Влияние производственного кооператива "Вологодский молочный комбинат" на окружающую среду

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ВЛИЯНИЕ МОЛОЧНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

1.1 Загрязнение атмосферы

1.2 Воздействие на гидросферу

1.3 Отходы производства

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Материалы исследования

2.2 Методы исследования

3. ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРОДА ВОЛОГДЫ И ВОЛОГОДСКОГО РАЙОНА

4. АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО КООПЕРАТИВА «ВОЛОГОДСКИЙ МОЛОЧНЫЙ КОМБИНАТ» НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ГОРОДА ВОЛОГДЫ

4.1 Характеристика производства ПК «Вологодский молочный комбинат»

4.2 Загрязнение воздушного бассейна

4.3 Воздействие на поверхностные воды, на примере реки Тошня

4.4 Утилизация и размещение отходов

4.5 Предложения по проведению природоохранных мероприятий

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

молочный промышленность гидрохимический микробиологический

В современных условиях перехода к рыночной экономике, ускоренной урбанизации и уменьшении сельскохозяйственного производства на территории России, большую актуальность приобретают оценки изменения структуры, географии размещения, объемов промышленного производства в целом и особенно пищевой промышленности, призванной обеспечивать население продуктами питания. Важно своевременно оценить возможные негативные экологические последствия современного развития пищевой промышленности, влияния ее сточных сбросов, выбросов в атмосферу и отходов на окружающую среду и здоровье населения, возможность техногенных рисков для жизни людей.

Для молочной промышленности в XXI веке экологические проблемы приобретают особую актуальность в связи с истощением ресурсов и необходимостью сохранения окружающей среды. Особое внимание стоит обратить на то, что молочная отрасль относится к наиболее водоемким, а значит, характеризуется образованием большого объема сточных вод (4,8 м³ на тонну молока). Практически все предприятия отрасли, не имея локальных очистных сооружений, сбрасывают сточные воды в городскую сеть водоотведения с последующей очисткой их на городских очистных сооружениях [1;2].

Таким образом, с учетом вышесказанного следует говорить о том, что актуальность тематики воздействия молочной промышленности на окружающую среду не вызывает сомнения.

Цель исследования - проанализировать влияния производственного кооператива «Вологодский молочный комбинат» на окружающую среду города Вологды.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить геоэкологическую характеристику города Вологды и Вологодской района.

2. Собрать и обработать данные гидрохимических и микробиологических наблюдений реки Тошня.

3. Проанализировать воздействие ПК «Вологодский молочный комбинат» на окружающую среду города Вологды.

4. Разработать мероприятия по снижению негативного воздействия на окружающую среду.

Объект исследования - производственный кооператив «Вологодский молочный комбинат».

Предмет исследования - загрязняющие вещества в атмосферном воздухе (взвешенные вещества, формальдегид, бенз(а)пирен), в водных объектах (аммоний-ион, железо, фосфаты), а также промышленные отходы.

1 ВЛИЯНИЕ МОЛОЧНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

1.1 Загрязнение атмосферы

Одним из важнейших компонентов среды обитания является атмосферный воздух. Загрязнение воздуха создается деятельностью промышленных предприятий, электростанций, автомобилей, которые выбрасывают в атмосферу сотни тонн вредных веществ.

Главными источниками загрязнения атмосферы являются химическое производство, тепловые электростанции и теплоцентрали, сжигающие органическое топливо, автотранспорт, черная и цветная металлургия, машиностроение, добыча и переработка минерального сырья [3].

Источники загрязнения атмосферы подразделяются на естественные и антропогенные. Естественные источники возникают в результате природных процессов: вулканические извержения, пылевые бури, лесные пожары.

Антропогенными источниками загрязнения атмосферы является хозяйственная деятельность. К ним следует отнести:

1. Сжигание горючих ископаемых;

2. Работа ТЭС, когда при сжигании угля в результате выделения сернистого газа и мазута образуются кислотные дожди;

3. Выхлопы турбореактивных самолетов с оксидами азота и газообразными фторуглеводородами из аэрозолей;

4. Производственная деятельность;

6. Выбросы предприятиями различных газов;

8. Сжигание топлива в котлах и двигателях транспортных средств;

9. Вентиляционные выбросы [4].

В зависимости от масштабов распространения выделяют различные типы загрязнения атмосферы: местное, региональное и глобальное.

Местное загрязнение характеризуется повышенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (например: город, промышленный район, сельскохозяйственная зона).

Региональные загрязнения - многочисленная группа прогнозов для отдельных стран, чаще всего это анализ вероятностных последствий воздействия промышленного или иного объекта на окружающую среду. А глобальное загрязнение связано с изменением состояния атмосферы в целом.

В настоящее время насчитывается более 500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу.

Однако именно концентрации главных загрязнителей (диоксид серы, диоксид азота, диоксид углерода) наиболее часто превышают допустимые уровни во многих городах России [5]. В таблице 1 представлены источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Таблица 1 - Источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

Примеси	Основные источники	Средняя фактическая мг/м3
	Естественные	Антропогенные
Пыль	Вулканические извержения, пылевые бури, лесные пожары	Сжигание топлива в промышленных и бытовых условиях	В городах 0,04 - 0,4
Диоксид серы	Вулканические извержения, окисление серы и сульфатов, рассеянных в море	Сжигание топлива в промышленных и бытовых установках	В городах до 1,0
Оксиды азота	Лесные пожары	Промышленность, автотранспорт, теплоэлектростанции	В районах с развитой промышленностью до 0,2
Оксиды углерода	Лесные пожары, природный метан	Автотранспорт, испарение нефтепродуктов	В районах с развитой промышленностью до 0,3
Летучие углеводороды	Лесные пожары, природный метан	Автотранспорт, испарение нефтепродуктов	В районах с развитой промышленностью до 0,3
Полициклические ароматические углеводороды	-	Автотранспорт, химические и нефтеперерабатывающие заводы	В районах с развитой промышленностью до 0,01

Степень загрязнения воздуха оценивается по двум основным классам веществ: канцерогенным и неканцерогенным веществам.

