«ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОМПЛЕКСА ПРИРОДООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОЧИСТКЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД АО «БЕЛЗАН» (ГП Г. БЕЛЕБЕЙ, МР БЕЛЕБЕЕВСКИЙ РАЙОН РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН)» - Магистерская работа

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3

1. Очистка и доочистка сточных вод цеха № 17 от ионов цинка.

1.1. Основные этапы модернизации 5

1.2. Образование кисло-щелочных стоков на предприятии 5

1.3. Разработка технологии очистки от ионов цинка после слабокислого цинкования на автоматах «Гальвоур» и «Пламинг» производительностью 45 м3 в сутки 5

1.4. Результаты лабораторных исследований по выбранной технологии очистки сточных вод от ионов цинка после слабокислого цинкования на автоматах «Гальвоур» и «Пламинг» 9

1.5. Разработка технологии очистки от ионов цинка после фосфатирования на автоматах «АЛХ-44» и «АЛХ-22» производительностью 45 м3 в сутки 11

1.6. Результаты лабораторных исследований по выбранной технологии очистки сточных вод от ионов цинка после стадии фосфатирования на автоматах АЛХ-22, АЛХ-44 12

1.7. Краткая характеристика объекта модернизации 16

1.8. Описание технологии очистки сточных вод от ионов цинка 17

2. Разработка технологии очистки и доочистки маслоэмульсионных стоков АО «БелЗАН» 23

2.1. Существующие очистные сооружения 23

2.2. Разработка узла очистки маслоэмульсионных стоков станции нейтрализации производительностью 145 м3 в сутки 24

2.3. Разработка технологии очистки эмульсии маслоэмульсионных стоков на станции нейтрализации производительностью 145 м3 в сутки 26

2.4. Описание технологии очистки и доочистки маслоэмульсионных стоков 39

2.5. Краткая характеристика объекта модернизации 40

3. Разработка технологии оптимизации работы станции нейтрализации 41

3.1. Описание потоков, поступающих на станцию нейтрализации 41

3.2. Описание технологии оптимизации процесса очистки сточных вод 47

3.3. Краткая характеристика объекта модернизации 51

4. Охрана труда 51

4.1. Общие положения 51

4.2. Анализ рисков 52

4.3. Меры по снижению рисков 54

4.4. Оценка рисков использования 55

5. ЭКСПЕРТНАЯ ОЦЕНКА (ЗАКЛЮЧЕНИЕ) 56

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 58

---

Введение

Актуальность. В общем объеме сточных вод АО «БелЗАН» образуются производственные сточные воды, содержащие в больших концентрациях ионы тяжелых металлов, таких как хром, медь, цинк, никель, железо и др., минеральные кислоты, а также ряд органических и неорганических соединений. Актуальность проблемы определяется тем, что существующая технология очистки сточных вод физико-химическим методом не обеспечивает необходимую степень очистки сточных вод. Главной составляющей обеспечения экологической безопасности является снижение концентраций вредных веществ в сточных водах предприятия.

Цель и задачи исследования. Цель данной работы - применить современные технологии для проведения модернизации системы очистки и доочистки сточных вод предприятия, с целью снижения концентраций вредных веществ в сточных водах предприятия, тем самым снизить негативное воздействие на окружающую среду и обеспечить экологическую безопасность и защищенность населения.

Задачи:

1. Выбрать необходимую современную технологию по каждому объекту модернизации.

2. Провести научные исследования, опытно-промышленные испытания, внедрить современные технологии на предприятии.

Методологическая основа. При работе над диссертацией использовались положения и выводы ученых, экспертов, технических специалистов в области охраны окружающей среды. Выводы работы основаны на результатах научных исследований автора, в основу которых положены общепринятые методики и фондовые материалы.

Информационная база. Поставленная цель достигается в процессе изучения нормативно-правовых актов, научной и специальной литературы, Интернет- источников; собственных исследований; анализа документации предприятия, со-временных технологий, используемых в отрасли; развития отраслевых стандартов экологической безопасности.

Новизна исследования и научные результаты. До настоящего времени решение поставленной в диссертации проблемы не предлагалось. Полученные автором научные результаты позволят внедрить комплекс мер по модернизации системы очистки и доочистки сточных вод на предприятии.

Объектом исследования является предприятие - АО «БелЗАН», г. Белебей.

Предметом исследования является система сбора, очистки и доочистки сточных вод предприятия, предложения по нормативам сброса вредных веществ, проведения исследования и анализа сточных вод предприятия, контроль за со-блюдением установленных концентраций вредных веществ в сточных водах предприятия и экспертная оценка работы предприятия.

