Системы управления качеством окружающей среды

На обувной фабрике № 1 используют два метода биохимической очистки: при доступе кислорода (аэробный) и в отсутствие кислорода (анаэробный). Наиболее универсален и широко распространен аэробный метод, обеспечивающий более высокую скорость процесса и позволяющий достигнуть максимальной деструкции и обезвреживания примесей. Анаэробный метод применяется как первая ступень биохимической очистки сточных вод с высокой концентрацией органических веществ. Уменьшение их концентрации в 10--20 раз на первой ступени создает благоприятные условия для последующей аэробной очистки.

Биохимическую очистку производственных (а также бытовых) сточных вод производят на полях фильтрации (специально подготовленные земельные участки), в биологических прудах (каскады искусственных водоемов), биологических фильтрах (биофильтрах) и аэротенках. Наиболее распространены и перспективны биофильтры и аэротенки.

Рис. 4. Схема биофильтра с вращающимся разбрызгивателем:

1 - насадка; 2 - подача сточных вод на очистку; 3 - вращающийся разбрызгиватель; 4 - выпуск очищенных сточных вод; 5 - перфорированное днище.

Биофильтры (рис. 4) - железобетонные резервуары с перфорированным днищем, заполненные насадкой и заселенные микроорганизмами, которые образуют на поверхности насадки так называемую биологическую пленку. Сточные воды подаются в аппарат через распределительное устройство (например, вращающийся разбрызгиватель), обеспечивающее равномерное орошение насадки, фильтруются через насадку, контактируя с биопленкой на ее поверхности. Биофильтры работают при режиме идеального вытеснения по очищаемой воде. В высокозагруженных биофильтрах и в аэрофильтрах очищаемая вода многократно циркулирует через реактор. Применяется искусственная аэрация с помощью вентиляторов. В качестве насадки используются пористые и прочные материалы: шлаки, щебень, галька, кокс, керамзит, блоки из пластмасс. Биофильтры имеют круглое сечение диаметром от 6 до 30 м и соответственно производительность от 1000 до 40000 м³/сут очищаемых стоков. Эффективность действия биофильтра зависит от его нагрузки по БПК, высоты насадки, его гранулометрического состава, равномерности распределения сточных вод и воздуха в слое насадки и т.п. Обычно остаточный БПК после биофильтров составляет 10-25 г/м³ (при БПК перед очисткой 150-1500 г/м).

На рис. 5 приведена схема установки биофильтра с рециркуляцией сточных вод. Рециркуляция необходима для более интенсивного вымывания отработанной пленки (продуктов разложения) с поверхности насадки фильтра.

Рис. 5. Схема установки биофильтра с рециркуляцией сточных вод.

1 - сточные воды на очистку; 2 - первичный отстойник; 3 -- насосы; 4 -- биофильтр; 5 -- рециркуляция сточных вод; 6 - очищенные сточные воды; 7 -- вторичный отстойник.

Рис. 6. Схема двухступенчатой очистки сточных вод в аэротенках: 1 - сточные воды на очистку; 2 - аэротенк-смеситель; 3 - отстойник; 4- аэротенки-реакторы; 5- очищенные сточные воды; 6 - активный ил второй ступени; активный ил первой ступени; 8 - избыточный активный ил.

Наиболее удобными в эксплуатации, сравнительно легко управляемыми сооружениями биохимической очистки служат аэротенки. Это - железобетонные резервуары (длина 30-100 м, ширина 3-10 м, высота 3-4 м), в которые непременно подается воздух. Для диспергирования воздуха служат различные устройства - перфорированные пластины, трубки, форсунки, аэраторы со съемными диффузорами из пористого пластика и др. Перемешивание фаз достигается при помощи мешалок, а также различным направлением движения и разными местами ввода потоков жидкости. Источником биохимического окисления в аэротенке служит активный ил, т.е. скопление аэробных бактерий в виде хлопьев, образующихся ори смешении культуры бактерий с очищаемой сточной водой. Активный ил сохраняется в аппарате во взвешенном состоянии. Интенсивная продувка сточных вод воздухом создает благоприятные условия для развития большого количества бактерий, образующих хлопья ила, которые адсорбируют растворенные и коллоидные примести разлагают их. Установки биохимической очистки обычно состоят из ряда соединенных между собой аэротенков, а также из смесителей, отстойников и других аппаратов, обеспечивающих процессы очистки, циркуляции реагентов и регенерации активного ила.

