Расчет ущерба за негативное воздействие сброса сточных вод, содержащих тяжелые металлы

Они обладают токсическим, канцерогенным (вызывают злокачественные  новообразования – As, Se, Zn, Pd, Cr, Be, Pb, Hg, Co, Ni, Ag, Pt), мутагенным (могут вызвать изменения наследственности – ZnS), тератогенными (способны вызвать уродства у рождающихся детей – Cd, Pb, As, Al, Li) и аллергенным действием (соединения Cr⁶⁺).

Кроме того, некоторые  неорганические соединения прекращают или замедляют процессы биологической  очистки сточных вод и сбраживание осадков. Токсичные металлы в водоемах губительно действуют на флору и фауну и тормозят процессы самоочищения водоемов.

При использовании  воды загрязненных водоемов для орошения, цветные металлы выносятся на поля и концентрируются в верхнем наиболее плодородном гумусосодержащем слое почвы, снижая азотофиксирующую способность почвы и урожайность сельскохозяйственных культур, и вызывают накопление металлов выше допустимых концентраций в кормах и других продуктах.

При одновременном  присутствии в сточных водах гальванопроизводства нескольких вредных компонентов проявляется их совместное, комбинированное действие на организм человека, теплокровных животных, флору и фауну водоемов, на микрофлору очистных сооружений канализации, выражающееся в синергизме (эффект действия больше простого суммирования); антагонизме (действие нескольких ядов меньше суммированного) и в аддитивности (простое суммирование). Например, кадмий в сочетании с цинком и цианидами в воде усиливает их действие, мышьяк является антагонистом селена.

5. Методы удаления растворимых примесей сточных вод

Удаление растворимых  примесей осуществляется экстракцией, сорбцией, нейтрализацией, электорокоагуляцией, эвапорацией, ионным обменом, озонированием  и т.п.

Экстракция - процесс перераспределение примесей сточных вод в смеси двух взаимно нерастворимых жидкостей(сточной воды и экстрагента) в соответствии с коэффициентом экстракции. На машиностроительных предприятиях экстракцию применяют для очистки сточных вод от фенола. Для интенсификации процесса экстракции перемешивание смеси сточных вод с экстрагентом осуществляют в экстракционных колоннах, заполненных насадками типа колец Рашига. 
Сорбция наряду с использованием в процессах очистки газа широко применяется для очистки сточных вод от растворимых примесей. В качестве сорбента используют практически любые мелкодисперсные вещества (зола, торф, опилки, шлаки, глина), наиболее эффективным сорбентом является активированный уголь.

Электрокоагуляцию применяют для очистки сточных вод гальванических и травильных отделений от хрома и других тяжелых металлов, а также от цианов. 
Ионообменные методы очистки сточных вод находят применение практически в любых отраслях промышленности для очистки от многих примесей, в том числе и шестивалентного хрома. Эти методы позволяют обеспечить высокую эффективность очистки, а также получить выделенные из сточной воды металлы в виде относительно чистых и концентрированных солей. Вредность хрома в сточной воде уничтожается переводом хрома шестивалентного в трехвалентный солями сульфатом железа (II) в кислой среде:

Сr⁺⁶+3Fе⁺²—2Сr⁺³+3Fе⁺³

Например для  хромового ангидрида и хромпика:

2СrО₃+6FеSО₄+6Н₂SО₄ Сr₂(SО₄)₃+3Fе₂(SО₄)₃+6Н₂О

К₂Cr₂О₇+6FеSО₄+7Н₂SО₄→ К₂SО₄+Сr₂(SО₄)₃+3Fе₂(SО₄)₃+7Н₂О

Образовавшиеся  трехвалентные соединения хрома переводятся в осадок (оснований):

Сr⁺³+3ОН → Сr(ОН)₃

Сr₂(SО₄)₃+3Са(ОН)₂→2Сr(ОН)₃+3СаSО₄

Рекомендуется брать избыток железного купороса в 1,5 раза и извести в 2,5 раза больше.

Для спуска в  канализацию хромовые растворы разбавить  водопроводной водой до концентрации хрома около 60 мг/л и добавить известковое молоко 0,3-0,4 г/л и железный купорос 1 г/л.

Количество  кислоты, необходимой для образования  осадка, определяется в зависимости  от начальной кислотности раствора (рН=4,2-6,3). Время отстаивания осадка 1 час. Основными реагентами являются 10% растворы извести и сернокислого железа.