Канцерогенные вещества в атмосферном воздухе:

1. Бенз(а)пирен - это вещество одно из наиболее сильных канцерогенов, обладает мутагенным действием [4].

Бенз(а)пирен поступает в воздушный бассейн при сжигании топлива (мазут, бензин, уголь), с выбросами алюминиевых, сталеплавильных, нефтеперерабатывающих производств. Среднесуточная предельно допустимая концентрация бенз(а)пирена в атмосферном воздухе населенных мест (далее ПДК с.с.) составляет 0,01мг/100м³ [7].

2. Формальдегид - бесцветный газ с резким запахом. Это вещество токсично. В воздухе многих городов России среднегодовые концентрации формальдегида находятся в пределах нормы. Среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДКс.с.) = 0,01 мг/мі [7].

Неканцерогенные вещества в атмосферном воздухе:

1. Взвешенные вещества - высокие концентрации взвешенных веществ регистрируются в городах с глиноземным производством и цементными заводами, металлургическим производством и в населенных пунктах, где в качестве топлива используется уголь. Среднесуточная предельно допустимая концентрация взвешенных веществ (ПДКс.с.) составляет 0,15 мг/м³ [8].

2. Диоксид азота - пары имеют бурый цвет и удушливый запах [5]. Это вещество разрушающе действует на легкие, в тяжелых случаях вызывает отек, понижает кровяное давление. Основными источниками выбросов являются автомобильный транспорт, а также металлургическая и химическая промышленность. Среднесуточная предельно допустимая концентрация диоксида азота (ПДКс.с.) составляет 0,04 мг/м³ [7].

3. Диоксид серы - бесцветный газ с резким запахом, один из главных загрязнителей атмосферы [5]. Это вещество раздражает слизистые оболочки, дыхательные пути [8]. Основные источники загрязнения диоксидом серы: 72 % - от тепловых электростанций (ТЭС), 8 % - от транспорта, 20 % - от сжигания топлива в промышленности. Среднесуточная предельно допустимая концентрация диоксида серы (ПДКс.с.) составляет 0,05 мг/м³ [7].

4. Оксид углерода или «угарный газ» - широко распространенный загрязнитель воздуха, содержащийся в дымовых газах любых установок сжигания органического топлива, в том числе в выхлопных газах с двигателями внутреннего сгорания. Особенность воздействия оксида углерода заключается в том, что попадая в организм, угарный газ действует как яд: он изолирует железо в гемоглобине, препятствуя переносу кислорода [5]. Среднесуточная предельно допустимая концентрация оксида углерода (ПДКс.с.) составляет 3 мг/м³.

5. Сероводород - соединение серы с водородом; это бесцветный газ, с неприятным запахом [7]. Сероводород ядовит. Токсичность сероводорода проявляется в его раздражающем действии на слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей, угнетении тканевых дыхательных ферментов. Среднесуточная предельно допустимая концентрация сероводорода (ПДКс.с.) составляет 0,008 мг/м³ [16].

6. Сероуглерод - соединение серы с углеродом. Это вещество ядовито. Сероуглерод легко проникает в кровь через дыхательные пути и кожу. Острые отравления появляются при концентрациях сероуглерода в воздухе от 1 мг/л и выше. Отравления обусловлены его действием на центральную нервную систему, сосуды, обменные процессы. Среднесуточная предельно допустимая концентрация сероуглерода (ПДКс.с.) составляет 0,008 мг/м³ [7].

7. Аммиак - химическое соединение азота с водородом. Это бесцветный газ с резким удушливым запахом. Аммиак ядовит, он сильно раздражает слизистые оболочки. Острое отравление аммиаком вызывает поражения глаз и дыхательных путей, одышку, воспаление легких [8]. Среднесуточная предельно допустимая концентрация аммиака (ПДКс.с.) составляет 0,04 мг/м³ [7].

8. Фенолы - пары фенола раздражают слизистые оболочки дыхательных путей и глаз, при попадании на кожу фенол вызывает ожог [8]. Концентрации фенола превышают среднесуточную предельную концентрацию фенола (ПДК с.с. = 0,003 мкг/м³) в городах с металлургическим производством [7].

Источники загрязнения атмосферы могут быть классифицированы:

1. По назначению:

а) технологические, содержащие газы после установок улавливания (рекуперации, абсорбции);

б) вентиляционные выбросы (местные отсосы, вытяжки).

2. По месту расположения:

а) незатененные или высокие (высокие трубы, удаляющие загрязнения на высоту, превышающие высоту здания в 2,5 и более раз);

б) затененные или низкие, то есть расположенные на высоте, в 2,5 раза меньше высоты здания;

в) наземные - находящиеся у земной поверхности (открытое технологическое оборудование, проливы, колодцы производственной канализации).

3. По геометрической форме:

а) точечные (трубы, шахты, вентиляторы);

б) линейные (аэрационные фонари, открытые окна, факелы).

4. По режиму работы: непрерывного и периодического действия, залповые и мгновенные. Залповые выбросы возможны при авариях, сжигании быстрогорящих отходов производства. При мгновенных выбросах загрязнения выбрасываются в доли секунды и часто на значительную высоту - это возможно при взрывных работах и авариях.

5. По дальности распространения:

а) внутриплощадные, то есть создающие высокие концентрации только на территории промышленной площадки, а в жилых районах не дающие ощутимых загрязнений (для таких выбросов характерна санитарно-защитная зона);

б) внеплощадные, когда выбрасываемые загрязнения способны создавать высокие концентрации (порядка 1 ПДК для воздуха населенных пунктов) на территории жилой зоны [10].

При наличии взвешенных веществ образуются аэрозоли, которые принято делить на три класса:

1. Пыль - полидисперсные системы твёрдых взвешенных частиц размером от 5 до 100 мкм. Пылью называют непосредственно твёрдые взвешенные частицы  (гель или аэрогель).

