ИТС 47-2023. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Системы обработки (обращения) со сточными водами и отходящими газами в химической промышленности

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии · № ИТС 47-2023Действующий акт

(утв. Приказом Росстандарта от 21.12.2023 № 2759)

Примечание

Документ введен в действие с 01.01.2024. Взамен ИТС 47-2017.

ИСТОРИЯ ИЗМЕНЕНИЙ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ АКТОВ

flowchart LR
  n0["ИТС 47-2017"]:::rst
  click n0 "https://bukva.ai/docs/spravochnik-its-47-2017" "ИТС 47-2017. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Системы обработки (обращения) со сточными водами и отходящими газами в химической промышленнос"
  n1["ИТС 47-2023"]:::doc
  click n1 "https://bukva.ai/docs/spravochnik-its-47-2023" "ИТС 47-2023. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Системы обработки (обращения) со сточными водами и отходящими газами в химической промышленнос"
  n0 --> n1
classDef rst fill:#FFEBEB,stroke:#8B0000,color:#000;
classDef doc fill:#EBFFEB,stroke:#006400,color:#000;
classDef notEnt fill:#FFFFEB,stroke:#FF8C00,color:#000;

Утвержден Приказом Росстандарта от 21 декабря 2023 г. № 2759

ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК ПО НАИЛУЧШИМ ДОСТУПНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ

СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ (ОБРАЩЕНИЯ) СО СТОЧНЫМИ ВОДАМИ И ОТХОДЯЩИМИ ГАЗАМИ В ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Processing system (treatment) with waste water and exhaust gases in the chemical industry

ИТС 47-2023

Дата введения 1 января 2024 года

Введение

Настоящий информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям «Системы обработки (обращения) со сточными водами и отходящими газами в химической промышленности» (далее — справочник НДТ) является документом по стандартизации, разработанным в результате анализа технических, технологических и управленческих решений, применяемых на предприятиях химической промышленности.

Структура настоящего справочника НДТ соответствует ГОСТ Р 113.00.03-2019.

Краткое содержание справочника НДТ

Введение. Приведено краткое содержание настоящего справочника НДТ и обзор законодательных документов, использованных при его разработке.

Предисловие. Указана цель разработки настоящего справочника НДТ, его статус, законодательный контекст, описание конкретной проблемы межотраслевого характера, решаемой настоящим справочником НДТ, краткое описание процедуры создания в соответствии с установленным порядком, а также порядок его применения.

Область применения. Приведены области применения НДТ, на которые распространяется настоящий справочник НДТ.

В разделе 1 представлена общая информация о рассматриваемой отраслевой проблеме: обработке (обращении), включая очистку, выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух, обезвреживании сточных вод предприятий химической отрасли промышленности.

В разделе 2 представлено описание технологических процессов, используемых в настоящее время для обработки (обращения), включая очистку, выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух, сточных вод в основных производствах химической промышленности.

В разделе 3 приводятся информация о характерных выбросах в атмосферный воздух и загрязняющие вещества, содержащиеся в сточных водах для предприятий химической промышленности.

В разделах 4 - 6 представлены подход к понятию наилучших доступных технологий (НДТ), информация о перспективных технологиях.

Заключительные положения и рекомендации. Приведены сведения об использованных материалах при подготовке справочника НДТ.

Библиография. В библиографии приведен перечень источников информации и нормативных правовых актов, использованных при разработке настоящего справочника НДТ.

Приложения. В приложении А - перечень НДТ, позволяющих сократить эмиссии в окружающую среду.

Предисловие

Цели, основные принципы и порядок разработки справочника НДТ установлены Постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 года № 1458 «О порядке определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям». Перечень областей применения наилучших доступных технологий определен Распоряжением Правительства Российской Федерации от 24 декабря 2014 года № 2674-р.

1 Статус документа

Настоящий справочник НДТ является документом по стандартизации.

2 Информация о разработчиках

Справочник НДТ разработан технической рабочей группой «Системы обработки (обращения) со сточными водами и отходящими газами в химической промышленности» (ТРГ 47), состав которой утвержден Приказом Минпромторга России от 17 февраля 2023 года № 532.

Справочник НДТ представлен на утверждение Бюро наилучших доступных технологий (далее — Бюро НДТ) (www.burondt.ru).

3 Краткая характеристика

Настоящий справочник НДТ содержит описания используемых в настоящее время в Российской Федерации универсальных подходов и методов, применимых при обработке (обращении), включая очистку, выбросов и сбросов вредных (загрязняющих) веществ на предприятиях химической промышленности. Из этих подходов и методов выделены решения, признанные наилучшими доступными технологиями.

4 Взаимосвязь с международными, региональными аналогами

Настоящий справочник НДТ разработан с учетом положений европейского справочника по наилучшим доступным технологиям «Европейская комиссия. Системы обработки/обращения со сточными водами и отходящими газами в химической промышленности»

5 Сбор данных

Информация о технологических процессах, оборудовании, технических способах, методах, применяемых при производстве обращении со сточными водами и отходящими газами в химической промышленности, была собрана в процессе актуализации справочника НДТ в соответствии с Порядком сбора и обработки данных, необходимых для разработки и актуализации информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям, утвержденным Приказом Минпромторга России 18 декабря 2019 года № 4841.

6 Взаимосвязь с другими справочниками НДТ

Взаимосвязь настоящего справочника НДТ с другими справочниками НДТ, разработанными в соответствии с Распоряжением Правительства Российской Федерации от 10 июня 2022 года № 1537-р, приведена в разделе «Область применения».

7 Информация об утверждении, опубликовании и введении в действие

Справочник НДТ утвержден Приказом Росстандарта от 21 декабря 2023 г. № 2759.

Справочник НДТ введен в действие с 01 января 2024 г., официально опубликован в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru).

8 Взамен ИТС 47-2017

Область применения

Настоящий справочник НДТ распространяется на системы обработки (обращения) со сточными водами и отходящими газами в химической промышленности, в том числе при производстве:

основных органических химических веществ;
продукции тонкого органического синтеза;
полимеров;
основных неорганических химических веществ;
неорганических кислот, минеральных удобрений;
твердых и других неорганических химических веществ;
специальных неорганических химикатов;
прочих основных неорганических химических веществ.

Справочник НДТ рассматривает способы и системы обработки (обращения) сточных вод и условно чистых вод, газообразных выделений, отходящих газов, образующихся при производстве различной химической продукции, а также рассматриваются способы организационно-управленческого и технологического характера. Область применения справочника НДТ в части обработки (обращения) сточных вод и условно чистых вод приведена на рисунке 1.

рис. 1

Рисунок 1 — Сфера распространения настоящего справочника в части обработки (обращения) со сточными водами

Настоящий справочник НДТ разработан в соответствии с распоряжением Правительства Российской Федерации от 31 октября 2014 г. № 2178-р и включает в себя описание универсальных подходов и способов, применимых при производстве химической продукции на предприятиях, относящихся к областям применения НДТ, определенным распоряжением Правительства Российской Федерации от 24 декабря 2014 г. № 2674-р.

Настоящий справочник НДТ охватывает следующие аспекты хозяйственной деятельности:

системы экологического менеджмента;
производственный экологический контроль (ПЭК);
решения по снижению потребления исходной (природной) воды;
системы управления сточными водами, их сбор и обработку;
системы управления выбросами в атмосферу, их сбор и обработку;
термические способы обработки отходящих газов.

Дополнительные виды деятельности, осуществляемые при обработке (обращении) со сточными водами и отходящими газами в химической промышленности, и соответствующие им справочники НДТ, определенные распоряжением Правительства РФ от 31 октября 2014 г. № 2178-р, приведены в таблице 1.

Таблица 1

Дополнительные виды деятельности при обработке (обращении) со сточными водами и отходящими газами в химической промышленности и соответствующие им справочники НДТ

Вид деятельности	Наименование соответствующего справочника НДТ
Очистка выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух	ИТС НДТ 22-2016 «Очистка выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух при производстве продукции (товаров), а также при проведении работ и оказании услуг на крупных предприятиях»
Очистка и утилизация сточных вод	ИТС НДТ 8-2022 «Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях»
Осуществление производственного экологического контроля	ИТС НДТ 22.1-2021 «Общие принципы производственного экологического контроля и его метрологического обеспечения»

РАЗДЕЛ 1 Общая информация о рассматриваемой межотраслевой проблеме

1.1 Химическая промышленность РФ (текущее состояние)

1.1.1 Выбросы загрязняющих веществ

В таблице 1.1 представлен общий объем выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников в Российской Федерации в 2017 — 2021 годах. По объемам выбросов в атмосферный воздух от стационарных источников на первом месте располагается добыча полезных ископаемых 6968,1 тыс. т/год, обрабатывающие производства находятся на втором месте по объемам выбросов в атмосферу загрязняющих веществ 3679,5 тыс. т/год (в 2021 г. — 21,38% от общего количества выбросов), причем основным загрязнителем выступает металлургическая промышленность (в 2021 г. 38,04% выбросов обрабатывающих производств приходится на металлургическое производство, на химическое производство — 12,18%). В атмосферный воздух предприятиями химической промышленности в 2021 г. было выброшено 448,1 тыс. т загрязняющих веществ. Это составило 2,60% от общего количества загрязняющих веществ, выброшенных в атмосферу от стационарных источников (рис. 1.1, рис. 1.2). За период 2017 — 2021 гг. в среднем для отрасли химической промышленности наблюдается рост выброса загрязняющих веществ в атмосферу на 12,19%, что связано с увеличением объемов производства. Согласно данным Федеральной службы статистики производство основных видов химических веществ и химических продуктов в Российской Федерации за период 2017 — 2021 гг. увеличилось на 28,99%.

