Среди острых экологических проблем особое место отводится качеству воды, однако в настоящее время наблюдается тенденция его ухудшения.
Большой вклад в процессы, связанные с ухудшением качества сточных вод, которые характеризуются, как правило, разнообразием сбросов по количественному и качественному составу, вносят промышленные комплексы городов [1].
Промышленные сточные воды содержат специфические загрязнения, способные оказывать отрицательное влияние на условия работы городских очистных сооружений. Сложность с очисткой промышленных сточных вод связана с наличием предприятий, каждое из которых применяет свойственную ему технологию для осуществления производственных процессов, что приводит к образованию сточных вод различного состава [2].
Увеличение объемов, изменение качества сбросов сточных вод промышленных предприятий несет, как правило, дополнительную нагрузку на городские очистные сооружения, усложняя их работу [3], поэтому отслеживание изменения характеристик сбросов является на сегодняшний день актуальным.
Крупнейший промышленный комплекс г. Калуги представлен внушительным количеством предприятий приборо- и машиностроения, которые сбрасывают на городские очистные сооружения сточные воды травильных и гальванических цехов. Со сточными водами на очистку поступает значительное количество загрязняющих веществ, которые представлены нефтепродуктами, СПАВ, сульфатами, хлоридами, фенолом, взвешенными веществами, соединениями азота, цинка, никеля, меди, железа, фосфора и т.д.
Цель исследования: определение основных водопользователей Калуги и исследование характеристик сбросов крупных предприятий приборо- и машиностроения на очистные сооружения города.
Материалы и методы исследования
В результате исследования установлено, что в г. Калуге около половины производимого объема продукции городской промышленности приходится на машиностроение, треть – на пищевую отрасль, 13 % – энергетику [4]. Промышленная сфера в основном представлена такими производствами, как производство электромеханических устройств, производство телеграфной аппаратуры, машиностроение, производство автомобильного электрооборудования, турбостроение, производство радиолокационных узлов для ракетных комплексов, кораблей, производство железобетонных изделий.
Большинство этих предприятий и объектов нуждаются в модернизации очистных сооружений, а на некоторых крайне необходимо построить современные эффективные системы очистки сточных вод [5, 6].
Проведенный анализ показал, что стоки на городские очистные сооружения поступают от следующих категорий водопользователей: жилой сектор; муниципальные учреждения и офисы; промышленные предприятия приборо-, машиностроения; текстильная отрасль (швейные цеха); предприятия общественного питания (кафе, рестораны, столовые); предприятия бытового обслуживания (прачечные, химчистки); автомойки.
Самой многочисленной является группа предприятий пищевой промышленности, сточные воды которой характеризуются высокой степенью загрязнения. Стоки пищевых перерабатывающих предприятий (мясо, рыба, птица, молоко, сыры, торты, овощные консервы) обладают сходными характеристиками. Все они содержат большое количество белков и жиров, склонных к быстрому загниванию. Сбросы таких предприятий характеризуются повышенными значениями ХПК и БПК, значительным содержанием взвешенных веществ и высоким уровнем содержания жиров.
В г. Калуге значения БПКполн в контрольных пробах сточных вод пищевых предприятий достигают от двукратного до десятикратного превышения норматива допустимого сброса в централизованную городскую сеть канализации.
Установленные на предприятиях жироуловители не справляются полноценно с функцией задерживания фракции жира, это приводит в дальнейшем к снижению эффективности работы городских очистных сооружений (перекрываются прозоры решеток, снижается доступ атмосферного кислорода к микроорганизмам активного ила аэротенков и т.д.) [7].
Следующей категорией водопотребителей в городе являются автопредприятия и автомойки. Исследование показало, что сточные воды после мойки автомашин содержат традиционные загрязнения для таких предприятий, это взвешенные вещества, органические загрязнения, нефтепродукты, тяжелые металлы, СПАВ, реагенты, используемые для очистки дорог ото льда и снега. Следует отметить, что сточные воды автомоек содержат АПАВ с концентрацией, превышающей допустимый норматив, иногда более чем в 1000 раз.