2. Дым - аэрозоли, образующиеся при горении. Содержатся в выбросах электропечей, электросварочных участков. Их размеры от 0,1 до 5 мкм.

3. Туман - скопление воды в воздухе, образованное мельчайшими частичками водяного пара [11].

Вредные вещества в соответствии с ГОСТ 12.1.007 «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» подразделяются на четыре класса опасности:

1 - вещества чрезвычайно опасные (ванадий и его соединения, оксид кадмия, карбонил никеля, озон, ртуть, свинец и его соединения);

2 - вещества высоко опасные (оксиды азота, дихлорэтан, карбофос, марганец, медь, серная и соляная кислоты, сероводород, сероуглерод, формальдегид, фтористый водород, хлор, растворы едких щелочей);

3 - вещества умеренно опасные (камфара, капролактам, ксилол, нитрофоска, сернистый ангидрид, спирт метиловый, толуол, фенол, фурфурол);

4 - вещества малоопасные (аммиак, ацетон, бензин, керосин, скипидар, спирт этиловый, оксид углерода, уайт-спирит, известняк, магнезит) [12].

К физическим и химическим способам очистки выбросов загрязняющих веществ в атмосферу относятся:

Химический способ - это обезвреживание выбросов путем перевода токсичных примесей, содержащихся в газовом потоке в менее токсичные или даже безвредные вещества;

Поглощение вредных газов и частиц абсорбентом. Обычно газы поглощаются жидкостью, большей частью водой или соответствующими растворами. Для этого используют прогонку через пылеуловитель, действующий по принципу мокрой очистки, или применяют распыление воды на мелкие капли в скрубберах, где вода, распыляясь на капли и, осаждаясь, поглощает газы;

Очистка газов адсорбентами - телами с большой внутренней или наружной поверхностью. К ним относятся различные марки активных углей, силикагель, алюмогель. Принцип очистки - молекулярное притяжение молекул газообразных веществ к внутренней или внешней поверхности адсорбента при принудительной прогонке загрязненного газа через адсорбент. Иногда совмещают адсорбцию с абсорбцией. Это повышает эффективность очистки;

Для очистки газового потока применяются окислительные процессы, а также процессы каталитического превращения;

Электрофильтры применяются для очистки от пыли. Они представляют собой полую камеру, внутри которой расположены системы электродов. Электрическим полем притягиваются мелкие частицы пыли и сажи, а также ионы, загрязняющего вещества [13].

Н.Ф. Тищенко для анализа влияния предприятий молочной промышленности на атмосферный воздух предлагает оценивать основные источники загрязнения молочных предприятий [14].

Инвентаризация источников выбросов предприятий молочной промышленности позволяет выявить основные технологические процессы и оборудование, вызывающие загрязнение воздушной среды, которые представлены в таблице 2 [14].

Таблица 2 - Основные источники выбросов вредных веществ от основного и вспомогательного производств предприятия

Производство, цех, отделение, оборудование	Объем выброса, куб. м/час	Температура,єС	Загрязняющее вещество (отход)
Сушильные установки	2 - 100	70 - 85	Пыль сухих паров
Дозаторы сыпучих материалов	-	70 - 85	Пыль сухих паров
Механическое оборудование	0,5 - 15	18 - 25	Пыль металлическая, пыль абразивная
Котельная	5 - 100	130 - 300	Оксиды азота, диоксид серы, оксид углерода, твердые частицы
Мойка тары и оборудования	-	30 - 60	Тары щелочи, кислот, пыль моющих средств

Основными источниками загрязнения воздуха от предприятий молочной промышленности являются:

производство сухого цельного и обезжиренного молока;

сыродельный цех (парафинеры, коптильни колбасного сыра);

паросиловое оборудование (котельная);

использование автотранспортных средств [14].

При нормировании выбросов в атмосферу используются общепринятые методики. Согласно ст. 69 ФЗ-7 от 10.01.2002 «Об охране окружающей среды», государство ведет статистический учет всех объектов, загрязняющих окружающую среду, а также данных об их воздействии. Все предприятия молочной промышленности должны осуществлять систему контроля загрязнений, и вести статистический отчет по форме № 2 - тп (воздух). Основными направлениями защиты атмосферного воздуха от выбросов на предприятиях молочной промышленности являются:

разработка и внедрение мероприятий по снижению концентрации выбросов до величин, не превышающих предельно допустимой концентрации;

очистка вентиляционного воздуха и газов перед выбросом в атмосферу;

использование энергосберегающих технологий [15].

Е.И. Сызенко предлагает использовать методы очистки выбросов для предприятий молочной промышленности (таблица 3) [16].

Таблица 3 - Методы очистки выбросов для предприятий молочной промышленности

Цех, производство	Краткая характеристика выбросов	Рекомендуемые методы и аппараты очистки
Производство сухого молока	Пыль сухих продуктов	Циклоны, рукавные фильтры
Котельные	Зола	Циклоны
Производство казеина	Пыль казеина	Рукавные фильтры

Совершенствование процесса улавливания молочной пыли при сушке молочных продуктов является важным фактором внедрения безотходной технологии на промышленном предприятии.

Сочетание различных методов очистки выбросов от загрязнений позволяет достигать значительной эффективности по уменьшению загрязнения атмосферного воздуха.

1.2 Воздействие на гидросферу

Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, делая воду водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения.

Основными источниками загрязнения и засорения водоемов являются недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых, воды шахт и рудников, сбросы водного и железнодорожного транспорта, отходы первичной обработки льна, пестициды.

Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды. Они проявляются в изменении химического состава воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов [8].

Загрязнение поверхностных и подземных вод подразделяются на группы:

механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное, в основном, поверхностным видам загрязнений;

химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;

бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;

радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных и подземных водах;

тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных электростанций.

Видами загрязнения гидросферы принято считать:

Кислотные дожди - все виды метеорологических осадков - дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, при которых наблюдается понижение pH дождевых осадков из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами, обычно оксидами серы иоксидами азота.