При смене растворов  в травильных и обезжиривающих ваннах необходимо перед спуском в канализацию  нейтрализовать соответственно щелочью  или кислотой непосредственно в  самих ваннах.

При смене электролитов в гальванических ваннах обезвреживание должно проводиться в самих ваннах или запасных емкостях.

Растворы промывных  ванн один раз в неделю направлять в Ц.З.Л. для определения рН; При  рН, выходящих из нормы (6,5-8,5), необходимо принять меры к доведению рН до нормы путем увеличения количества промывных ванн для данного (определенного) количества промываемых деталей.

В канализацию  разрешается спускать только воды с  рН=6,5-8,5.

Производить спуск  в канализацию не обезвреженных  травильных, обезжиривающих растворов и растворов гальванических ванн цехам завода категорически запрещается.

Спуск в канализацию  нейтрализованных растворов гальванических ванн цехам разрешается производить  только при получении свидетельства  ЦЗЛ о содержании ядовитых веществ в нейтрализованном растворе не выше предельно-допустимых норм.

Цехам, применяющим  в работе масла, растворители, нефтепродукты  и смазывающе-охлаждающие жидкости, категорически запрещается сбрасывать в канализацию, их следует собирать в отдельные емкости и сдавать для утилизации.

Для организации  этих работ на предприятии существует отдел охраны окружающей среды, который  занимается контролем качества стоков. Проведение вышеуказанных мероприятий  осуществляется на заводских очистных сооружениях.

В состав реагентной установки обезвреживания хромосодержащих и нейтрализации кисло-щелочных сточных вод входит оборудование

Таблица 1

№п/п	Наименование  оборудования	Кол-во	Технические данные
1	2	3	4
1.	Приемный резервуар	1	У=190м3  У=70м3  У=300м3
2.	Хром-реактор	3	У=60м3
3.	Емкость хранения извести	1	У=60м3
4.	Расходная емкость  восстановителя	1	У=700л
5.	Емкость приготовления  раствора восстановителя	1	У=6м3
6.	Емкость приготовления  раствора коагулянта	1	У=6м3
7.	Расходная емкость  коагулянта	1	У=600л
8.	Мерник раствора коагулянта	1	У=6л
9.	Ц/Б насос  подачи стоков в реакторы	2	АХ 160/29  Q=160м3/час  Н=29м  N=37кВт
10.	Ц/Б насос  подачи раствора известкового молока в мешалки	2	ГРК-50  Q=50м3/час  Н=16м  N=10 кВт
11.	Ц/Б насос  перемешивания и подачи раствора восстановителя в емкости	2	АХ 20/31  Q=20м3/час  Н=31м  N=7,5кВт
12.	Ц/Б насос  для откачки дренажных вод	2	АХ 20/31  Q=20м3/час  Н=31м  N=7,5кВт
13.	Ц/Б насос  для циркуляции нейтрализующего  раствора насадочной ловушки вытяжной системы реакторов	2	К 20/31  Q=20м3/час  Н=31м  N=4кВт
14.	Ц/Б насос  подачи сточной воды из реакторов  на хим. Анализ	3	ХМ 8/40  Q=8м3/час  Н=40м  N=2,7кВт
15.	Ц/Б насос  для перемешивания стоков в реакторе и подачи сточной воды на хим. анализ	3	АХ 30/18  Q=20м3/час  Н=18м  N=4кВт
16.	Ц/Б насосы подачи полиакриламида в расходную емкость	1
17.	Эл. вентили  дозировки в реакторы полиакриламида	4	d 50
18.	Эл. задвижка наполнения реакторов	3	d 200
19.	Эл. вентили  подачи раствора восстановителя в реакторы	3	d 50
20.	Эл. вентили подачи раствора известкового молока в реакторы	3	d 50

Цианистые соединения.

Обезвреживание  синильной кислоты и её солей (цианидов) основано на реакции перевода циан-солей сернокислым железом  в ферроцианид (желтая кровяная соль).

6NаСN+FеSО₄→Nа₂SО₄+Nа₄Fе(СN)₆

Образовавшиеся  ферроцианиды не ядовиты.

Для нейтрализации  цианистых растворов необходимо в ванну добавить смесь, состоящую  из 6 весовых частей железного купороса и 3-х весовых частей гашеной извести  на 1 весовую часть цианистых соединений. Из данной смеси приготовить 10% раствор, тщательно перемешать и добавить его в ванну.