Таблица 1.1

Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ, отходящих от стационарных источников, по видам экономической деятельности, тысяч тонн (по данным «Охрана окружающей среды в России, 2022»)

	2017	2018	2019	2020	2021
Всего, тыс. т	17477,5	17068,1	17295,1	16951,5	17207,7
из них по видам экономической деятельности:
сельское, лесное хозяйство, охота, рыболовство и рыбоводство	248,1	219,5	334,4	421,8	448,1
добыча полезных ископаемых	4918,9	4851,4	4956,4	6754,8	6968,1
обрабатывающие производства	5803,5	3756,2	5865,6	3900,5	3679,5
из них:
производство пищевых продуктов	143,7	141,7	207,6	259,4	147,5
обработка древесины и производство изделий из дерева и пробки, кроме мебели, производство изделий из соломки и материалов для плетения	107,3	84,6	124,8	128,2	139,0
производство бумаги и бумажных изделий	110,1	86,9	96,9	75,8	71,4
производство кокса и нефтепродуктов	673,3	625,9	720,6	666,4	667,2
производство химических веществ и химических продуктов	399,4	355,9	364,7	432,9	448,1
производство прочей неметаллической минеральной продукции	357,5	355,5	382,4	425,9	469,2
производство металлургическое	3752,2	1797,7	3696,1	1499,6	1399,9
производство готовых металлических изделий, кроме машин и оборудования	34,7	29,8	40,0	37,8	40,1
производство компьютеров, электронных и оптических изделий	7,9	66,9	14,7	40,1	32,2
производство автотранспортных средств, прицепов и полуприцепов	28,4	27,0	29,7	22,0	22,3
производство прочих транспортных средств и оборудования	54,1	33,9	45,5	34,5	43,4
обеспечение электрической энергией, газом и паром; кондиционирование воздуха	3542,6	2709,7	3004,2	2890,9	3061,3
водоснабжение; водоотведение, организация сбора и утилизация отходов, деятельность по ликвидации загрязнений	492,9	592,3	687,0	728,4	749,6
транспортировка и хранение	1795,9	1783,2	1876,2	1604,7	1675,6
<1> С 2018 г. — по данным Росприроднадзора.

рис. 2

Рисунок 1.1 — Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в 2021 г. (по данным «Охрана окружающей среды в России, 2022.»)

рис. 3

Рисунок 1.2 — Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в 2021 г. от обрабатывающих производств (по данным «Охрана окружающей среды в России, 2022.»)

Выбросы диоксида серы предприятиями химической промышленности в 2021 г. достигли 36,1 тыс. тонн, что составило 7,7% выбросов диоксида серы обрабатывающими производствами и 1,12% от всех выбросов диоксида серы. По сравнению с 2016 г. выбросы диоксида серы от предприятий химической промышленности увеличились на 3 тыс. тонн.

Выбросы оксида углерода в 2021 г. предприятиями химической промышленности составили 233,6 тыс. тонн (4,4% от всех выбросов оксида углерода).

Выбросы оксидов азота предприятиями химической промышленности составили 62,3 тыс. тонн (3,2% от всех выбросов оксидов азота в 2021 г.).

Выбросы углеводородов (без учета ЛОС) в атмосферу стационарными источниками загрязнения в 2021 г. составили 3310,3 тыс. тонн, при этом основное количество выбросов приходится на добычу полезных ископаемых (1515,2 тыс. тонн). Предприятиями химической промышленности было выброшено 10,1 тыс. тонн (0,28% от общего количества выбросов углеводородов (без учета ЛОС)), выбросы углеводородов (без учета ЛОС) от предприятий химической промышленности сократились относительно 2016 г. на 0,8 тыс. т.

Среди обрабатывающих производств основной объем выбросов ЛОС в 2021 г. приходится на производство кокса и нефтепродуктов (223,5 тыс. тонн), предприятиями химической промышленности было выброшено 48,2 тыс. тонн ЛОС, что составляет 12,2% от выбросов ЛОС от обрабатывающих производств и 3,66% от всех выбросов ЛОС в 2021 г.

Выбросы ЛОС от предприятий химической промышленности относительно 2016 г. увеличились более, чем на 10 тыс. и составили в 2021 г. 48,2 тыс. тонн ЛОС. При этом в процентном соотношении относительно выбросов ЛОС от всех обрабатывающих производств, выбросы ЛОС уменьшились на 2,4% относительно 2016 г.

рис. 4

Рисунок 1.3 — Выбросы наиболее распространенных загрязняющих атмосферу веществ, отходящих от стационарных источников, в 2021 г., тыс. тонн (по данным «Охрана окружающей среды в России, 2022.») https://rosstat.gov.ru/folder/210/document/13209

1.1.2 Водопользование

В таблице 1.2 представлен объем сброса загрязненных сточных вод в поверхностные водоемы в Российской Федерации в 2017 — 2021 гг. За последние пять лет объем сброса загрязненных сточных вод сократился на 2 млрд м3 (сбросы сточных вод в 2021 г. составили 11 579,8 млн м3, в 2015 г. — 13 588,6 млн м3). Объем сброса загрязненных сточным вод предприятиями химической промышленности составил 425,8 млн м3 (3,68% от общей суммы сброса).

Таблица 1.2

Объем сброса загрязненных сточных вод в поверхностные водоемы по видам экономической деятельности (миллионы кубических метров)

	2017	2018	2019	2020	2021
Всего	13588,6	13135,8	12599,9	11678,4	11579,8
из них по видам экономической деятельности:
сельское, лесное хозяйство, охота, рыболовство и рыбоводство	740,2	748,3	679,8	479,8	614,5
добыча полезных ископаемых	832,2	784,5	687,6	496,0	447,5
обрабатывающие производства	2402,6	2275,9	2088,6	1877,3	1722,5
из них:
производство пищевых продуктов	23,6	25,5	19,7	17,5	24,5
обработка древесины и производство изделий из дерева и пробки, кроме мебели, производство изделий из соломки и материалов для плетения	9,3	10,6	10,4	8,0	8,1
производство бумаги и бумажных изделий	855,5	796,3	817,2	699,2	632,2
производство кокса и нефтепродуктов	74,9	96,1	105,8	87,7	88,2
производство химических веществ и химических продуктов	515,0	499,1	480,2	462,7	425,8
производство прочей неметаллической минеральной продукции	40,1	41,4	43,1	53,7	39,6
производство металлургическое	691,9	637,2	447,8	404,8	365,6
производство готовых металлических изделий, кроме машин и оборудования	55,5	55,7	63,3	61,7	60,7
производство компьютеров, электронных и оптических изделий	5,7	3,8	3,1	2,6	2,7
производство автотранспортных средств, прицепов и полуприцепов	9,7	8,6	3,2	2,1	1,3
производство прочих транспортных средств и оборудования	64,6	55,9	49,8	46,0	44,0
обеспечение электрической энергией, газом и паром; кондиционирование воздуха	1000,9	888,5	933,2	811,8	794,0
водоснабжение; водоотведение, организация сбора и утилизации отходов, деятельность по ликвидации загрязнений	8249,9	8098,3	7920,0	7761,8	7757,4

Сброс основных загрязняющих веществ со сточными водами в водные объекты в 2021 г. приведен в таблице 1.3.

Таблица 1.3

Сброс основных загрязняющих веществ со сточными водами в водные объекты в 2021 г.

	Жиры (природного происхождения), т	Масло талловое, т	Нитрат-анион (NO3-), тыс. т	Сульфаты, тыс. т	Фенол, гидроксибензол, т	Хлориды, тыс. т
Всего	1307,55	94,59	366,84	4965,96	19,34	5941,88
из них по видам экономической деятельности:
сельское, лесное хозяйство, охота, рыболовство и рыбоводство	2,61	-	1,09	35,79	0,14	101,75
добыча полезных ископаемых	0,92	-	9,23	127,41	0,39	473,29
обрабатывающие производства	21,27	94,59	30,10	600,84	4,99	509,65
из них:
производство пищевых продуктов	3,82	-	0,18	3,41	0,05	5,86
обработка древесины и производство изделий из дерева и пробки, кроме мебели, производство изделий из соломки и материалов для плетения	14,93	-	0,09	0,27	0,02	0,60
производство бумаги и бумажных изделий	0,03	94,59	1,31	71,76	0,28	14,90
производство кокса и нефтепродуктов	-	-	4,71	15,50	0,40	364,30
производство химических веществ и химических продуктов	0,02	-	18,56	91,47	0,00	3,52
производство прочей неметаллической минеральной продукции	2,04	-	0,14	8,04	0,18	26,89
производство металлургическое		-	3,98	393,29	0,01	5,93
производство готовых металлических изделий, кроме машин и оборудования	0,00	-	0,63	12,50	0,00	0,24
производство компьютеров, электронных и оптических изделий	0,02	-	0,02	0,23	0,00	0,18
производство автотранспортных средств, прицепов и полуприцепов	0,00	-	0,01	0,15	0,01	7,92
производство прочих транспортных средств и оборудования	0,21	-	0,25	1,99	1,94	3424,96
обеспечение электрической энергией, газом и паром; кондиционирование воздуха	7,97	-	8,81	550,36	11,07	1197,75
водоснабжение; водоотведение, организация сбора и утилизации отходов, деятельность по ликвидации загрязнений	1272,60	-	313,34	3629,79	6,34	476,45
транспортировка и хранение	-	-	-	-	-	-

1.2 Воздействие на окружающую среду

1.2.1 Отходящие газы

Газовые выбросы, образующиеся при производстве химической продукции, грубо можно разделить на организованные и неорганизованные (диффузные). Обработке и очистке можно подвергнуть только организованные газовые выбросы. Следовательно, предметом борьбы с диффузными газовыми выбросами является предотвращение или минимизация последних при производстве. В том числе захват/локализация (при наличии технической возможности), т.е. превращение в организованный выброс, с последующей очисткой является методом предотвращения загрязнения воздуха.