Атмосферные и талые воды переносят с собой массы веществ с городских улиц и промышленных предприятий - отходы, нефтепродукты, кислотосодержащие вещества, фенолы и другие загрязняющие вещества.

Городские сточные воды: включают преимущественно загрязняющие вещества, содержащие фекалии, моющие средства, микроорганизмы, в том числе и патогенные.

Сточные воды промышленности: наиболее активно потребляют и загрязняют воду черная металлургия, химическая, лесохимическая, нефтеперерабатывающая, энергетическая и другие виды промышленности.

Сточные воды пригородов, содержащие смытые в процессе эрозии частицы почвы, удобрения, пестициды, отходы жизнедеятельности сельскохозяйственных животных, бактерии и многое другое [11].

Поверхностный сток с городских территорий считается одним из наиболее значительных источников загрязнения водных объектов. Талые и ливневые сточные воды с территорий городов, промышленных площадок, содержат биогенные элементы, пестициды, нефтепродукты, тяжелые металлы, органические соединения, взвешенные вещества и другие загрязняющие вещества. Причина загрязнения водоемов - неэффективные и устаревшие очистные сооружения.

В России основными загрязнителями гидросферы являются чёрная и цветная металлургия, нефтедобывающая, нефтеперерабатывающая, химическая, целлюлозно-бумажная, лёгкая промышленность, жилищно-коммунальное хозяйство, морской, особенно нефтеналивной, и речной транспорт, тепловые и атомные электростанции [8].

Запрещается сброс в водные объекты:

а) сточных вод, содержащих вещества или продукты трансформации веществ в воде, для которых не установлены ПДК, а также вещества, для которых отсутствуют методы аналитического контроля;

б) сточных вод, которые могут быть устранены путем организации бессточного производства, рациональной технологии, максимального использования в системах оборотного и повторного водоснабжения после соответствующей очистки и обеззараживания в промышленности, городском хозяйстве и для орошения в сельском хозяйстве;

в) неочищенных или недостаточно очищенных производственных, хозяйственно-бытовых сточных вод и поверхностных стоков с территорий промышленных площадок и населенных пунктов;

г) сточных вод, содержащих возбудителей инфекционных заболеваний. Сточные воды, опасные в эпидемическом отношении, могут сбрасываться в водные объекты только после соответствующей очистки и обеззараживания;

д) допускать в водные объекты утечки от нефтяной промышленности, а также сброс отхода, неочищенных сточных, подсланевых, балластных вод и утечки других веществ с плавучих средств водного транспорта [17].

Место выпуска сточных вод должно быть расположено ниже по течению реки от границы населенного пункта и всех мест водопользования населения с учетом возможности обратного течения при нагонных ветрах. Место выпуска сточных вод в непроточные и малопроточные водоемы (озера, водохранилища и др.) должно определяться с учетом санитарных, метеорологических и гидрологических условий с целью исключения отрицательного влияния выпуска сточных вод на водопользование населения.

Существуют следующие способы отчистки сточных вод:

1. Механическая очистка. Используется для удаления из сточных вод взвешенных веществ (песок, глинистые частицы, волокна). В основе механической очистки лежат четыре процесса:

- Процеживание реализуют в решетках и волокноуловителях. Применяют для удаления из сточных вод крупных и волокнистых включений (сточные воды целлюлозно-бумажной и текстильной промышленности).

- Отстаивание основано на свободном оседании примесей с плотностью большей плотности воды или всплытии примесей с плотность меньшей плотности воды. Процесс реализуется в песколовках, отстойниках, жироуловителях. Песколовки используют для очистки сточных вод от частиц металла и песка размером более 250 мкм.

- Отстойники используют для очистки сточных вод от более мелких взвешенных частиц или жировых веществ, нефтепродуктов. Очистка сточных вод в поле действия центробежных сил осуществляется в гидроциклонах и центрифугах.

- Фильтрование используют для очистки сточных вод от тонкодисперсных примесей с малой их концентрацией. В основном используется два типа фильтров: зернистые - в качестве фильтроматериала применяют кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, сульфоуголь и другие материалы; тканевые - фильтровальные перегородки изготавливаются из хлопчатобумажных, шерстяных, керамических материалов.

2. Физико-химические методы очистки применяются для удаления из сточных вод растворимых примесей, а в ряде случаев - для удаления взвешенных веществ. К выше перечисленным методам относятся:

а) Флотация: заключается в обволакивании частиц примесей (маслопродуктов, мелкодисперсных взвесей) мелкими пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду, и поднятии их на поверхность, где образуется слой пены.

б) Коагуляция - физико-химический процесс укрупнения мельчайших коллоидных и дисперсных частиц под действием сил молекулярного притяжения. В качестве коагулянтов применяют сульфат алюминия, хлорид железа.

в) Реагентный метод заключается в том, что обработка сточных вод проводится химическими веществами - реагентами, которые, вступая в химическую реакцию с растворенными токсичными примесями, образуют нетоксичные или нерастворимые осадки.

г) Нейтрализация - разновидность реагентного метода, предназначена для снижения концентрации свободных Н⁺ или ОН^- ионов до установленных значений, соответствующих рН = 6,5 - 8,5. Нейтрализация кислых сточных вод осуществляется добавлением растворимых щелочей NaOH, Ca(OH)₂, Mg(OH)₂, а щелочных - добавлением кислот (соляной, серной).

д) Экстракция основана на перераспределении примесей сточных вод в смеси двух взаимонерастворимых жидкостей (сточной воды и органической жидкости). Используется для выделения фенолов, жирных кислот, цветных металлов - меди, никеля, цинка, кадмия и других тяжелых металлов.

е) Ионообменная очистка заключается в пропускании сточной воды через ионообменные смолы, которые содержат подвижные и способные к обмену ионы - катионы (чаще Н⁺) или анионы (чаще ОН-) [6].