Апробация работы: публикация материалов в сборнике «Экология и природопользование: прикладные аспекты» (материалы Х Международной научно-практической конференции), 2020; участие в работе Х Международной научно-практической конференции «Экология и природопользование: прикладные аспекты» (апрель 2020 г., г. Уфа), обсуждение результатов работы с ведущими специалистами в области охраны окружающей среды.

По теме диссертации опубликовано 2 работы:

Каримов И.Р., Кантимиров Р.А. «РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ЦЕХА № 17 ОТ ИОНОВ АММОНИЯ И ЦИНКА».

Каримов И.Р., Кантимиров А.У. «РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ МАСЛОЭМУЛЬСИОННЫХ СТОКОВ АО «БЕЛЗАН».

Положения, выносимые на защиту:

1. Предложения по модернизации системы очистки и доочистки сточных вод предприятия.

2.1. В качестве основного требования по охране окружающей среды - соблюдение установленных норм сброса вредных веществ в сточных водах.

Практическая значимость. Материалы, представленные в диссертации, могут быть использованы как комплекс мер, обеспечивающих контроль за соблюдением природоохранного законодательства при организации производственной деятельности АО «БелЗАН», г. Белебей.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованной литературы. Текстовая часть проиллюстрирована 23 таблицами и 12 рисунками, список использованных источников включает нормативно-правовые документы, наименования научной и специальной литературы, общим объемом 44 источника.

АО «БелЗАН», г. Белебей является крупным машиностроительным предприятием, специализирующимся на выпуске крепежных и нормализованных изделий для автомобильной и строительной промышленности.

В общем объеме сточных вод АО «БелЗАН» образуются производственные сточные воды, содержащие в больших концентрациях ионы тяжелых металлов, таких как хром, медь, цинк, никель, железо и др., минеральные кислоты, а также ряд органических и неорганических соединений.

Источниками образования промышленных сточных вод являются:

- участок гальванопокрытий;

- термический цех;

- травильное отделение;

- механические цеха.

Сточные воды от производственных цехов собираются в несколько отдельных потоков:

- циансодержащий;

- хромсодержащий;

- кислотно-щелочной;

- маслоэмульсионный;

отработанные растворы травления.

Циансодержащие щелочные сточные воды образуются в результате отмывки электролитов водой с поверхности изделий в процессах цианистого меднения, цинкования, декапирования. Электролиты для технологических ванн указанных процессов приготавливают из водных растворов простых солей синильной кислоты (NaCN, Cu(CN)2, солей тяжелых металлов, щелочи и блескообразователя.

Хромсодержащие кислые сточные воды образуются после отмывки изделий от хромовых электролитов, применяемых в следующих процессах обработки изделий: хромировании, хромистом пассивировании. Электролиты для технологических ванн указанных процессов приготавливают из водных растворов простых солей и серной кислоты.

Кислотно-щелочные воды образуются в результате слива промывных вод после операций обезжиривания, травления, осветления, фосфатирования и оксидирования, а также промывных вод после никелирования, цинкования и покрытия изделий сплавом олово-висмут. В зависимости от соотношения смешиваемых кислых и щелочных промывных вод реакция среды колеблется в пределах 4. 10. Кроме того, кислотно-щелочные сточные воды характеризуются наличием взвешенных веществ, катионов тяжелых металлов (железа, меди, цинка, никеля), нефтепродуктов.

Маслоэмульсионные сточные воды образуются в результате промывки из-делий в обезжиривающих ваннах и ваннах пассивации моечных агрегатов тер-мического цеха и механического цехов, а также на участке приготовления эмульсий.

Концентрированные кислые сточные воды (отработанные растворы травления) образуются при сливе отработанных травильных растворов в травильном отделении цеха № 15.

Действующая на предприятии технологическая схема очистки предусматривает нейтрализацию реагентным методом всех потоков гальванического производства по стандартной схеме с дальнейшим отделением образовавшихся гидроксидов металлов отстаиванием в нейтральном трехсекционном отстойнике.

Для нейтрализации применяются следующие реагенты:

- гипохлорит натрия;

- бисульфит натрия;

- кальцинированная сода;

- серная кислота;

- полиакриламид.

В нейтральный отстойник поступает и масло-эмульсионный сток, предварительно прошедший очистку в нефтеловушках №№ 1, 2 и маслоотделителе.

Содержащиеся в маслоэмульсионном стоке органические загрязнения, нефтепродукты, СПАВ и др. частично сорбируются гидроксидами металлов и совместно с ними осаждаются.

Осажденный в нейтральных отстойниках шлам обезвоживается на фильтр-прессах и отправляется на утилизацию.

Нейтрализованный сток поступает в общезаводскую канализационную сеть и далее в горколлектор на биологические очистные сооружения (БОС).