Температура в  помещении при нейтрализации  цианистых растворов не должна превышать 20^оС. В случае, если температура выше 20^оС раствор охладить добавлением в ванну льда или холодной воды.

В состав установки  обезвреживания циансодержащего сточных  вод входит оборудование.

Таблица 2

№  п/п	Наименование  оборудования	Кол-во   шт	Техническая характеристика
1.	Приемная емкость	1	V=16м3
2.	Ц/б насос  Х 20/18	2	Q=20м3/час Н=18м
3.	Реактор с механической мешалкой	2	V=4м3
4.	Насос 1х2Р дренажный	1	Q=20м3/час Н=5атм.

Циансодержащие  сточные воды содержат растворимые  соли щелочных металлов NаСN, КСN, соли тяжелых  металлов СuСN, Zn(CN)₂ и комплексные соединения Сu(СN)₃ , Сd(СN)₄. Предельно допустимая концентрация цианидов (СN) для водоемов 0,1м²/л.

Циансодержащие  сточные воды должны всегда иметь  щелочную среду. С уменьшением значения рН уменьшается устойчивость соединения циана и возрастает ядовитость сточных  вод. Изменение рН от 7,8 до 7,5 ядовитость сточных вод увеличивается в 10 раз.

Реагентный  хлорный метод обезвреживания сточных  вод заключается в окислении  токсичных цианидов (СN^-) до (СNО^-) (токсичность при этом уменьшается в несколько тысяч раз) или до азота N₂ и углекислого газа СО₂.

В качестве реагентов  могут быть применены:

хлорная известь  СаОСL₂ ГОСТ 1692-58

гипохлорит  кальция Са(ОСL)₂ ГОСТ 13392-73

гипохлорит  натрия NаОСL ГОСТ 11086-64

железный купорос FеSО₂^*7Н₂О ГОСТ 6981-75

При взаимодействии реагентов с водой (кроме железного купороса) образуется сильный окислитель-гипохлорит-иона (СNL^-)

2CаОСL₂+2Н₂О=СаСL₂+Са(ОН)₂+2НСLО СаОСL₂→Са²⁺+ОСL^-+СL^-

При взаимодействии гипохлорит-ионов с цианидами  в зависимости от рН сточной воды реакции могут идти по двум направлениям:

 а) с образованием цианата 

СN^-+ОСL^-→СNО^-+СL^-

б) с образованием сильно-токсичного газа летучего газа хлорциана

СN^-+ОСL^-+Н₂О→СLСN+2ОН^-

Комплексные соединения (кроме комплекса железа) при обработки  хлорным методом реагируют согласно уравнению: 

[Сu(CN)₃]^2-+7ОСL^-+2ОН^-+Н₂О→6СNО^-+7СL^-+2Сu(ОН)₂

При снижении рН до нейтральной происходит гидролиз ционатов

СNО^-+2Н₂О→СО^2-+NН₄

При снижении рН и небольшом избытке активного  хлора цианаты окисляются до азота  и углекислого газа:

2СNО^-+2ОСL^-→2CО2+N₂+2CL^-

Хлорциан при  рН=10-11 быстро и полностью переходит в цианаты:  

2СNСL+2ОН^-→СNО^-+СL^-+Н₂О

Расход активного  хлора составляет 3 весовые части  на 1 весовую часть СN ^- для окисления до цианата и 7-8 вес. Частей до N₂ и СО₂ 

При обработке  циансодержащих сточных вод железным купоросом токсичные цианиды переводятся в нетоксичные комплексные соединения, такие как 

К₄[Fе(СN)₆]-желтая кровяная соль, 

Fе₄[Fе(СN₆)]₃-берлинская лазурь  

Реакции протекают  медленно и не полностью. Остаточные цианиды находятся в пределах 0,2-0,5м²/л 

Обработка железным купоросом применяется для обезвреживания отработанных растворов, когда концентрация цианидов более 1,0г/л, при аварийных выбросах, нейтрализации стоков, попавших на пол [11]. 

Купорос применять  в смеси с известью 2:1 из 10% процентного  раствора железного купороса и 10% процентного раствора гашеной извести.

1.2. Токсические  свойства хромат - и цианид –  ионов

Хром. Большинство соединений хрома имеет яркую окраску самых разных цветов. Название происходит от греч. хромос-цвет, окраска.