Газовые эмиссии от крупнотоннажных производств неорганических веществ (аммиака, карбамида, неорганических кислот, удобрений и смежных с ними производств) включают в себя:

организованные выбросы:

отходящие газы, образующиеся непосредственно в технологическом процессе, например отходящие газы от стадий сушки или прокалки или газы от аспирации технологического оборудования;
отходящие газы от энергетических установок, сопровождающих химические производства;
отходящие газы от регенерации катализаторов;
отходящие газы от вентиляции складов, хранилищ и обработки сырья, полупродуктов и готовых продуктов;
отходящие газы от продувки или подогрева оборудования, имеющие место при пуске или остановке производственных установок;
выбросы от общей вентиляции производственных помещений;
локализованные/захваченные диффузные выбросы.

неорганизованные выбросы:

эмиссии, образующиеся непосредственно в технологическом процессе, осуществляемые с большой поверхности или из открытого оборудования;
диффузные выбросы, которые технически не могут быть локализованы/захвачены для дальнейшей очистки;
вторичные эмиссии в результате обработки отходов или остатков;

Каждое производство конкретного вида продукции имеет свой характерный состав отходящих газов, что, наряду с применением общепринятых способов очистки, порождает необходимость в индивидуальном подходе при выборе метода (или комбинации методов) и оборудования для их очистки.

Производства неорганической химии

Производства аммиака, азотной кислоты, карбамида и аммиачной селитры могут характеризоваться выделением в атмосферу азотсодержащих соединений: NH3, NOx.

При производстве серной кислоты газовые выбросы могут содержать SO₂, SO₃, туман серной кислоты.

Для производств экстракционной фосфорной кислоты методом сернокислотного разложения и при получении азотно-фосфорнокислого раствора при разложении природных фосфатов азотной кислотой характерно наличие в отходящих газах фтористых неорганических соединений (SiF4, HF).

Производства сложных удобрений на основе переработки экстракционной фосфорной кислоты и на основе переработки азотно-фосфорнокислого раствора характеризуются выбросом в атмосферу аммиака, фторидов газообразных, NOx.

В производстве соляной кислоты очистке подвергают не поглощенные в абсорбере хлористый водород, инертные газы и водяные пары.

Производство хлора. В отходящих газах электролизных цехов содержится до 80 — 90% хлора, который выделяют из смеси (хлорид натрия и соляная кислота) в виде товарного продукта методом сжижения. Однако образующиеся отходящие газы содержат некоторое количество хлора, что требует их доочистки. В результате испарения с поверхности электролитической ванны хлор обнаруживается в вентиляционных выбросах.

Производство хлорной извести. В отходящих газах содержится до 1 — 1,5 г/м3 свободного хлора.

Отходящие газы предприятий по производству минеральных удобрений (комплексных удобрений, аммиачной селитры, карбамида, хлористого калия и др.), алюминия фтористого, а также технических, кормовых и пищевых фосфатов содержат твердые частицы.

Химическая промышленность в целом требует больших затрат энергии, получаемой обычно за счет сжигания органического топлива с выделением характерных для энергетической промышленности загрязнений. Работа большинства предприятий сопровождается выбросами в атмосферу, связанными со сжиганием природного газа, мазута, дизельного топлива в турбинах, котлах, сушильных установках и других технологических системах. Данные выбросы нельзя считать показателями, корректно определяющими уровень развития технологий в химической промышленности, так как они зачастую зависят от используемого сырья и вида топлива, и определяют в большей степени технику и технологию генерации энергии (электрической или тепловой), что не является предметом настоящего справочника НДТ.

На предприятиях химической промышленности могут вырабатываться значительные количества диоксида углерода, при этом предприятия, представляющие собой производственные комплексы, частично используют образующийся CO2 в качестве исходного сырья (например, для синтеза карбамида и затем меламина), что позволяет уменьшить эмиссию диоксида углерода.

Особенностями крупнотоннажных производств химической промышленности являются большие объемы выбросов отходящих газов, объединение потоков отходящих газов до и (или) после соответствующей очистки. Применимость того или иного метода (или комбинации методов) для очистки газовых выбросов зачастую лимитирована множеством факторов, например, энергоемкостью и материалоемкостью технологи очистки, необходимостью утилизации или использования абсорбционных жидкостей, катализаторов или отработанных поглотителей, габаритными размерами оборудования или создаваемым им перепадом давления. Поэтому выбор способа очистки основывается на результатах комплексного анализа, предусматриваемого системой экологического менеджмента организации и исходя из экономической целесообразности.

Производства органической химии

Производство каучуков. Отходящие газы производства каучуков содержат в небольших количествах органические вещества и оксид углерода.

Производство синтетических моющих средств. Основное количество синтетических моющих средств получают методом распылительной сушки. При этом образуются отработанный теплоноситель, воздух из эрлифта, воздух из аспирационных систем, отсасываемый от узлов пыления при транспортировании и переработке исходных материалов и готового продукта. Количество газов из сушилки составляет около 12 тыс. м3/ч. Газы имеют температуру 100 — 120 °C, частицы (в основном от 50 до 600 мкм) обладают повышенной слипаемостью, содержание пыли достигает 15 г/м3. Воздух из эрлифта содержит 2 — 25 г/м3 пыли размером 30 — 70 мкм. Воздух из аспирационных систем содержит 0,2 — 20 г/м3 пыли размером 20 — 40 мкм.

Производство лакокрасочных материалов и их компонентов (пигментов, наполнителей, пленкообразующих, растворителей, пластификаторов, отвердителей и т.д.) сопровождается образованием значительного количества газовых выбросов. Наибольшую долю (по массе) в структуре загрязняющих веществ составляют органические растворители, пыль пигментов, водорастворимые сульфаты.

В ИТС 22 «Очистка выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух при производстве продукции (товаров), а также при проведении работ и оказании услуг на крупных предприятиях» сформулированы основные принципы очистки газовых выбросов. Специфические способы очистки газовых выбросов рассматриваются в отраслевых справочниках. В данном справочнике рассмотрены способы, являющиеся общими для химической промышленности.

1.2.2 Сточные воды

Сточные воды в рамках терминологии, принятой российским законодательством, определенно являются эмиссией. Однако, согласно отечественному природоохранному законодательству, потоки, которые не направляются напрямую в водный объект, сточными водами не являются. Часто предприятия имеют интегрированную систему водоснабжения и водоотведения, при этом различные сбросы могут собираться и усредняться в единый поток (или несколько потоков). Для ряда предприятий характерны смешения потоков при сбросе в водный объект. Так например, на предприятиях по производству минеральных удобрений и неорганических кислот в сточные воды, поступающие на биохимическую очистку, поступают в ряде случаев воды производств удобрений, органических соединений, ливневые и продувочные воды; в потоки ливневых, дренажных вод и процессов первичной водоподготовки после механической очистки могут поступать продувочные воды водооборотного цикла предприятия и условно чистые стоки от продувок оборудования. При необходимости их либо подвергают обработке с последующим использованием, либо очистке перед сбросом в водный объект. Предприятие также может принимать различные загрязненные воды от абонентов на очистку или же транспортировку (смешение потоков после очистных сооружений перед сбросом) или, наоборот, в качестве абонента передавать свои стоки на очистные сооружения или на транспортировку для сброса после очистки.

В случае рассмотрения производства химической продукции как совокупности технологических установок, что является основополагающим при определении технологии в качестве наилучшей доступной, технологические сточные воды, образующиеся в процессе производства не всегда являются эмиссиями, но, несомненно, могут влиять на общие экологические показатели производства. В качестве сточных вод в данном справочнике рассматриваются водные растворы (суспензии, эмульсии), которые являются избыточными в рамках конкретной технологической установки и должны быть безопасно выведены за ее контур. В соответствии с современными требованиями они должны подвергаться очистке с извлечением полезных компонентов и направляться либо на повторное использование, либо на доочистку с последующим сбросом.

Основное количество сточных вод в химической промышленности не образуется непосредственно из реакции химического синтеза, за исключением случаев, когда вода получается в результате химической реакции (например, соковый пар) или используется для осуществления физико-химических и физико-механических процессов при получении продукции (средообразующая функция растворов).

Примеры прямого образования сточных вод:

маточные растворы;
промывные воды от очистки (промывки) продукции;
паровые конденсаты (соковый пар);
закалочные жидкости.

Примеры косвенного образования сточных вод:

воды от промывки/очистки отходящих и аспирационных газов;
промывные воды от очистки оборудования;
воды от создания вакуума в вакуумных системах;
воды от процессов водоподготовки;
продувки котлов и водооборотных систем;
аварийные протечки;
воды от мытья полов;
ливневые воды с территорий производственных предприятий.