Большинство современных автомобильных моек используют оборотное водоснабжение (это снижает эксплуатационные затраты и не так пагубно сказывается на состоянии окружающей среды). Технология может состоять из процессов отстаивания, флотации, фильтрования. Но со временем и оборотная вода накапливает загрязняющие вещества, сбрасывается в канализацию. Одной из установленных причин проблематичности выхода из данной ситуации является неудачная привязка очистных сооружений для автомоек, представленных компактными устройствами блочно-модульной модификации, которые не обеспечивают требуемую степень очистки сточных вод в конкретных условиях.
Особо следует выделить группу предприятий, отводящих промышленные сточные воды. К данной категории относятся производящие и обрабатывающие промышленные предприятия.
Вода на предприятиях приборо-, машиностроения г. Калуги используется во многих цехах. После использования она содержит специфические загрязнения, которые должны удаляться на очистных сооружениях предприятий. Однако анализ показал что 18 наиболее крупных предприятий приборо-, машиностроения г. Калуги отводят в систему канализации сточные воды, содержащие механические примеси, в том числе гидроксиды металлов; нефтепродукты; эмульсии; растворенные токсичные соединения органического и неорганического происхождения (ионы металлов, фенолы, сульфаты, сульфиды и др.), не соответствующие требованию предельно допустимого сброса (ПДС).
Проводимое исследование было направлено на выявление основных факторов, от которых зависит состав производственных стоков и их качество. Для этого по каждому предприятию проведен анализ по следующему алгоритму: установление вида деятельности/продукции; выявление сведений о наличии/составе локальных очистных сооружений (ЛОС); уточнение года ввода в эксплуатацию ЛОС; определение проектной мощности.
Проведенный анализ показал, что на рассматриваемых предприятиях предусмотрены традиционные локальные очистные сооружения для обезвреживания стоков перед их сбросом в канализацию города. Можно утверждать, что повсеместно применяется реагентный метод очистки гальваностоков. Около 70 % этих сооружений возведены еще в 1980-х гг., что свидетельствует об их моральном и физическом износе и, как следствие, низкой способности к очистке [8].
Результаты исследования и их обсуждение
В рамках исследования проведен анализ качественного и количественного состава сточных вод 18-ти предприятий приборо-, машиностроения города. Сточные воды предприятий имеют сходный качественный состав. Соответствие требованиям сброса в систему водоотведения контролируется организацией водопроводно-канализационного хозяйства и подведомственной ей базовой лабораторией сточных вод. Контроль ведется по наиболее характерным для этих отраслей промышленности показателям.
Однако в данной работе нами проведен анализ за период 2014–2016 гг. состава отводимых стоков по показателям «металлы», нефтепродукты и СПАВ, которые наиболее негативно влияют на работу сооружений биологической очистки г. Калуги [8].
Полученные результаты наглядно представлены на рис. 1–4.
Рис. 1. Концентрации железа в стоках предприятий за исследуемый период
Рис. 2. Концентрации цинка в стоках предприятий за исследуемый период
Рис. 3. Концентрации СПАВ в стоках предприятий за исследуемый период
Рис. 4. Концентрации нефтепродуктов в стоках предприятий за исследуемый период
Мониторинг показал, что предприятиями постоянно превышены показатели нормативов предельно допустимого сброса в сети города по никелю, железу, меди, цинку. Для наглядности приведены показатели сбросов по железу и цинку.
За исследуемый период, согласно полученным данным, все 18 предприятий города сбрасывали в канализационную сеть сточные воды с повышенным содержанием железа (рис. 1).
Существенны сбросы сточных вод предприятий по содержанию цинка (рис. 2), причем показатель ПДС не достигается ни одним из рассмотренных источников сброса сточных вод.
Такая же картина превышения ПДС, как показало исследование, наблюдается при сбросе предприятиями никеля и меди.
Практически на одном уровне находятся сбросы предприятиями СПАВ, наибольшие показатели сброса приходятся на ЗАО «КЗ по обработке цветных металлов», АО «Восход-КРЛЗ», ООО «Электротехнический завод» и ОАО «КАДВИ» (рис. 3).