Современные установки двухступенчатой биохимической очистки сточных вод в аэротенках (рис. 6) имеют суточную производительность по сточной воде в десятки и сотни кубических метров и обеспечивают высокую степень очистки по ВПК. Так, при двухступенчатой очистке в аэротенках стоков производства синтетических спиртов ВПК снижается с 800 до 15 г/м³, производства фенола и ацетона - с 450 до 10 синтетического каучука - с 430 до 20, нефтеперерабатывающих заводов -с 600 до 20г/м³.

Биологическая очистка сточных вод получила большое распространение на рассматриваемой нами обувной фабрике № 1 благодаря практически полному обезвреживанию многих органических соединений, в том числе токсичных, простому аппаратурному оформлению, сравнительно небольшим эксплуатационным расходам. Недостаток метода - малая скорость биологических окислительных процессов, для завершения которых необходимы большие объемы очистных сооружений, окислительная мощность аэротенков не превышает 1 кг/ (м³* сут). Для интенсификации биологической очистки начали применять аэрирование сточных вод кислородом в герметически закрытых аэротенках (окситенках), окислительная мощность которых составляет до 5 кг/ (м³ * сут).

При биологической очистке происходит непрерывный прирост биологической массы - активного ила. Избыточный активный ил, а также осадки из отстойников подают в уплотнители, а затем на обезвреживание и сушку. Высушенные осадки и активный ил после обезвреживания химическими, термическими или радиационными методами используются как ценные органоминеральные удобрения и как кормовой концентрат для сельскохозяйственных животных.

Производственные сточные воды предприятий кожевенно-обувной промышленности имеют высокое содержание органических загрязнений, некоторые из которых токсичны для микроорганизмов активных илов. Например, сточные воды первичной обработки шерсти, расход которых 1000-5000 м³/cyт, содержат частицы грунта, семена растений, шерстный жир, калиевые соли масляной, стеариновой, муравьиной кислот, соли аммония, железа, кальция. Шерстный жир является смесью сложных эфиров вторичных спиртов и жирных кислот, холестерина и т. д. В сточных водах содержится до 200-600 м²/л СПАВ (сульфонаты и сульфонолы НП-3), которые являются весьма токсичными веществами для активных илов. В соответствии с нормативными материалами на биологическую очистку должны поступать воды, содержащие 20-- 50 мг/л СПАВ. Поэтому для предприятий легкой промышленности очень важен правильный выбор схемы очистки.

Аэрация, ускоряющая процесс окисления при очистке сточных вод, в одноступенчатой установке длится 130 ч, а в двухступенчатой установке - 36 ч. Двухступенчатая очистка является наиболее рациональной и рентабельной с точки зрения энергетических и капитальных затрат.

Переработка активных илов заключается в разделении их на две фазы. Процесс разделения подчиняется закономерностям стесненного осаждения концентрированных суспензий.

Активный ил подвергается минерализации в течение 15--16 сут в результате аэробной стабилизации. Полученные осадки используются в качестве удобрений. Такая схема вполне пригодна для очистки кожевенных заводов, а также производств валяной обуви, технических войлоков, головных уборов.

Применение кислорода для биологической очистки интенсифицирует процесс в 2-3 раза, однако требует дополнительных затрат на получение кислорода. Использование кислорода дает значительный эффект и на вспомогательных операциях; при стабилизации осадков и получении озона для дезинфекции сточных вод.

При использовании кислорода уменьшаются прирост активного ила и расходы на его обработку; энергозатраты на очистку сточных вод снижаются в 1,7-1,3 раза. Активный ил, полученный при использовании кислорода, лучше обезвреживается на вакуум-фильтрах и центрифугах, поэтому производительность фильтрующей аппаратуры возрастает в 1,5-2 раза при меньшей конечной влажности осадка.

Имеется положительный опыт эксплуатации аппаратов для биологической очистки сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности с применением кислорода. См.: Подосенова Е.В. Технические средства защиты окружающей среды. - М.: Машиностроение, 1980. Стр. 87. Длительность аэрации примерно 3 ч. Производительность установки 40 м³/cyт. Учитывая, что сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности подобны сточным водам картонного производства, можно предположить, что этот метод может быть пригоден для очистных сооружений предприятий по производству картона и искусственной кожи.

Рядом проектных организаций РФ выполнены типовые проекты биологических очистных сооружений производительностью 0,9-- 280 тыс. м³/cyт, диаметрами основных аппаратов 3-24 м, высотой 5-б м. Годовой экономический эффект от внедрения одной типовой установки производительностью 50 тыс. м³/cyт составляет 113 тыс. руб.

Для кожевенно-обувной промышленности биологическая очистка очень перспективна, так как после водных технологических процессов получаются концентрированные сточные воды, а активный ил может быть использован в качестве кормовой добавки в рационе животных.