Достаточно большое количество сточных вод образуются из второстепенных потоков с низким уровнем загрязнения. К ним относятся:

воды от генерации вакуума;
абсорбционные жидкости от очистки отходящих и аспирационных газов;
воды из охлаждающих систем, например охлаждения насосов.

Данные потоки могут использоваться повторно в технологических процессах напрямую без очистки.

Состав загрязнений сточных вод является характерным для каждого производства конкретной продукции. Указанное приводит к необходимости использования, кроме общих принципов, индивидуального подхода при выборе метода и оборудования для очистки сточных вод или их использования.

В информационно-техническом справочнике по НДТ № 8 «Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях» сформулированы основные принципы обращения со сточными водами и их очистки. Специфические способы обращения со сточными водами рассмотрены в отраслевых справочниках. В данном справочнике рассмотрены способы, являющиеся общими для химической промышленности.

Производства неорганической химии.

Технологические сточные воды от производства аммиака, азотной кислоты, азотсодержащих удобрений (аммиачная селитра, карбамид и др.) содержат ион аммония (NH4+), нитрат-ион (NO3-) и нитрит-ион (NO2-).

При производстве серной кислоты характерным является наличие в сточных водах сульфат-иона (SO42-).

Сточные воды от производства экстракционной фосфорной кислоты, фосфорсодержащих минеральных удобрений, технических, кормовых и пищевых фосфатов содержат фосфат-ион (PO4-) и фторид-ион (F-), а также в зависимости от метода получения могут содержать сульфат (SO42-) и нитрат (NO3-) ионы.

Производство хлористого калия сопровождается образованием сточных вод, содержащих хлорид-ион (Cl-).

Сточные воды от производств алюминия фтористого и фтористых соединений содержат фторид-ион (F-).

Для подавляющего большинства производств химической промышленности характерно наличие в сточных водах взвешенных веществ.

Производства органической химии.

Серьезным источником химически загрязненных сточных вод являются крупнотоннажные производства основного органического и нефтехимического синтеза: производство акрилонитрила, синтетических жирных кислот, бутадиена, изопрена, фенола и ацетона, производство искусственных волокон, синтетических полимеров и пластмасс, минеральных пигментов; производство масляных и водоэмульсионных красок, капролактама; производство метанола, поверхностно-активных веществ (ПАВ), горного воска и др.

Способы снижения сбросов приведены ниже:

снижение образования сточных за счет вторичного использования в производственных процессах, организации и/или модернизации водооборотных циклов (в частности внедрение бессточных систем);
использование локальных очистных сооружений с последующим использованием очищенных вод в производственных процессах;
очистка сточных вод перед сбросом во внешние источники;
удаление в изолированные водовмещающие пласты горных пород (минерализованных сточных вод или содержащих стойкие органические соединения, очистка от которых может потребовать значительных энергетических затрат и привести к образованию большого числа отходов и/или выбросов в том числе парниковых газов).

Особенностями крупнотоннажных производств химической промышленности являются большие объемы сточных вод, объединение потоков сточных вод до и (или) после соответствующей очистки. Последнее порождает затруднение в определении количественной и качественной составляющих производства (цеха) конкретного продукта в суммарном потоке сточных вод при рассмотрении комплексного производства (предприятия).

1.2.3 Отходы

При очистке сточных вод и отходящих газов от загрязняющих веществ происходит образование отходов, вид и возможность использования которых зависит от применяемых технологических решений по водо- и газоочистке.

На предприятиях химической промышленности неорганическая пыль, улавливаемая при очистке отходящих газов, чаще всего используется в основном технологическом процессе, т.к. содержит целевые компоненты, потеря которых снижает коэффициент использования сырья.

При получении экстракционной фосфорной кислоты при очистке отходящих газов от фтористых неорганических соединений (SiF4, HF) образуются растворы кремнефтористоводородной кислоты, утилизация которых зависит главным образом от спроса на продукты их переработки. Избыточное количество растворов кремнефтористоводородной кислоты направляется на нейтрализацию Ca-содержащими компонентами с образованием инертных шламов.

Очистка сточных вод от сульфат-иона посредством нейтрализации известковым молоком приводит к образованию сульфата кальция, использование которого зависит от присутствия в нем примесных компонентов.

В процессе химической водоочистки стоков, содержащих фосфат-ион, образуются фосфатсодержащие осадки, которые могут быть использованы при производстве экстракционной фосфорной кислоты и фосфорсодержащих удобрений.

Азотсодержащие сточные воды обычно подвергаются биохимическим методам очистки. В результате в качестве отхода образуется избыточный активный ил.

1.3 Системы экологического менеджмента при обращении со сточными водами и отходящими газами

Система экологического менеджмента согласно ГОСТ Р ИСО 14001 является частью единой системы менеджмента промышленной компании, включающая организационную структуру, планирование, распределение ответственности, практические методы, процедуры, процессы и ресурсы, необходимые для разработки, внедрения, реализации, анализа и развития экологической политики (рис. 1.4).

рис. 5

Рисунок 1.4 — Преимущества внедрения Системы экологического менеджмента по ИСО 14001

1.4 Методы обращения и обработки (общие принципы)

В химической промышленности эмиссии воздействие на окружающую среду определяется различными источниками и представляет собой совершенно различные композиции химического и физического воздействия на окружающую среду. Для снижения эмиссий следует использовать комплексный подход, основанный на формировании решений в рамках системы менеджмента, существующей в компании, осуществляющей операционное управление производством химической продукции. В качестве мероприятий по снижению эмиссий могут выступать организационно-управленческие и технические (процессно-интегрированные решения и методы обработки на «конце трубы»).

1.4.1 Процессно-интегрированный подход

Процессно-интегрированный подход является оптимальным с точки зрения его использования в части снижения негативного воздействия как для вновь строящихся установок, так и для уже действующих. Он призван уменьшать или предотвращать образование технологических потоков, которые не могут быть использованы в данном технологическом процессе до момента их удаления. Использование этих методов позволяет в целом повышать экономическую эффективность производства.

Распространенные виды применений процессно-интегрированного метода (возможные физические, химические, биологические и инженерные способы) приведены ниже:

разработка новых способов синтеза;
использование более чистых или просто других видов сырья и материалов;
использование более чистых или эффективных видов топлива;
оптимизация стадий процесса;
усовершенствование методов контроля;
применение более эффективных катализаторов и/или растворителей;
рециклинг или повторное использование вспомогательных потоков (промывных вод, инертных газов, растворителей, отработанных катализаторов);
использование остатков в качестве сырья как в собственных целях так и для других производственных процессов;
использование остатков в качестве источника генерации энергии.

Для химической промышленности не все описанные выше применения являются обоснованными в силу присущих данной отрасли особенностей, связанных с крупнотоннажностью некоторых продуктов и комплексностью производств. Например, разработка новых способов синтеза не всегда является экономически оправданным мероприятием, а переход на более чистые виды сырья или просто другие виды сырья зачастую невозможны в связи с тем, что зачастую являются экономически нецелесообразными.

1.4.2 Методы «на конце трубы»

В силу того, что применением процессно-интегрированных подходов не всегда возможно достичь нормативов допустимого воздействия на окружающую среду, в том числе образования сточных вод, содержащих загрязняющие вещества, газообразных выделений и отходящих газов, применяется метод очистки «на конце трубы». Данный метод позволяет выделить из отходящего потока загрязняющие вещества, после чего становится возможным его использование в технологическом процессе или соблюдаются нормативы допустимого воздействия на окружающую среду.

Очистка отходящих газов

Очистка отходящих газов в химической промышленности в первую очередь связана со снижением содержания в них взвешенных частиц (пылей, аэрозолей) и газообразных компонентов.

Как правило, очистку отходящих газов проводят в непосредственной близости от источника образования. Потоки отходящих газов с различными характеристиками редко подвергают очистке в централизованной системе.

Известные и доступные способы очистки подробно приведены в общедоступных литературных источниках. Так же как и в случае со сточными водами общеизвестные методы не всегда экономически обоснованы. Обоснованность применения того или иного метода очистки зависит от наличия загрязняющих веществ, их количества, постоянства состава и расхода.

Очистка сточных вод, содержащих загрязняющие вещества

Предприятия химической отрасли прибегают к использованию метода обработки сточных вод, содержащих загрязняющие вещества, «на конце трубы» для снижения количества сточных вод, загрязняющих веществ, содержащихся в них, и извлечения полезных компонентов. Этот метод охватывает как предобработку рядом с источником образования, так и конечную очистку собранных вод перед их сбросом в водный объект. Основные возможные способы очистки сточных вод приведены в различных общедоступных источниках, в частности в информационно-технических справочниках по наилучшим доступным технологиям РФ, и применительно к химической промышленности рассмотрены в разделе 2 настоящего справочника НДТ.

На химических предприятиях существует, как правило, система сбора и обработки различных вод. Существует несколько подходов к их обработке со своими преимуществами и недостатками, зависящими от многих факторов, в том числе включающие:

децентрализованные системы водоотведения, обрабатывающие сточные воды у источника их образования и направляющие отходящий поток в водные объекты;
системы, подобные централизованным системам водоотведения, предполагающие наличие на площадке централизованной установки сбора и очистки (зачастую такие системы принимают стоки от соседних предприятий и/или муниципальные стоки от городских поселений);
централизованные системы водоотведения с установленными выше по течению установками предварительной обработки потока у источника или объединенных потоков (аналогично предыдущему пункту, могут принимать стоки от субабонентов);
системы с передачей вод на доочистку на централизованные, в том числе муниципальные, очистные сооружения;
системы с предварительной локальной очисткой вод с последующей передачей на доочистку на централизованные, в том числе муниципальные, очистные сооружения.