В сточных водах предприятий приборо- и машиностроения содержатся нефтепродукты. За исследуемый период наибольшие показатели сброса в сеть города приходятся на ПАО «КЗАЭ», АО (Н) «Вольво-Восток», АО «Калугаприбор» (рис. 4).
Для полноты представления характеристики сбросов сточных вод промпредприятиями в таблице приведена выборка данных по загрязнениям по кварталам за 2016–2017 гг., которая является наглядным подтверждением наличия превышений по ряду показателей.
Показатели сброса сточных вод промпредприятий за 2016–2017 гг.
|
Предприятие |
Показатель Период |
1 кв. 2016 |
2 кв. 2016 |
3 кв. 2016 |
4 кв. 2016 |
1 кв. 2017 |
2 кв. 2017 |
3 кв. 2017 |
4 кв. 2017 |
|
АО «Калугаприбор» |
Железо |
1,280 |
0,660 |
1,010 |
0,680 |
2,176 |
3,210 |
2,348 |
2,484 |
|
Медь |
0,087 |
0,048 |
0,093 |
0,033 |
0,027 |
0,036 |
0,022 |
0,015 |
|
|
Цинк |
0,104 |
0,070 |
0,148 |
0,047 |
0,033 |
0,049 |
0,032 |
0,033 |
|
|
АО «Калугапутьмаш» |
Железо |
1,930 |
8,450 |
2,480 |
2,530 |
1,280 |
1,540 |
1,720 |
0,160 |
|
Медь |
0,015 |
0,053 |
0,025 |
0,030 |
0,006 |
0,013 |
0,088 |
0,210 |
|
|
Цинк |
0,026 |
0,064 |
0,029 |
0,270 |
0,018 |
0,023 |
0,078 |
0,009 |
|
|
ОАО «Калугатехремонт» |
Железо |
3,700 |
1,630 |
2,800 |
1,500 |
0,650 |
0,603 |
0,335 |
0,508 |
|
Медь |
0,041 |
0,009 |
0,032 |
0,006 |
0,050 |
0,031 |
0,024 |
0,031 |
|
|
Цинк |
0,082 |
0,015 |
0,091 |
0,011 |
0,038 |
0,033 |
0,025 |
0,031 |
|
|
ОАО «Калугатрансмаш» |
Железо |
0,560 |
0,430 |
0,490 |
0,107 |
0,422 |
1,170 |
0,590 |
1,500 |
|
Медь |
0,028 |
0,017 |
0,016 |
0,017 |
0,033 |
0,240 |
0,029 |
0,135 |
|
|
Цинк |
0,330 |
0,018 |
0,027 |
0,011 |
0,610 |
2,700 |
0,360 |
1,110 |
|
|
ПАО КЗАЭ |
Железо |
1,513 |
4,244 |
0,960 |
2,146 |
0,300 |
0,154 |
0,310 |
0,510 |
|
Медь |
0,168 |
0,135 |
0,037 |
0,040 |
0,008 |
0,006 |
0,015 |
0,015 |
|
|
Цинк |
1,614 |
0,310 |
0,065 |
0,339 |
0,018 |
0,016 |
0,023 |
0,016 |
Сбросы сточных вод 18 предприятий приборо-, машиностроения города содержат загрязнения, которые необходимо снижать на локальных очистных сооружениях. Однако данные сооружения, как показал проведенный мониторинг, работают в настоящее время неэффективно.
Выводы
Исследование показало, что состав сточных вод, сбрасываемых в систему городской канализации, формируется в основном сбросами предприятий пищевой промышленности, автопредприятиями и автомойками, наиболее крупными предприятиями приборо- и машиностроения.
Мониторинг сброса промышленных сточных вод в городскую канализацию свидетельствует о нарушениях требований по соблюдению нормативов предельно допустимого сброса (ПДС). Показывает необходимость принятия и внедрения новых технологических решений в области очистки сточных вод предприятий приборо- и машиностроения, которые будут способствовать нормализации работы городских очистных сооружений.