3. Биологическая очистка - очистка сточных вод основана на способности микроорганизмов использовать растворенные и коллоидные органические и некоторые неорганические соединения (H₂S, NH₃, нитриты) в качестве источника питания в процессах своей жизнедеятельности [13].

Биологическую очистку ведут в естественных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды) или в специальных искусственных сооружениях - аэротенках, биофильтрах.

Аэротенки - это открытые резервуары, через которые медленно протекают сточные воды, смешанные с активным илом.

Биофильтр - сооружение, заполненное загрузочным материалом (шлак, щебень, керамзит, гравий и тому подобное), на поверхности которого развивается биологическая пленка из микроорганизмов [13].

Далее рассмотрим особенности загрязнения сточных вод в молочной промышленности.

Молочная промышленность потребляет значительные объемы исходной воды. На предприятиях отрасли вода расходуется:

на технологические нужды (восстановление сухого молока, охлаждение сырья и продуктов в различных теплообменных аппаратах, мойку сыров, технологического оборудования, автомобильных цистерн);

на вспомогательные производства (выработку пара и собственные нужды котельной, охлаждение аммиачных компрессорных установок);

на хозяйственно-бытовые нужды (использование воды для питья, мойки посуды в столовой, мойки помещений).

На предприятиях молочной промышленности вода после использования сбрасывается в канализацию, сточные воды составляют 80 - 90 % от потребляемой предприятием исходной воды [19].

Для снижения уровня водопотребления, водоотведения и, следовательно, объемов сбросов отходов предприятием необходимо широко использовать системы оборотно-повторного водоснабжения, основные из которых приведены в таблице 4 [11].

Таблица 4 - Повторно-оборотные системы водоснабжения предприятий молочной, масло- и сыродельной промышленности

Оборудование и процессы, для которых применяется система	Качество воды	Описание системы, замечания по эксплуатации
Конденсаторы и компрессоры холодильных установок	Вода производственная	Вода охлаждает головки цилиндров аммиачных, воздушных компрессоров, и конденсаторов холодильных установок
Вакуум- выпарные установки	То же	Вода охлаждает конденсаторы паров молока, подохлаждается на вентиляторных градирнях, затем из резервуара насосом вновь в конденсатор вакуумно-выпарной установки.
Пастеризационно-охладительные установки	Вода питьевого качества	Молоко и молочные продукты в секции пастеризации нагреваются горячей водой, которая подается из бойлера. Обработавшая вода возвращается в бойлер
Вакуумно-выпарные установки	Конденсат вакуум-выпарных установок	При сгущении цельного или обезжиренного молока в вакуум-выпарных установках образуется конденсат из смеси греющего пара и вторичных паров молока. В последовательной системе водоснабжения конденсат собирается в резервуар и используется на подпитку систем оборотного водоснабжения

Сточные воды предприятий молочной промышленности можно подразделить на следующие категории:

производственные сильнозагрязненные (после промывки масла, сыра, мойки оборудования, тары, автоцистерн);

производственные малозагрязненные (конденсат вакуум-выпарных установок, последние ополоски процессов мойки);

хозяйственно-бытовые (столовые, санузлы).

Сточные воды содержат большое количество органических соединений, обусловленное потерями сырья и отходами при производстве молочных продуктов. Кроме того, сточные воды содержат неорганические соединения: моющие средства, соединения металлов. Высокая концентрация органических загрязнений характерна для сточных вод, образующихся при производстве сыра, творога, казеина. Это объясняется как особенностями технологии, так и потерей части сыворотки, имеющей высокую загрязненность [19].

Единого, универсального метода очистки сточных вод пока нет, однако есть общие для всех видов сточных вод пищевых предприятий принципы очистки, которые можно разделить на механические, биологические, физико-химические. Кроме того, широкое распространение получили методы обеззараживания сточных вод.

При механических способах для очистки сточных вод от взвешенных веществ применяются: решетки, сита, песколовушки (горизонтальные и вертикальные), отстойники, гидроциклоны, центрифуги.

Попадание жировых веществ на очистные сооружения отрицательно влияет на работу этих сооружений, ухудшает качество очистки сточных вод. Для удаления из сточных вод жиров, масел и других, легко всплывающих на поверхность жировых веществ, применяют жироловушки.

В качестве сооружений биологической очистки сточных вод используют: поля фильтрации, поля орошения, биологические фильтры, аэротенки, шлаковые площадки [13].

Таким образом, для достижения необходимых показателей качества очищенной воды на предприятиях пищевой и перерабатывающей промышленности применяют разнообразные методы очистки сточных вод. В каждом отдельном случае требуется индивидуальный подход к решению вопроса охраны окружающей среды, и прежде всего, следует рассматривать возможность использования сточных вод для удобрительных поливов, а также извлечение питательных веществ для животных, а затем решать вопрос о применении искусственной биологической очистки.

1.3 Отходы производства

Общая масса отходов современного человеческого хозяйства и продуктов техносферы (за исключением кислорода, азота, паров воды) составляет около 140 Гт в год, в том числе 35 Гт (25 %) выбрасывается в атмосферу, 15 Гт (11 %) сбрасывается со сточными водами, 90 Гт (64 %) попадает на поверхность земли и недра, главным образом в виде твердых отходов. В основном это отходы добывающих отраслей, отвалы пустой породы, шлако- и золоотвалы [20].

Только в России на поверхности земли ежегодно складируется до 5 млрд. т вскрышных и отвальных пород, 700 млн. т отвалов обогатительных фабрик, до 1 млрд. т накоплено золы и шлаков энергетики и металлургии, свыше 2 млрд. т токсичных отходов. Многие токсичные отходы являются источником загрязнения окружающей среды, которое в последнее время приобрело глобальный характер. Кроме того, с отходами выбрасывается много полезных компонентов, извлечение которых дешевле, чем добыча из природного сырья.