Преимущества децентрализованных систем обработки сточных вод и систем с предварительной обработкой локальной очисткой непосредственно на источнике образования:

постоянный контроль оператором производственной установки за качеством сточных вод/эффективностью очистки;
сток не разбавляется другими стоками и веществами и позволяет обрабатывать концентрированные потоки, к примеру делает экономически целесообразным извлечение ценных сырьевых и продуктовых компонентов физико-химическими методами или же упрощает удаление загрязнений. Более того при высокой степени извлечения загрязнений может появиться возможность повторного использования воды на этой или же другой установке, что не только снижает нагрузку на водные объекты в части сброса сточных вод, но и снижает объемы забора исходной воды, таким образом эффект от внедрения таких мероприятий усиливается многократно;
снижение риска неконтролируемого загрязнения сточных вод высокими концентрациями загрязнителей при отклонениях от технологических режимов;
большая гибкость при необходимости расширения производства или большая оперативность по отношению к изменяющимся условиям;
системы для обработки сточных вод, находящиеся у источника проектируются непосредственно под параметры стока и благодаря этому часто показывают более высокие эксплуатационные качества, чем стандартные методы;
исключается дополнительное разбавление потоков сточных вод, за счет чего увеличивается эффективность обработки.

Преимущества централизованных систем обработки вод:

наличие синергетического эффекта при переработке смеси сточных вод, содержащих биоразлагаемые компоненты, с учетом того, что потоки сточных вод содержат только биоразлагаемые компоненты или загрязняющие вещества, не снижающие степень очистки;
наличие положительных эффектов от смешения потоков, таких как корректировка температуры, pH среды и выравнивание солесодержания;
более эффективное использование химикатов (т.е. биогенных элементов) и оборудования и, следовательно, снижение соответствующих операционных затрат;
возможно возникновение дополнительных эффектов очистки при совместной очистке промышленных и муниципальных стоков, выражающиеся в эффекте сорбирования и «обезвреживания» вредных компонентов на активном иле в процессе биологической очистке, к примеру, согласно ИТС 10 такая очистка способствует значительному снижению в очищенных стоках ионов тяжелых металлов.

Необходимо отметить, что не все известные и применяемые способы очистки имеют экономически обоснованное применение. Обоснованность применения того или иного метода зависит от состава примесей, их количества, постоянства состава, расхода и физических параметров.

1.4.3 Термические методы очистки сточных вод

Сточные воды химических предприятий, содержащие различные минеральные соли, а также органические вещества, могут обрабатываться термическими методами: концентрированием сточных вод с последующим выделением растворенных веществ в виде твердых солей, окислением органических веществ в присутствии катализатора при атмосферном и повышенном давлении, жидкофазным окислением органических веществ, огневым обезвреживанием. Выбор метода обработки зависит от состава, концентрации и объема сточных вод, их коррозийной активности, требуемой степени очистки, а также экономической целесообразности и природоохранной эффективности рассматриваемого метода.

1.4.4 Бессточные схемы производства/Водооборотные циклы

При использовании совокупности указанных выше методов можно добиться отсутствия сточных вод, сбрасываемых с площадки предприятия на централизованные системы очистки либо непосредственно в водные объекты. Формирование бессточной схемы водоснабжения и водоотведения — комплексная и достаточно сложная задача. В частности, имеются граничные условия по климатическим, гидрологическим и другим условиям местности, в которых эксплуатируется технология/комплекс технологических процессов, связанных с образованием сточных вод, содержащих загрязняющие вещества, по возможности использования оборотных, а также повторных систем/циклов, вод с повышенным солесодержанием, технической возможности утилизации концентрированных растворов или отходов, образующихся в результате промежуточной обработки воды перед ее вторичным использованием.

Рассматривая практически все способы очистки сточных вод и анализируя способы создания бессточных схем на предприятиях химической промышленности следует указать на ряд общих недостатков:

многие способы очистки сточных вод предполагают перевод растворенных примесей в малорастворимые соединения и выделение последних путем седиментации, фильтрации, центрифугирования или флотации, при этом неизбежно образуются отходы, которые необходимо утилизировать или размещать на объектах размещения;
создание бессточных схем сопряжено с необходимостью создания полей испарения либо внедрение энергоемких процессов (в том числе связанных с сжиганием топлива), предполагающих высокие испарения, что в свою очередь сопряжено с сопутствующими проблемами очистки так называемых «вторичных выбросов», а также связанные с эксплуатацией выпарных и пылегазоочистных систем;
и первое и второе так или иначе связано с выведением относительно больших площадей под создание полей испарения или под размещение отходов.

1.4.5 Обработка вод с использованием метода закачки с целью изоляции в глубоких пластах-коллекторах

Одним из эффективных методов, предотвращающих негативное воздействие сточных вод на окружающую среду, в том числе поверхностные и подземные водные объекты является метод, при котором воды нагнетаются путем закачки в изолированные пласты горных пород.

Целью подземной изоляции является удаление использованных вод из среды непосредственного обитания человека, надежная неограниченная во времени изоляция их в недрах, предотвращающая поступления компонентов сточных вод в зону активного водообмена и биологические цепочки.

Воды с высокой минерализацией практически не подвергаются биологической очистке. Утилизация и обезвреживание таких сточных вод высокозатратна, химическое осаждение, как правило, приводит к образованию большого количества отходов при этом стоимость утилизации или обезвреживания может превышать стоимость производимой целевой продукции. Сброс таких сточных вод в водные объекты требует значительного разбавления, т.е. нерационального использования исходных — природных вод и может привести к засолению, деградации и выводу из хозяйственного оборота значительных территорий. Поэтому изоляция в глубоких коллекторах является безусловной альтернативой накоплению сточных вод или много тоннажных продуктов их переработки на поверхности земли или сбросу их в водные объекты и, таким образом, имеет природоохранную направленность.

Рассматриваемый метод предусматривает реализацию системы обеспечения экологической безопасности, включающей три основные мероприятия: обоснование выбора геологической структуры, техническое соответствие участка недр требованиям локализации стоков и их изоляции, создание эффективной системы мониторинга геологической среды в периоды жизненного цикла использования глубинной изоляции.

Мировой опыт и результаты практического применения рассматриваемого метода (с начала 20-х годов 20-го века) подтверждают вывод о том, что технологии глубинной изоляции являются для определенного состава вод единственным прогрессивным, природоохранным и экономически целесообразным методом.

Рассматриваемый метод успешно реализуется в Российской Федерации при производстве соды, каустика, добыче и переработке солей (хлоридов калия, натрия, магний и др.), для сточных вод, образующихся в процессе восстановления катионитов и анионитов при деионизации воды, а также является эффективным методом обработки сточных вод, содержащих устойчивые к биологической деградации органические вещества (к примеру, солесодержащие сточные воды с незначительным содержанием фенолов) различной природы, может быть экономически не выгодно концентрировать, испарять, подвергать абсорбционным методам, а каталитическим и другим методам (деструкции могут мешать содержащиеся в сточных водах минеральные вещества и взвеси).

Эффективность метода в основном определяется за счет снижения капитальных и текущих затрат по сравнению с альтернативными методами очистки и утилизации сточных вод и отходов. При этом также необходимо учесть практически полное исключение возникновения риска загрязнения окружающей среды и, как следствие, снижение возможных затрат на устранение последствий загрязнения от возникновения ситуаций, связанных с нарушениями технологических режимов на очистных установках, и от аварий.

Для каждого отдельного объекта такой расчет будет уникален, ввиду уникальности и неоднородности геологических условий на различных территориях. В то же время строительство одиночных скважин, как эксплуатационных, так и наблюдательных, а также стоимость возведения объектов инфраструктуры может быть достаточно точно рассчитана на основании экспертных оценок.

Рассматриваемый метод осуществляется в соответствии с требованиями нормативно-правовых актов Российской Федерации, при наличии соответствующей лицензии на вид деятельности и право пользование недрами. При этом отсутствие негативного воздействия на окружающую среду должно подтверждаться результатами мониторинга.

Возможность отнесения метода закачки стоков к области НДТ, равно как и безопасность применения метода, обеспечивается при выполнении следующих условий:

надлежащий выбор пласта — коллектора (геологической структуры участка недр);
соответствие технических решений требованиям локализации сточных вод и их надежной изоляции от биосферы;
наличие эффективной системы мониторинга недр в периоды жизненного цикла объекта.

Для выполнения этих условий предусматривается целый комплекс научно обоснованных мероприятий как на стадии проектирования объектов изоляции сточных вод в глубоких пластах-коллекторах, так и на стадии их строительства и последующей эксплуатации. Сущность указанных мероприятий представлена в таблице 1.4.