Существующая технология очистки сточных вод физико-химическим методом не обеспечивает необходимую степень очистки сточных вод.

Для достижения норм сброса согласно природоохранному законодательству РФ, на АО «БелЗАН» необходимо провести модернизацию системы очистки и доочистки промышленных сточных вод, которая предусматривает разработку и внедрение следующих мероприятий:

1. Разработка технологии очистки сточных вод цеха № 17 от ионов цинка.

2. Разработка технологии очистки и доочистки маслоэмульсионных стоков.

3. Оптимизация работы станции нейтрализации.

---

Выдержка из текста работы

1. Разработка технологии очистки сточных вод цеха № 17 от ионов цинка. 1.1. Основные этапы модернизации.

1 этап. Технологическая линия очистки стоков от ионов цинка после первой промывки на автоматах слабокислого цинкования «Гальвоур» и «Пламинг» производительностью 100 м3 в сутки.

2 этап. Технологическая линия по очистке стоков от ионов цинка после

горячей промывки на автоматах фосфатирования «АЛХ-44» и «АЛХ-22» про-изводительностью 45 м3 в сутки.

1.2. Образование кисло-щелочных стоков на предприятии.

Кисло-щелочные стоки (далее - КЩС) на АО «БелЗАН» образуются при промывке металла водой после обезжиривания, травления и фосфатирования в цехах № 15, № 17, № 41.

В цехе № 17 кисло-щелочные стоки образуются от промывок деталей после обезжиривания, травления в кислотах, после щелочного и слабокислого цинкования, фосфатирования, оксидирования, а также от слива отработанных растворов из ванн обезжиривания, цинкования, травления.

Кисло-щелочные стоки из промывочных ванн гальваноавтоматов после ванн обезжиривания, травления, активации, щелочного цинкования, фосфатирования, оксидирования, а также раствор из ванны эмульгирования сливаются в две промежуточные емкости в подвале цеха №17 объемом 40 м3 (оси 62-63, ряд Г) и объемом 20 м3 (оси 76-77, ряды В-Г). Затем откачиваются в накопитель кисло-щелочных стоков станции нейтрализации.

1.3. Разработка технологии очистки от ионов цинка после слабокислого цинкования на автоматах «Гальвоур» и «Пламинг» производительностью 45 м3 в сутки .

Процесс слабокислого цинкования на гальваноавтоматах «Пламинг» включает следующие операции: обезжиривание химическое, травление химическое, обезжиривание электрохимическое, активация химическая, цинкование, хроматирование радужное (Cr3+), хроматирование радужное (Cr6+), сушка в центрифугах.

Загрязнение КЩС ионами цинка происходит на стадии цинкования. Объем концентрированных ванн на гальваноавтоматах «Пламинг» - 6600 дм3, количество ванн - 2 шт.

Состав компонентов ванн - ZnCl2 (40-60 г/дм3), NH4CI (200-220 г/дм3), ЛГ- 50А (50 см3/дм3), ЛГ-55Б (1 см3/дм3).

В сутки число часов работы составляет 22 часа. Сброса нет.

Объем промывной ванны - 2300 дм3, количество ванн - 1 шт. Расход воды в промывной ванне составляет - 1,1 м3/час. Смена воды в ванной - 1 раз в сутки.

Процесс слабокислого цинкования на гальваноавтоматах «Г альвоур» включает следующие операции: обезжиривание химическое, травление химическое, обезжиривание электрохимическое, активация химическая, цинкование, хроматирование радужное, хроматирование черное, сушка в центрифугах.

Загрязнение кисло-щелочных стоков ионами цинка происходит на стадии цинкования. Объем концентрированных ванн на гальваноавтоматах «Гальвоур» - 5400 дм3, количество ванн - 3 шт.

Состав компонентов ванн - ZnCl2 (30-60 г/дм3), NH4C1 (160-220 г/дм3), ЛГ- 50А (50 см3/дм3), ЛГ-55Б (1 см3/дм3).

В сутки число часов работы составляет 24 часа. Сброса нет.

Объем промывной ванны - 3700 дм3, количество ванн - 1 шт. Расход воды в промывной ванне составляет - 1,5 м3/час. Смена воды в ванной - 1 раз в смену.