Таким образом, с одной стороны, многоотходность снижает экономическую эффективность использования природных ресурсов, с другой - наносит ущерб народному хозяйству от загрязнения окружающей среды. Ежегодное образование отходов в России оценивается в 7 млрд. т, из них только 2 млрд. т (28 %) используется вторично, в том числе 80 % вскрышных пород и горной массы, 2 % - в качестве топлива и удобрений, 18 % - как вторичное сырье [3].

Источники промышленных отходов подразделяются на следующие отрасли хозяйства:

1. Открытая добыча полезных ископаемых. Образующаяся вскрышная порода и горная масса с низким содержанием полезных ископаемых, а также шламы и хвосты обогатительных фабрик.

2. Сжигание органических видов топлива. К отходам относятся зола и шлаки, которые направляются в золоотвалы. Ежегодно в России образуется до 50-60 млн. т золошлаковых отходов. Из них используется около 6 % (в Западной Европе 40-60%).

3. Древесные отходы - лесорубочные отходы и отходы переработки леса. Они составляют до 40 % от биомассы осваиваемой лесосеки: сучки, корни, ветки деревьев, подрост. Объем образования древесных отходов в России составляет 55-60 млн. м³/год.

4. Добыча и использование нефтепродуктов (нефтедобывающие и перерабатывающие предприятия, шинные заводы, отработанные смазочно-охлаждающие жидкости в машиностроении). Объем образования нефтешламов в России достигает 0,6 млн. т /год, использование - 50-60 % от образующихся отходов. В развитых странах утилизируется до 90 % отработанных масел [21].

Единой классификации твердых отходов в настоящее время нет. В соответствии с федеральным законом «Об отходах производства и потребления» в РФ разработан и внедрен Федеральный классификационный каталог отходов - перечень видов отходов, систематизированных по совокупности приоритетных признаков: по происхождению отхода, агрегатному состоянию, химическому составу, экологической опасности. Каталог имеет пять уровней классификации: блоки, группы, подгруппы, позиции, субпозиции.

Блоки отходов сформированы по признаку происхождения отходов:

отходы органического природного происхождения;

отходы минерального происхождения;

отходы химического происхождения;

отходы коммунальные (включая бытовые).

В основу выделения групп, подгрупп, позиций и субпозиций положены следующие признаки: происхождение исходного сырья; принадлежность к определенному производству, технологии; химический состав; агрегатное состояние и другие свойства. Наименование вида отхода присваивается с учетом его происхождения и химического состава [20].

Классификация отходов:

а) по происхождению и составу в России отходы делят на 4 группы:

- отходы производства и потребления - остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, которые образовались в процессе производства или потребления, а также товары (продукция), утратившие свои потребительские свойства;

- радиоактивные отходы - не подлежащие дальнейшему использованию материалы и вещества, а также оборудование, изделия, содержание радионуклидов в которых превышает уровни, установленные в соответствии с критериями, установленными Правительством Российской Федерации;

- биологические отходы - трупы животных и птиц, в том числе лабораторных, абортированные и мертворожденные плоды, ветеринарные конфискаты (мясо, рыба, другая продукция животного происхождения), выявленные после ветеринарно-санитарной экспертизы на убойных пунктах, хладобойнях, в рыбоперерабатывающих организациях, рынках, организациях торговли и других объектах, другие отходы, получаемые при переработке пищевого и непищевого сырья животного происхождения;

- отходы лечебно-профилактических учреждений - материалы, вещества, изделия, утратившие частично или полностью свои первоначальные потребительские свойства в ходе осуществления медицинских манипуляций, проводимых при лечении или обследовании людей в медицинских учреждениях [13];

б) по источнику образования:

- производственные, образующиеся при производстве промышленной продукции;

- бытовые, образующиеся в быту;

- отходы лечебно-профилактических учреждений, образующиеся в результате их деятельности.

Твердые бытовые отходы, отходы лечебно-профилактических учреждений и часть производственных отходов относятся к категории отходов потребления. Отходы потребления - изделия и материалы, утратившие полностью или частично потребительские свойства в результате физического или морального износа или жизнедеятельности людей [20].

Отходы производства - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, химических соединений, образовавшихся при производстве продукции и утратившие полностью или частично свои потребительские свойства;

в) по агрегатному состоянию:

- твердые отходы могут быть твердыми, пастообразными (шламы),

- жидкие (отработанные масла, смазочно-охлаждающие жидкости, эмульсии, суспензии);

г) по отраслям промышленности. Образование промышленных отходов происходит на всех стадиях движения сырья и полуфабрикатов: от момента добычи природного ресурса до готового изделия.

д) по наличию опасных свойств: пожароопасность, взрывоопасность, токсичность.

Токсичные отходы - это отходы, содержащие загрязняющие вещества (ЗВ) в количествах, представляющих опасность для здоровья людей и окружающей среды. Они подразделяются на 5 классов опасности по воздействию на окружающую среду:

I класс - чрезвычайно опасные;

II класс - высокоопасные;

III класс - умеренно опасные;

IV класс - малоопасные;

V класс - практически неопасные [21].

Отходы лечебно-профилактических учреждений по степени эпидемиологической, токсикологической и радиационной опасности разделяются на 5 классов:

Класс А, неопасные - отходы, не имеющие контакта с инфекционными больными и биологическими жидкостями пациентов, пищевые отходы учреждений, кроме инфекционных и кожных, а также мебель, инвентарь, не содержащие токсичных веществ.

Класс Б, опасные. Потенциально инфицированные отходы. Патолого-анатомические, операционные, инфекционные отходы.

Класс В, чрезвычайно опасные. Это материалы, контактирующие с особо опасными инфекциями, отходы лабораторий, работающих с микроорганизмами I - IV групп патогенности.

Класс Г, отходы, близкие по составу к промышленным. Химические препараты, просроченные лекарственные средства.

Класс Д, радиоактивные отходы. Все виды отходов, содержащие радионуклиды [9].