Таблица 1.4

Основные аспекты системы обеспечения экологической безопасности, рационального использования и охраны недр

Условия обеспечения экологической безопасности, рационального использования и охраны недр	Мероприятия по выполнению условий
Проектно обоснованный выбор пласта — коллектора (геологической структуры участка недр)	Выбор пласта-коллектора, обеспечивающего прием заданного расхода, количества и состава сточных вод, при наличии надежной естественной гидродинамической изоляции пласта-коллектора, предотвращающего поступление компонентов сточных вод в зону активного водообмена и биологические цепочки.
Соответствие технических решений и прогнозов эксплуатации требованиям безопасности, рационального использования и охраны недр	Выбор технических и конструкционных решений-системы нагнетания объекта (поступление и локализация сточных вод в выбранном пласте-коллекторе), обеспечивающих безопасное, рациональное использование и предотвращение загрязнения недр при проведении работ, связанных с пользованием недрами, при сбросе сточных вод. Экспертно подтвержденные положительные результаты регулярной оценки (обоснования) эксплуатации объекта.
Наличие эффективной системы мониторинга геологической среды	Создание проектнообоснованной сети наблюдательных скважин. Разработка и утверждение программы мониторинга состояния недр. Проведение гидрогеологического, гидрохимического, геофизического и других видов контроля в объеме и в соответствии с программой мониторинга. Осуществление контроля технического состояния объекта. Анализ и представление информации о результатах мониторинга в органы государственной власти.

Раздел 2 Технологические, технические решения, используемые в настоящее время при обращении со сточными водами и отходящими газами в химической промышленности

2.1 Производственный экологический контроль

Производственный контроль в области охраны окружающей среды (производственный экологический контроль) осуществляется в целях обеспечения выполнения в процессе хозяйственной и иной деятельности мероприятий по охране окружающей среды, рациональному использованию и восстановлению природных ресурсов, а также в целях соблюдения требований в области охраны окружающей среды, установленных законодательством в области охраны окружающей среды

Целями проведения производственного экологического контроля являются:

обеспечение выполнения в процессе хозяйственной и иной деятельности мероприятий по охране окружающей среды, рациональному использованию и восстановлению природных ресурсов (далее — природоохранных мероприятий);
обеспечение соблюдения требований, установленных законодательством в области охраны окружающей среды.

В обязательном порядке в Программу производственного экологического контроля должны быть включены маркерные вещества, в отношении которых установлены технологические нормативы.

Производственный экологический контроль в части охраны атмосферного воздуха должен быть направлен на:

контроль стационарных источников выбросов для подтверждения соответствия установленным нормативам допустимых выбросов и технологическим нормативам;
контроль эффективности работы газоочистного оборудования;
наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха за границами промплощадки, в том числе на границе ближайшей нормируемой территории (жилая застройка, ландшафтно-рекреационные зоны, зоны отдыха, территории курортов, санаториев и домов отдыха, территорий садоводческих товариществ и коттеджной застройки, коллективных или индивидуальных дачных и садово-огородных участков, а также других территорий с нормируемыми показателями качества среды обитания; спортивные сооружения, детские площадки, образовательные и детские учреждения, лечебно-профилактические и оздоровительные учреждения общего пользования, объекты пищевых отраслей промышленности, оптовых складов продовольственного сырья и пищевой продукции, производства лекарственных веществ, лекарственных средств и (или) лекарственных форм, складов сырья и полупродуктов для фармацевтических предприятий.

Производственный экологический контроль в части образования и обращения с технологическими сточными водами и сбросами должен быть направлен на:

контроль эффективности работы очистных сооружений;
контроль сброса сточных вод для подтверждения соответствия установленным нормативам допустимого сброса и технологическим нормативам;

Производственный экологический контроль в части образования и обращения с технологическими сточными водами и сбросами должен учитывать следующие положения:

в процессе производственной деятельности предприятие потребляет воду с определенным начальным содержанием загрязняющих веществ, концентрация которых зависит от используемого источника поступления воды;
в потребляемой воде концентрация отдельных компонентов может быть достаточно высокой и превышать установленные нормативы ПДК. В случае если эти повышенные концентрации влияют на производственный процесс, предприятие применяет различные способы водоподготовки. Если повышенные концентрации не влияют на производственный процесс, вода используется без предварительной очистки;
в результате производственной деятельности потребляемая вода используется на определенных стадиях технологического процесса, в результате чего количество и концентрация загрязняющих веществ в ней изменяется. В системах с замкнутым водооборотным циклом выход технологических сточных вод из производственного цикла исключен и в данном случае осуществляется только водопотребление;
увеличение количества загрязняющих веществ в технологических сточных водах происходит при осуществлении технологических процессов, в результате которых в используемую воду привносятся загрязняющие вещества из сырья, полупродуктов и продуктов процесса. В осуществляемых процессах присутствуют источники образования загрязняющих веществ;
увеличение концентрации загрязняющих веществ в технологических сточных водах, может происходить при осуществлении технологических процессов, в результате которых загрязняющие вещества концентрируются в жидкой фазе, но извне не привносятся. В этом случае происходит увеличение концентрации ЗВ, но не их абсолютного количества и нельзя говорить о загрязнении воды, а только о водопотреблении. Это происходит в результате осуществления процессов водоподготовки и водоочистки (ионообмен, осмос, ультрафильтрация), испарения, упарки, сушки и т.д. В осуществляемых процессах отсутствуют источники образования загрязняющих веществ;
некоторые загрязняющие вещества, находящиеся в потребляемой воде, могут никак не изменяться в результате осуществляемых на предприятии процессов и удаляться с технологическими сточными водами с площадки предприятия. Их концентрация в сточных водах может меняться в зависимости от водопотребления предприятия, но их количество в этом случае не увеличивается. Это происходит в случае отсутствия источников образования загрязняющих веществ в технологических процессах.

Производственный экологический контроль в части образования и обращения с технологическими сточными водами и сбросами должен быть направлен на соблюдение эффективности реализуемых природоохранных и/или технологических мероприятий при осуществлении процессов, в которых образуются сточные воды.

2.2 Водопотребление. Образование сточных вод. Способы обращения и очистки

Технологические сточные воды собираются, очищаются от загрязняющих веществ и по возможности направляются на повторное использование в производстве. Сточные воды, которые не могут быть использованы, после очистки сбрасываются в поверхностные водные объекты или удаляются в водовмещающие пласты горных пород, или передаются сторонним организациям для дальнейшего использования или очистки, или могут быть дополнительно очищены на собственных очистных сооружениях.

На ряде предприятий исторически сложились схемы водопользования, когда на свои очистные сооружения поступают не только неочищенные сточные воды других предприятий (абонентов), но и коммунальные стоки водоканалов, смешивающих поступающие сточные воды со своими производственными и хозяйственно-бытовыми сточными водами для очистки и последующего сброса в водный объект.

Органические вещества в сточных водах производств оцениваются по показателю ХПК для целей дальнейшей очистки на «собственных» или «сторонних» биологических очистных сооружениях. В процессе биологической очистки органические вещества подвергаются полной деструкции. В водные объекты могут попадать продукты процессов биологической очистки стоков.

Для очистки сточных вод применяют три основных типа очистных сооружений: локальные, общие заводские; районные, городские.

На химических предприятиях в основном применяют локальные и общие заводские очистные сооружения, реже проводят очистку на районных или городских сооружениях. В некоторых случаях сточные воды после очистки на локальных сооружениях направляют для доочистки на районные или городские сооружения.

Обезвреживание сточных вод непосредственно после технологических установок и цехов проводят на локальных очистных сооружениях, установки которых являются продолжением технологических процессов производства продукции. На локальных очистных сооружениях проводят очистку сточных вод, которые не могут быть направлены в системы повторного или оборотного водоснабжения или на общие заводские или городские очистные сооружения без очистки. На локальных очистных сооружениях, как правило, применяют следующие виды очистки: отстаивание, флотация, экстракция, адсорбция, ионный обмен, обратный осмос и др. Также в качестве локальных очистных установок иногда применяют установки термического обезвреживания сточных вод.

Крупные химические и нефтехимические предприятия имеют в своем составе общие очистные сооружения, состоящие из различных стадий очистки: механическая, физико-химическая, биологическая, доочистка.

На механических очистных сооружениях в основном удаляются грубодисперсные примеси. На биологических очистных сооружениях происходит деструкция органических веществ, при этом в водные объекты могут попадать продукты процессов биологической очистки стоков. Для доочистки сточных вод применяются реагентные методы. На нефтехимических предприятиях применяются сооружения нефтеулавливания в качестве общих очистных сооружений, что позволяет снизить нагрузку на биологический этап и вернуть отстоянные нефтепродукты в качестве сырья.

В зависимости от степени и характера загрязненности сточные воды могут как непосредственно направляться на биологическую очистку, так и на стадию доочистки сточных вод, например, не содержащие взвешенных частиц и всплывающих примесей сточные воды направляются сразу на биологическую очистку.

Кроме того, на ряде предприятий внедрены бессточные системы водопользования, позволяющие полностью отказаться от отведения (сброса) сточных вод в водные объекты. Важными аспектами при организации бессточных систем водопользования являются климатические условия, которые при преобладании среднегодовых испарений над среднегодовыми осадками предоставляют предприятию благоприятную возможность организации технологического процесса с отказом от сброса сточных вод в водные объекты. При этом оборотная вода используется исключительно в технологических целях.

Зачастую сточные воды собираются и усредняются в единый поток (или несколько потоков), который впоследствии подвергается обработке. Ряд предприятий также принимает сточные воды от абонентов (в том числе и коммунальные стоки), а ряд предприятий наоборот передают образующиеся стоки сторонним организациям, в том числе специализированным по очистке коммунальных стоков.