Результаты анализа сточной воды, образующейся при первой промывке деталей после слабокислого цинкования на гальваноавтоматах «Гальвоур» и «Пламинг», представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Диапазоны варьирования основных компонентов и примесей в промывной воде после стадии цинкования на гальваноавтоматах «Гальвоур» и

«Пламинг»

№ п/п Определяемый показатель Диапазон варьирования, мг/дм3

1. рН 6,8-8,3

2. ХПК 30-195

3. Взвешенные вещества 17-62

4. Нефтепродукты <0,05-0,08

5. Хлориды 1234-2312

6. Сульфаты 15-63

7. Аммоний-ион 53-954

8. Нитриты 0,15-0,28

9. Нитраты 2,3-9,0

10. Фосфаты 0,05-0,31

11. Сухой остаток 1990-4280

12. Жесткость 0,9-7,9

13. Щелочность ммоль/дм3 0,6-2,3

14. АПАВ 0,8-1,5

15. Алюминий <0,02

16. Хром общ. <0,01-0,02

17. Железо <0,01-0,65

18. Цинк 36-347

19. Медь <0,001-0,027

20. Кадмий <0,001

21. Объем сброса, м3/сут. от 100

Как видно из таблицы 1, состав воды, подаваемой на локальную очистку нестабилен. Основными загрязняющими примесями сточной воды являются ионы

аммония, цинка, хлориды. Содержание ионов аммония варьирует в диапазоне 53-954 мг/дм3, цинка - 36-347 мг/дм3, хлоридов - 1234-2312 мг/дм3. Нестабильность состава сточной воды должна учитываться при их очистке.

Очистка сточных вод, образующихся при промывке деталей после слабокислого цинкования на гальваноавтоматах «Гальвоур» и «Пламинг», осуществляется реагентным методом.

Осаждение ионов цинка карбонатом натрия в присутствии гидроксида натрия с добавкой коагулянта и флокулянта.

Химизм процесса очистки сточной воды от ионов цинка может быть представлен следующими реакциями:

Zn2++ NaiCO ^ ZnCO3^ + 2 Na+

Zn2++ 2 NaOH ^ Zn(OHM + 2 Na+

При применении для осаждения ионов цинка Na2CO3 образуются основные карбонаты цинка состава:

2ZnCO3 • 3Zn(OH)2 или Zn5(CO3MOH)6

ZnCO3^ 2Zn(OH)2 или Zn3CO3(OH)4

ZnCO3^ 3Zn(OH)2 или Zn4CO3(OH)6

Побочные химические реакции, протекающие в ходе процесса:

Na2CO3 + H2O ~ NaHCO3 + NaOH

NH3 + CO2 + H2O ^ NH4HCO3

NH4HCO3 +NaCl ^ NaHCO3^+ NH4CI

После осаждения ионов цинка осветленный сток направляется в приёмник кисло-щелочных стоков.

1.4. Результаты лабораторных исследований по выбранной технологии очистки сточных вод от ионов цинка после слабокислого цинкования на ав-томатах «Гальвоур» и «Пламинг».

В стеклянный стакан вместимостью 1 дм3 приливали сточную воду с содержанием ионов цинка - 240-322 мг/дм3, добавляли Na2CO3, гидроксид натрия, ОРТ. Выпавший осадок карбоната цинка и гидроксида цинка отделяли отстаиванием в течение 1 часа. Осветленную воду декантировали и переносили в термостатируемый сосуд, в который, используя пипетку и делительную воронку, вносили гидроксид натрия (20 или 45 %-ный водный раствор) для установления рН на уровне 11,5-12,0. Дозирование раствора NaOH проводили в течение всего эксперимента, контролируя рН с помощью рН метра.

По окончании процесса очищенную воду анализировали на содержание ионов цинка.

Результаты лабораторных исследований отражены в таблице 2. 

---

Заключение

Внедрение предложенного проекта модернизации системы очистки и доочистки сточных вод позволит АО «БелЗАН» достичь норм сброса в водоёмы рыбохозяйственного назначения и выполнять требования природоохранного законодательства РФ.

Применение локальных очистных сооружений позволит снизить количество отходов производства и снизить их класс опасности с 4 на 5 в связи с получением следующих побочных продуктов:

- цинковый концентрат (КЦ), содержащий 70 % - 80 % гидроксида цинка (40 -45 % в пересчёте на чистый цинк). Данный продукт может использоваться на металлургических предприятиях для получения товарного цинка.

- железосодержащий концентрат (ЖСК), содержащий 25 % - 30 % соединений железа. Данный продукт может использоваться в лакокрасочной и строительной отраслях промышленности.

Реализация полученных побочных продуктов позволит предприятию получить дополнительную прибыль.

---

Список литературы

1. Закон Российской Федерации «Об охране окружающей среды», 2002.

2. Приказ Минсельхоза России № 118 от 10 марта 2020 г. Нормативы качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения.

3. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03. «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов» Современная редакция;

4. Технологическая инструкция АО БелЗАН «Порядок слива производственных сточных вод на станцию нейтрализации ОООС» - И 0201.0629-2011.

5. Технологическая инструкция АО БелЗАН «Нейтрализация и обезвреживание промышленных стоков АО БелЗАН» - И 1720.0869-2012.

+ еще 39 источников

---