На сегодняшний день значительной экологической проблемой является образование и дальнейшие операции с отходами, которые образовались в процессе производства и потребления, а также товары (продукция), утратившие свои потребительские свойства. Данные отходы могут быть реально или потенциально использованы в других (отличных от источника образования) отраслях деятельности человека или в ходе регистрации. В этом главное принципиальное отличие в путях обращения с отходами. Отходы, которые нельзя использовать вторично, и они вредны как для человека и окружающей среды в целом должны быть нейтрализованы и подвержены захоронению [13].

Существующие системы очистки на предприятиях молочной промышленности не обеспечивают полного извлечения загрязняющих веществ, в связи, с чем рекомендуется использовать системы замкнутого цикла циркуляционного снабжения охлаждающей водой теплообменного оборудования, снижающие расход природного газа, электроэнергии и водопотребления [21].

Более половины сточных вод предприятий по производству молочных продуктов проходят очистку на городской сети канализации и на собственных очистных сооружениях, однако ужесточение требований качества очистки, а также недостаточная степень очистки сточных вод большинства предприятий настоятельно требуют проведения целенаправленной работы по охране окружающей среды на предприятиях отрасли. Работы должны быть неотъемлемой частью программы создания малоотходных и безотходных производств [20].

На основании выше сказанного, следует сделать вывод, что к перспективным направлениям работ следует отнести изучение основ комплексного развития и интеграции предприятий молочной промышленности с предприятиями сельского хозяйства в рамках агропромышленного комплекса для совместного решения эколого-экономических проблем в условиях рыночной экономики. Поэтому выбранная тема, актуальна в современном обществе.

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Материалы исследования

Данными для дипломной работы послужили лабораторные исследования за химическим составом реки Тошня за 2011 - 2014 года, выполненные в филиале Федерального бюджетного учреждения «Центр лабораторного анализа и технических измерений по Северо-Западному федеральному округу» - «Центре лабораторного анализа и технических измерений по Вологодской области» (далее ЦЛАТИ по Вологодской области).

Информация по микробиологическим показателям получена в лаборатории ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии по Вологодской области».

Материалы о содержании загрязняющих веществ в атмосферном воздухе города Вологда получены в филиале Государственного бюджетного учреждения Северное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды «Вологодский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» (далее Филиал ФГБУ Северное УГМС «Вологодский ЦГМС».

Информацией о количестве поступающих промышленных отходов производства послужил Доклад «О состоянии и охране окружающей среды Вологодской области за 2014 год».

2.2 Методы исследования

Для решения поставленных задач в дипломной работе используются следующие методы исследования:

1. Графический - сопровождение текста графиками, диаграммами, которое делает более наглядной информацию.

2. Картографический - применяется для сопровождения текста картой г. Вологда и Вологодского района с обозначением объектов, по которым проводились исследования.

3. Ретроспективный анализ - анализ ранее полученных данных, выявление причинно-следственных связей, предоставленных предприятием и других документов по предприятию, сопоставление их с действующими нормативами.

4. Лабораторный: методики определения содержания загрязняющих веществ в поверхностных водах РД 52.24.353 - 2012 «Отбор проб поверхностных вод суши и очищенных сточных вод». Гидрохимические исследования проб воды выполнены по методикам, включенным в РД 52.18.595 - 96 «Федеральный перечень методик выполнения измерений, допущенных к применению при выполнении работ в области мониторинга загрязнения окружающей природной среды» и на основании ГОСТ РД 8.589 - 2001 «Государственная система обеспечения единства измерений. Контроль загрязнения окружающей природной среды». При оценке загрязненности поверхностных вод использованы «Нормативы качества водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения», утвержденные приказом Федерального агентства по рыболовству № 20 от 18.01.2010 года. Указанные материалы и методы достаточны для достижения цели исследования.

3 ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРОДА ВОЛОГДЫ И ВОЛОГОДСКОГО РАЙОНА

Город Вологда расположен на севере европейской части России в юго-западном углу Сухонской впадины. К юго-западу от города расположена Вологодская возвышенность. Площадь города составляет 116 кмІ.

Высота центра города над уровнем моря - 120 метров. Протяжённость города с запада на восток составляет 16,2 км, с севера на юг соответственно 10,4 км.

Вологда это город в России, он был основан в 1147 год, административный, культурный и научный центр Вологодской области. Расположен в 450 км от Москвы. Население города - 306 487 чел. (2013). Вместе с подчинёнными сельскими населёнными пунктами, в границах городского округа, население составляет 314 939 чел. (2013). Важнейший транспортный узел Северо-Запада России. Входит в число городов, обладающих особо ценным историческим наследием: на территории города выявлено 224 памятника истории, архитектуры, культуры; 128 из них взяты под охрану государства. Вологда является одним из крупнейших городов северо-запада России [23].

Город расположен в зоне избыточного увлажнения. На климат оказывают влияние воздушные массы с Атлантики, с континентальных умеренных широт, летом иногда приходит субтропический воздух с юго-востока. Все это делает погоду в районе Вологды неустойчивой, с резкими перепадами в течение всего года, с умеренно теплым летом и умеренно холодной зимой. В среднем за год на территории города выпадает 540 мм осадков.

Среднегодовая температура воздуха составляет +2,4 ⁰С. Наиболее теплым месяцем является июль со средней температурой 17,2 ⁰С. В январе отмечается самая низкая среднемесячная температура -11,6 ⁰С. Примерно 160 дней в году наблюдается устойчивый снежный покров. Абсолютный максимум температуры воздуха составил 39 ⁰С. Минимальная наблюдаемая температура -48 ⁰С.

Преобладает западный влагоперенос, связанный с особенностями циклональной деятельности. Выпадающие атмосферные осадки часто имеют сравнительно высокую минерализацию, обусловленную техногенным загрязнением. Средняя концентрация растворенных веществ в атмосферных осадках в окрестностях города достигает 20 - 30 мг/куб. дм.

Число дней с грозами (23,5 за год), благоприятное количество ультрафиолетовой радиации и другие факторы способствуют тому, что метеорологический потенциал самоочищения атмосферы, рассчитанный по различным методикам, оценивается как благоприятный [24].