Основные методы очистки сточных вод приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Группа методов очистки	Метод очистки	Технологическое оборудование
Механические методы	Отстаивание	Отстойники (горизонтальные, вертикальные, тонкослойные, с аэрацией — осветлители) Песколовки Нефтеловушки
	Процеживание	Решетки Барабанные сетки
	Фильтрование	Фильтры (барабанные, вакуумные дисковые, ленточные, листовые, патронные, камерные, с зернистым слоем) Камерные фильтр-прессы
Физико-химические методы	Адсорбция	Адсорберы
	Выпаривание	Выпарные аппараты (трубчатые, роторно-пленочные, погружного горения)
	Дегазация	Дегазационное оборудование
	Ионообмен	Ионообменные установки
	Коагуляция, флокуляция	Коагуляторы, оборудование для флокуляции
	Кристаллизация	Оборудование для кристаллизации
	Мембранные методы	Мембранные установки
	Флотация	Флотаторы (напорные, импеллерные)
	Экстракция	Экстракционные колонны, установки
Биохимические методы	Биохимическая очистка в искусственных сооружениях	Биофильтры Аэротенки Биотенки
Термические методы	Огневое обезвреживание	Оборудование для огневого обезвреживания
Термические методы	Жидкофазное окисление	Оборудование для жидкофазного окисления
Химические методы	Хлорирование	Хлораторы
	Озонирование	Озонаторы
	Нейтрализация	Установки нейтрализации
Электрохимические методы	Электролиз	Электролизеры
	Электрокоагуляция	Электрокоагуляторы
	Электрофлотация	Электрофлотаторы

2.2.1 Методы снижения водопотребления

При управлении предприятием, проектировании нового и оптимизации существующего производства следует уделить особое внимание следующим аспектам водопользования, которые влияют на объем потребляемой исходной воды:

контроль объема потребляемой воды (использование приборов измерения потока);
возможность разделения потоков загрязненных вод и условно чистых вод, а также разделение загрязненных вод по типам загрязнения, для обеспечения возможности их эффективной очистки (предварительной локальной очистки стоков);
совершенствование стратегий по снижению потребления исходной воды, например:

а) переход к технологиям, которые позволяют снизить количество потребляемой воды;

б) прямое использование сточных вод, в случае если это возможно (т.е. если состав загрязнений не влияет на технологический процесс);

в) предобработка сточных вод с последующим использованием, приводящим к снижению потребления исходной воды;

г) промывка под высоким давлением и при низком общем расходе;

д) использование систем создания вакуума без использования воды;

е) использование вакуумных систем с закрытым водяным циклом;

ж) использование систем с противоточной промывкой;

з) использование CIP-систем (Cleaning-In-Place).

использование способов очистки газовых выбросов в атмосферу, не предполагающих применение исходной воды (т.е. не использование абсорбционных методов).

В целях сокращения потребления оборотной охлаждающей воды применяют рекуперацию тепла экзотермических реакций посредством выработки технологического пара, использования избыточного технологического пара, энергетически зависимой дистилляции.

В целях сокращения потребления исходной воды и образования сточных вод производят отделение сточных вод, содержащих загрязняющие вещества, от условно чистых ливневых или иных вод, а также проводят мероприятия по предупреждению загрязнения условно чистой воды.

В целях сокращения потребления исходной воды создают замкнутые системы водооборота, применяют системы рециркуляции воды, а также используют в технологических процессах условно чистую воду, отводимую с крыш и навесов.

Создаются системы сбора и разделения сточных вод, в том числе ливневых и дренажных вод в производственных коллекторах водостока для их обработки и последующего использования. По возможности проектируется разделение потоков воды по степени загрязненности с последующей очисткой на локальных очистных сооружениях, что, в свою очередь, снижает гидравлическую нагрузку на водосборные объекты и объекты по обработке сточных вод.

Для упрощения повторного использования воды производят раздельный отвод технологических вод (например, конденсата и охлаждающих вод). Перед повторным использованием воды проводится контроль содержания загрязняющих веществ. Следует уделять внимание максимально возможному извлечению из сточных вод загрязняющих веществ, возникающих вследствие потерь сырья или продукта, для их последующего использования.

В целях постоянной оптимизации процесса обработки сточных вод и обеспечения стабильного и бесперебойного функционирования объекта обработки сточных вод на предприятиях применяется ПЭК; при этом показатели, подлежащие контролю, а также периодичность контроля различаются в зависимости от предприятия и зависят, в частности, от объема сточных вод, видов и количества загрязнений и требований к качеству их очистки. Постоянный контроль качества сбрасываемых сточных вод осуществляют в коллекторе, сборной камере или колодце на выпуске с очистных сооружений.

Важен контроль и учет объемов потребления различных вод. Для определения расходов воды применяют традиционные методы: ультразвуковые или индукционные расходомеры.

Одним из способов снижения потребления исходной воды является внедрение системы контроля целостности и герметичности оборудования, включая трубопроводные системы и насосные установки. То же относится и к оснащению отстойников и других узлов обработки вод, где могут иметь место утечки.

Предприятия могут проводить мероприятия по предотвращению чрезвычайных ситуаций (например, оборудуют резервные хранилища на случай чрезвычайной ситуации для аккумулирования сбросов сточных вод и (или) для обеспечения противопожарных мер для их последующей очистки, обработки и использования).

При снижении общего и удельного потребления исходной воды ожидаемо снижается количество сточных вод, направляемых после очистки на сброс.

2.2.2 Методы на «конце трубы»

Выбор технологических подходов, методов, мер и мероприятий, направленных на очистку сточных вод, содержащих загрязняющие вещества, определяется составом и особенностями потоков, рассмотренных ниже.

При оценке качества вод принимаются во внимание следующие основные характеристики:

общие показатели: pH, минерализация (сухой остаток), БПК, ХПК, соотношение БПК:ХПК, содержание взвешенных веществ;
неорганические показатели: азотная группа (аммоний-ион, нитраты, нитриты, общий азот), общий фосфор, сульфиды, хлориды, сульфаты, фториды, металлы (Na, Ca, Mg, Al, Fe, Mn, Cr, Cu, Zn);
органические показатели: общий органический углерод, содержание нефтепродуктов, AOX, фенолов.

Значимость этих параметров и применимость их для контроля зависит от специализации конкретного предприятия и используемых им технологий, которые также определяют перечень ЗВ и их концентрацию до очистки.

Ниже рассмотрены основные способы обработки сточных вод, содержащих загрязняющие вещества, перед их повторным использованием или сбросом, применяемые в химической промышленности. Выбор технологических подходов, методов, мер и мероприятий, направленных на обработку вод, определяется составом и особенностями сточных вод конкретных возможностей применения. Данные способы относятся к методам «на конце трубы» (см. 1.4.2), которые используются в случае, если предотвращение образования сточных вод невозможно или нецелесообразно по разным причинам. Воды после очистки могут быть использованы в производственных процессах.

Способы очистки вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические или биохимические. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения. Чаще всего применяется комбинация различных способов.

2.2.2.1 Безреагентные методы физико-механической обработки

2.2.2.1.1 Процеживание

Для улавливания крупных загрязнений и мусора предприятия применяют процеживание, представляющее собой процесс фильтрования воды через сетки и решетки. Используют решетки с механизированным и ручным удалением задержанных загрязнений. Зазор между прутьями решеток может варьироваться от 2 до 16 мм. Использование решеток с меньшим зазором позволяет оптимизировать дальнейшую очистку вод за счет размещения решеток с малым зазором (2 — 4 мм) после решеток с большим зазором, что предотвращает переполнение подводящего лотка.

2.2.2.1.2 Отстаивание

Для выделения взвешенных веществ на большинстве предприятий применяют отстаивание — процесс выделения в отстойниках взвешенных загрязнений под действием гравитационных сил за счет разности плотностей загрязнений и воды. Отстойники могут выполнять функции усреднителей.

На предприятиях используют горизонтальные, радиальные и вертикальные отстойники, отличающиеся направлением потока очищаемой воды. Горизонтальные и радиальные отстойники применяют при больших расходах воды. При этом горизонтальные отстойники при равной пропускной способности характеризуются меньшей эффективностью очистки в сравнении с радиальными за счет меньшей длины водосливной кромки. Их используют в тех случаях, когда их компактность является неоспоримым преимуществом. Вертикальные отстойники, ограниченные величиной расхода до 1000 м3/ч, чаще всего применяют при выделении аморфных гидроксидных осадков, не поддающихся транспортированию скребками. При необходимости выделения мелкодисперсных загрязнений перед отстаиванием применяют коагулирование и флокулирование. В этом случае конструкция отстойника иногда включает камеру хлопьеобразования.

Для удаления песка и крупнодисперсных загрязнений используют песколовки, а для удаления больших количеств жиров и нефтепродуктов применяют нефтеловушки и жироловушки соответственно, или совмещенные аппараты.

2.2.2.1.3 Гидроциклонирование

Для выделения взвешенных веществ применяют гидроциклонирование, представляющее собой процесс выделения взвесей за счет разницы их плотности с плотностью воды во вращающемся потоке, образованном тангенциальным впуском исходной воды, в цилиндрический корпус аппарата. Используют открытые безнапорные и напорные гидроциклоны.

В безнапорных гидроциклонах процесс выделения загрязнений происходит под действием гравитационных сил; центробежные силы малы и на процесс практически не влияют.

В напорных гидроциклонах процесс выделения взвесей протекает под действием центробежных сил; при этом в аппаратах малых диаметров эти силы могут превосходить гравитационные в сотни и тысячи раз.

