПДК этих металлов в городской канализации.

Таким образом, изменяя водопотребление и водоотведение гальванического производства можно изменить условия очистки стоков, что позволяет для вод гальванического цеха даже с помощью имеющихся условий очистки добиться выполнения жёстких требований к очищенной воде.

Реагентная очистка циансодержащих сточных вод заключается в отделении цианидов активным хлором хлорной извести или гипохлорита натрия в щелочной среде (рН = 9,0 - 10,3) до менее токсичных цианатов и далее до гидрокарбонатов

CN" + СаС1₂О -> CNO" + СаС1₂ CNO" + 2Н₂О -> НСО₃" + NH₃1

Для автоматического контроля за степенью очистки и регулирования на установке очистки предусмотрен сигнализатор наличия цианидов СЦ-1М1.

Реагентная очистка хромосодержащих сточных вод заключается в восстановлении 6-валентного хрома в 3-валентный сульфитом натрия при рН= 2,0 - 2,3, или в слабокислой среде при рН = 6 железным купоросом:



Рис. 2. ? Организация очистки стоков раздельным методом

3 NaSO₃ + 3H₂SO₄ + 2H₂Cr0₄ -> Cr₂(SO₄)₃ + 3Na₂SO₄ + 5H₂O H₂Cr₂0₇ +

+ 6FeSO₄ + 6H₂SO₄ -> Cr₂(SO₄)₃ + 3Fe₂(SO₄)₃ + 7H₂O

Раствор нейтрализуется известковым молоком с образованием гидроокиси

Cr₂(SO₄)₃ + ЗСа(ОН)₂ -> 2Cr(OH)4 + 3CaSO₄|

Для автоматического контроля за степенью очистки и регулирования на установке очистки предназначен сигнализатор наличия 6-валентного хрома CX-IMI.

Однако трудности состоят в том, что в отличие от остальных отделяемых ионов (меди, никеля и др.) кадмий наиболее склонен к образованию растворимых комплексов при рН, близких к значениям, устанавливающихся при реагентной очистке, и потому неоднократно в системе «Водоканала» в период в 2007 по 2010 годы обнаруживалось его превышение концентрации до 2,4 ПДК. И здесь необходимы ионообменные фильтры, о которых будет рассказано далее.

Таким образом, из всего изложенного во второй главе следует сделать ряд выводов:

1) Особенностью ОАО «Лепсе» на данном этапе является большая зависимость от городских систем водоснабжения и водоотведения: это определяет достаточно высокий уровень расходов на оплату за ресурсы, и ряд проблем со сбросами в городскую канализацию (особенно в части кадмия).

2) Второй особенностью предприятия является уникальная по разноплановости технология, ввиду которой различаются условия водоснабжения и водоотведения различных цехов и участков; большая территория завода предусматривает разветвленные ливневые стоки и дренажные воды. Все эти особенности отражаются и на необходимых требованиях к очистке вод раз личного типа, и к устройству внутризаводской канализации.

3) Основные перспективы решения вопросов водоснабжения определяются наличием собственных артезианских скважин, а водоотведения - оптимизацией технологических процессов самого производства, а также внедрением новых схем очистки воды.

Всеми этими аспектами определяется состояние перспектив водопользования завода ОАО «Лепсе», которые и будут рассмотрены далее.

Глава III. Перспективы развития водопользования на

предприятии ОАО «Лепсе»

3.1 Перспективы технологических решений

Загрязнение тяжелыми металлами активных илов очистных сооружений связано с тем, что на гальванических производствах предприятия города проблема очистки гальванических стоков на предприятии полностью не решена. В настоящее время только до 30% солей такого рода отходов полезно расходуются в технологических процессах или утилизируются, остальная часть солей тяжелых металлов поступает через систему городской канализации на очистные сооружения. Совершенствование технологии гальванических производств на ОАО «Лепсе» включает следующие направления:

1. Замена токсичных рецептур электролитов на менее токсичные или внедрение новых рецептур электролитов с пониженным содержанием солей тяжелых металлов. Так замена цианистых электролитов на бесцианистые (а она возможна в процессах кадмирования), применение солей трехвалентного хрома для пассивации цинковых покрытий значительно (примерно на 21%) снизят сбросы вредных веществ в окружающую среду от гальванических производств предприятия.

2. Снижение водопотребления на 25-30% путем реконструкции промывочных устройств и более рационального использования воды (о чем уже было сказано выше, в части внедрения раздельной обработки стоков). Возможность снижения водопотребления подтверждена в ряде проектов реконструкции гальванических производств цехов. Пока при этом не предусматривается организация бессточной технологии, хотя определенные перспективы имеются, и это изложено в п. 3.3. далее, где речь идет о водоотведении.

3. Замена морально устаревшего оборудования обезжиривания поверхностей перед нанесением на них покрытий. Это продлит срок службы растворов в основных ваннах в 1.3-1.4 раза, то есть обеспечит экономию воды. Но одновременно достигается экономия и многих реактивов в 1,2-1,7 раза, за исключением разве что тех, которые применяются для регулирования рН (по ним расход останется практически прежним). Экономия электроэнергии в может быть достигнута 1.3-1.4 раза (за счет снижения потерь на окисление примесей).