Все зеленые массивы и насаждения в городской черте занимают более 680 га (37 % общей площади незастроенных земель). Площадь зеленых массивов общего пользования составляет 346,5 га, на одного жителя города приходится 12 кв. м, что близко к норме. Но при этом насаждения общего пользования распределены по планировочным районам очень неравномерно: 64 % приходится на Центральный район, 28 % - на Южный и только 8 % - на Заречный. Жилые микрорайоны озеленены крайне недостаточно, посадки часто размещаются без учета экологической обстановки [25].

Вологодский район находится в центральной части Вологодской области. На северо-востоке район граничит с Усть-Кубинским и Сокольским, на юго-востоке - с Междуреченским и Грязовецким, на западе - с Шекснинским, на северо-западе - с Кирилловским районами [23]. Схема Вологодского района представлена на рисунке 1.

Площадь района составляет 4,5 тыс. кв. км, плотность населения 11,1 жителей на кв. км. По территории района пролегает широкая сеть автомобильных дорог, в том числе федерального значения: Москва - Архангельск и Вологда - Санкт-Петербург. Здесь проходят две нитки железной дороги, связывающие Москву с Архангельском и Санкт-Петербург с Уралом. Развитая транспортная инфраструктура обеспечивает связь с другими регионами страны [23].

Рисунок 1 - Схема Вологодского района

Вологда находится на Русской равнине, вблизи ее главного водораздела, разделяющего бассейн Волги и Северной Двины.

Территория города обладает выровненным рельефом. Высотные отметки в пределах городской черты изменяются от 156,8 м (западнее д. Ефимьево) до 105,2 м (минимальный многолетний уровень р. Вологды) [26].

Река Вологда разделяет город на две части - южную, правобережную, наиболее приподнятую, и северную, левобережную, более пониженную, абсолютные высоты которой не превышают 120 м. Южная часть города расчленена долинами рек Содемы, Шограша, Евковки и нескольких ручьев.

Густота гидрографической сети составляет 0,8 км/кв. м, что в два раза меньше аналогичного показателя, определенного по топографическому плану г. Вологды, составленному в 1781 г. Снижение густоты гидрографической сети произошло за счет отмирания русел малых рек и ручьев [26].

В строении приповерхностной части геологического разреза преобладают рыхлые четвертичные отложения, преимущественно глинистые, реже - песчаные отложения.

Гранулометрический, минералогический состав отложений, их структурно-текстурные особенности не способствуют инфильтрации поверхностных вод, распространению загрязнений в геологической среде, создают предпосылки к увеличению доли поверхностного стока, который несколько затрудняется небольшими уклонами дневной поверхности.

Грунтовый водоносный горизонт распространен повсеместно. Глубина его залегания колеблется от долей метра до нескольких метров. Наиболее водообильными в разрезе четвертичной толщи являются межморенные образования, в которых сосредоточены основные запасы пресных подземных вод [27].

Вологодский район расположен в зоне умеренно-континентального климата со сравнительно теплым коротким летом и продолжительной холодной зимой с устойчивым снежным покровом. Формируется такой климат в условиях недостаточной солнечной радиации зимой, частой сменой воздушных масс при прохождении атлантических циклонов и вторжения холодных масс воздуха из Арктики, что придает погоде неустойчивый характер в течение всего года.

Вторжение воздушных масс из Атлантики зимой сопровождается сильными снегопадами и оттепелями, а летом - похолоданиями, сильной облачностью и дождями. Заносы холодных масс воздуха из Арктики всегда сопровождаются резкими понижениями температуры зимой. Осенью и весной такие вторжения сопровождаются заморозками [19].

Переносы морского воздуха Атлантики смягчают климат. С юга и юго-востока приходят сухие воздушные массы, прогретые летом и охлажденные зимой. В течение года преобладают ветры южного и юго-западного направления. Наиболее часто наблюдается скорость ветра 2 - 5 м/с (60 %), Пятипроцентную обеспеченность имеет скорость ветра более 10 м/с. Наибольшее число штилей приходится на июль (20 %). Для Вологодского района характерна довольно высокая относительная влажность воздуха, особенно в холодное время года (85-87 %). Наименьшая относительная влажность воздуха в среднем приходится на май (67 %) [21].

Вологодский район находится в зоне относительно небольшого метеорологического потенциала загрязнения. Благодаря частой смене воздушных масс ветер отличается большим непостоянством в направлении и скорости, что способствует рассеиванию вредных примесей в атмосфере. Сочетание приземных инверсий с туманами и малыми скоростями ветра наблюдается сравнительно редко и только в период февраль, июль-сентябрь такие сочетания имеют повторяемость 1 %. В среднем за год наблюдается 37 дней с туманами [24].

По лесорастительному районированию территория Вологодского района относится к таежной зоне, подзоне средней тайги. Общий лесной фонд района занимает 225,1 тыс. га, в т.ч. спелые и перестойные леса - 99,2 тыс. га, из них хвойных - 5,3 тыс.га. Ежегодная расчетная лесосека составляет 515,1 тыс. куб. м леса в т.ч. хвойные насаждения 92,8 тыс. куб. м леса [25].

Рельеф территории Вологодского района представляет полого-волнистую равнину, местами с хорошо выраженными холмами и грядами. Он находится на северо-западной части Русской платформы с глубокими залеганиями кристаллического фундамента, сформированного в архее и протерозое и перекрытого мощными толщами осадочных отложений палеозойского и мезозойского периодов с чехлом из четвертичных отложений [19].

Под Вологодским районом нижняя морена лежит непосредственно на песках, отложенных потоками талой воды. Сложена она в основном краснобурыми валунистыми глинами, на которых лежат серые или коричневые валунные суглинки. Это указывает на то, что слагающий ее материал имеет местное происхождение, то есть представляет собой переработанные льдом пермские горные породы. Серые и коричневые моренные глины содержат валуны кристаллических пород, коренные месторождения которых находятся в Финляндии и Карелии [26].