Большинство специалистов фабрики, многие исследователи считают, что биологическая очистка сточных вод еще не исчерпала своих возможностей. Продолжается развитие этого метода в нескольких направлениях:

· раскрытие механизма биохимической деструкции компонентов;

· определение параметров процесса применительно к конкретным сточным водам;

· создание новых типов очистных сооружений и аэрационного оборудования;

· повышение биохимической активности микроорганизмов активного ила.

В связи с этим предлагается в состав активного ила включить представителей семейства рясковых, а в частности использовать ряску малую. Как показывают исследования, проведенные на базе кафедры растениеводства КГАУ г. Краснодара, быстрая скорость размножения и простота строения позволяют использовать этот вид простейших для промышленной очистки сточных вод более интенсивно, чем обычный активный ил. См.: Цаценко Л.В., Малюга Н.Г. Чувствительность различных тестов на загрязнение воды тяжелыми металлами и пестицидами с использованием ряски малой Lemma minor L. // Экология. - 1998. - № 5. - С. 407.

3.3 Оценка эффективности предложения

Эффективность связана с внедрением мероприятий, направленных на улучшение работы очистных сооружений и установок, снижение затрат на различные налоги и платежи за выбросы, и повышение качества окружающей среды. Поэтому эффективность от внедрения нового активного ила с применением ряски малой может быть выражена следующим показателем:

Э=(S1-S2)* P2,

где

Э- экономическая эффективность от внедрения мероприятия

S1 - себестоимость производства предшествующего года (1998), тыс. руб.

S2 - себестоимость производства отчетного года (1999), тыс. руб.

P2 - прибыль отчетного (1999) года, тыс. руб.

Э=(98403,2-95560,9)*1629= 4630106,7 тыс. руб.

Заключение

Экономическое могущество нашего государства, достойная жизнь людей во многом зависят от рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды. В государственном бюджете России предусматриваются все возрастающие ассигнования на охрану природной среды.

Но для решения проблем управления качеством окружающей среды необходим комплексный подход, когда необходимость этого управления поймут все участники: от простых работников предприятия до администрации и правительства.

Научные подходы здесь играют все более заметную роль. Так, в нашем примере, для достижения высоких технологических и экономических эффектов при очистке сточных вод необходимо, чтобы установка работала в оптимальных режимах при оптимальных конструктивных параметрах. Особое место на сегодняшний день занимают вопросы оптимизации в нестационарных условиях, так как работа очистных сооружений в большей мере характеризуется непостоянством параметров на их входе. Это перспективные направления работы исследователей по проблеме очистки вод. В нашей работе мы предложили мероприятие по замене в биологической системе активного ила на более совершенный вид очистки - ряску малую. Оценили эффективность предложения.

Но кроме проблем очистки сточных вод на предприятиях кожевенно-обувной промышленности существуют проблема безотходных производств, проблемы очистки газовых выбросов, аппаратурного оформления процессов улавливания пыли, паров растворителей и т. д. Специалисты утверждают, что важным этапом в охране природы является использование малоотходных или безотходных технологий. Это может быть достигнуто за счет создания территориально-производственных комплексов, где отходы одного предприятия будут использованы в качестве сырья другими предприятиями.

Но в одной работе невозможно охватить весь спектр вопросов, касающихся сохранения качества воды, атмосферы, земли и т.д. вокруг промышленного предприятия кожевенно-обувной промышленности, также внедрению безотходных технологий. Поэтому все эти вопросы можно отнести к перспективным направлениям деятельности экологов и специалистов, несущих непосредственную ответственность за качество окружающей среды.

Список использованных источников

Голуб А.А., Струкова Е.Б. Экономика природопользования. - М.: Аспект Пресс, 1995. - 188 с.

Грейсон Дж.К. мл., О'Делл К.. Американский менеджмент на пороге XXI века. - М.: Экономика, 1991. - 319 с.

Палицкий А.Я., Дейч М.М. Изготовление обуви по индивидуальным заказам. - М.: Легпромиздат, 1990. - 256 с.

Подосенова Е.В. Технические средства защиты окружающей среды. - М.: Машиностроение, 1980. - 144 с.

Цаценко Л.В., Малюга Н.Г. Чувствительность различных тестов на загрязнение воды тяжелыми металлами и пестицидами с использованием ряски малой Lemma minor L. // Экология. - 1998. - № 5.

Чесунов В.М., Захарова А.А. Очистка и рекуперация отходов в кожевенно-обувной промышленности. - М.: Легпромиздат, 1987. - 64 с.

Эффективность юридической ответственности в охране окружающей среды. - М.: Наука, 1998. - 224 с.