2.2.2.1.4 Центрифугирование

Для выделения взвешенных веществ применяют центрифугирование, представляющее собой процесс выделения загрязнений за счет разницы плотностей в поле центробежных сил, возникающих в центрифуге при вращении ротора. Центробежные силы могут превышать гравитационные в 100 — 3000 раз и более. Центрифугирование применяется главным образом для обезвоживания осадка, выделенного на очистных сооружениях.

2.2.2.1.5 Флотационные методы очистки

Для очистки сточных вод от жидких (масел, нефтепродуктов и проч.) и иных загрязнений многие предприятия применяют флотационные методы, основанные на выделении из жидкости веществ с помощью диспергированного воздуха.

Применяют напорную, импеллерную флотацию и электрофлотацию, использование которых зависит от объема поступающих сточных вод, исходного качества загрязнений, а также необходимой степени очистки.

Образующийся в процессе флотационной очистки воды поверхностный продукт (флотопена), содержащий выделенные загрязнения и часто полезные компоненты (например, нефтепродукты, жиры и т.д.), направляют на утилизацию. Выделившийся во флотаторе донный осадок также направляют на обработку.

Для интенсификации и повышения эффективности очистки воды процесс флотации используют в сочетании с реагентами (коагуляция, флокуляция), поскольку при этом обеспечивается высокий эффект очистки и сокращаются потери воды с отводимыми выделенными загрязнениями (в виде пены) в сравнении с процессом отстаивания.

2.2.2.1.6 Фильтрование

Фильтрование представляет собой процесс улавливания загрязнений в пористой среде, которая может быть образована зернистыми минеральными, искусственными полимерными и волокнистыми материалами. Процесс очистки происходит за счет адгезии загрязнений к поверхности загрузки, а также вследствие их механического улавливания в ее порах.

В качестве зернистых загрузок используют песок, керамзит, цеолит, гравий, горелые породы, антрацит и т.д.; многие предприятия используют искусственные загрузки (полистирол, пенополиуретан, волокнистые отходы синтетических волокон).

2.2.2.1.7 Магнитная сепарация

Для безреагентной очистки сточных вод используют высокоградиентные магнитные сепараторы. Для очистки вод, содержащих ферромагнитные или парамагнитные вещества, используют электромагниты либо постоянные магниты.

2.2.2.2 Физико-химические методы обработки

Для удаления из сточных вод коллоидных и растворенных загрязнений, исходя из свойств удаляемых веществ, характеристик обрабатываемых сточных вод, технико-экономических соображений, а также местных условий, применяют физико-химические методы.

Физико-химические методы подразделяют на регенеративные и деструктивные.

Регенеративные методы основаны на применении химических, физических и физико-химических процессов, в которых удаляемое вещество извлекается из воды без изменения структуры, свойств и химического состава с целью дальнейшего использования. К ним относят коагулирование, флокулирование с отстаиванием и флотацией, фильтрованием, а также ионообменное извлечение и концентрирование, мембранные методы извлечения и концентрирования, адсорбцию, экстракцию, отгонку, отдувку с поглощением (дегазацию), отгонку с паром (эвапорацию), ректификацию, кристаллизацию и др.

Деструктивные методы базируются на химических и физико-химических процессах, в результате которых удаляемые вещества претерпевают изменения, превращаясь в другие соединения или вещества, часто переходящие в иное фазовое состояние. К ним относят нейтрализацию кислот и оснований, химическое осаждение загрязняющих воду веществ в виде труднорастворимых соединений, электрохимическое и гальванохимическое осаждение, химическое окисление, электрохимическое окисление, жидкофазное окисление, сжигание, химическое восстановление, электрохимическое и гальванохимическое восстановление.

2.2.2.2.1 Коагуляция и флокуляция

Коагуляция — процесс укрупнения дисперсных частиц в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты. Коагуляцию применяют для ускорения процесса осаждения тонкодисперсных примесей и эмульгированных веществ. Коагуляция может происходить самопроизвольно, под влиянием химических и физических процессов. В процессах очистки сточных вод коагуляция проводится под влиянием добавляемых к ним специальных веществ — коагулянтов. Коагулянты в воде образуют хлопья гидратов окисей металлов, которые быстро оседают под действием силы тяжести. Хлопья обладают способностью улавливать коллоидные и взвешенные частицы и агрегировать их. Так как коллоидные частицы имеют слабый отрицательный заряд, а хлопья коагулянтов обладают слабым положительным зарядом, то между ними возникает взаимное притяжение. В качестве коагулянтов обычно используют соли алюминия, железа или их смеси. Выбор коагулянта зависит от его состава, физико-химических свойств и стоимости.

Флокуляция — это процесс агрегации взвешенных частиц при добавлении в сточную воду высокомолекулярных соединений, называемых флокулянтами. В отличие от коагуляции при флокуляции агрегация происходит не только при непосредственном контакте частиц, но и в результате взаимодействия молекул адсорбированного на частицах флокулянта. Для очистки вод используют различные флокулянты. При выборе состава и дозы флокулянта учитывают свойства его макромолекул и природу диспергированных частиц.

Флокуляцию проводят для интенсификации процесса образования хлопьев гидроокисей алюминия и железа с целью повышения скорости их осаждения. Использование флокулянтов позволяет снизить дозы коагулянтов, уменьшить продолжительность процесса коагулирования и повысить скорость осаждения образующихся хлопьев.

2.2.2.2.2 Электродиализ

Процесс очистки сточных вод электродиализом основан на разделении ионизированных веществ под действием электродвижущей силы, создаваемой в растворе по обе стороны мембран.

2.2.2.2.3 Ионный обмен

Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе. Вещества, составляющие эту твердую фазу, носят название ионитов. Поглотительная способность ионитов характеризуется обменной емкостью, которая определяется числом эквивалентов ионов, поглощаемых единицей массы или объема ионита.

2.2.2.2.4 Адсорбция

Адсорбция — это процесс перехода растворимых веществ из раствора на поверхность твердого вещества (адсорбента), высокопористых частиц. Адсорбент имеет конечную емкость для того или иного растворенного вещества, и, когда эта емкость полностью использована, требуется замена отработанного адсорбента свежим материалом. Отработанный адсорбент подвергается регенерации, утилизации или термической переработке.

2.2.2.2.5 Десорбция летучих примесей

Для удаления из воды растворенных кислых (CO₂, H₂S, SO₂, SO₃, NO₂) и щелочных (NH₃, CH₃, NH₂) газов применяют дегазацию (отдувку воздухом, инертными газами или паром) с использованием реагентов (химический метод) или с нагреванием и вакуумированием (физико-химический метод) и продувкой воздухом в барботажных или насадочных аппаратах. При низких концентрациях газов в воде, нецелесообразности или невозможности их утилизации, а также при условии, что продукты обработки реагентами не препятствуют дальнейшей очистке или использованию сточных вод, могут применяться химические методы дегазации.

При производстве карбамида образующийся в отделении выпарки конденсат сокового пара содержит примеси аммиака, диоксида углерода и карбамида. Очистку подобных сточных вод от аммиака, имеющегося в растворе и образующегося в результате гидролиза карбамида, проводят посредством десорбции в одну или две ступени; в последнем случае схемы могут предусматривать проведение гидролиза карбамида.

2.2.2.2.6 Мембранные методы

Для очистки вод применяют мембранные методы, к которым относятся ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос.

Ультрафильтрацию применяют для удаления из воды взвешенных веществ, органических веществ, коллоидных частиц нефтепродуктов, а также снижения мутности, окисляемости и т.д.

Для очистки воды после микрофильтрации применяют нанофильтрацию, обеспечивающую удаление из воды многозарядных ионов и молекул размером 0,01 — 0,001 мкм, молекул органических веществ массой более 200 а.е.м. и вирусов. Селективность при очистке воды от тяжелых металлов и солей жесткости составляет 98 — 99%, при удалении однозарядных ионов — порядка 50%.

Обратный осмос применяется при обессоливании для выделения и концентрирования ионов минеральных солей (в том числе ионов тяжелых металлов) и низкомолекулярных органических веществ при исходных концентрациях от 2 — 5 до 20 — 35 г/л. Установки обратного осмоса обеспечивают возможность очистки воды одновременно от растворимых неорганических (ионных) и органических загрязняющих примесей, высокомолекулярных соединений, взвешенных веществ, вирусов, бактерий и других вредных примесей.

Мембранные технологии могут обеспечивать наивысшую степень очистки воды, удаляя из нее не только привнесенные загрязнения, но и растворенные вещества, приближая качество воды к дистилляту. Их использование ограничено возможностью использования или утилизации рассолов и экономической целесообразностью.

2.2.2.2.7 Ректификация

При образовании концентрированных сточных вод в небольших количествах, содержащих органические вещества и растворенные органические жидкости, может применяться ректификация (азеотропная или в присутствии перегретого водяного пара). При этом установки перегонки и ректификации сточных вод, как правило, входят в состав технологических схем основных производств, а выделенные из сточных вод вещества обычно используют на этих же производствах.

2.2.2.2.8 Экстракция

Для очистки небольших количеств концентрированных сточных вод от органических примесей (летучих и нелетучих фенолов, нефтепродуктов, пестицидов) на отдельных предприятиях применяют экстракционный метод. Его применяют при значительных концентрациях извлекаемых веществ или высокой их товарной ценности, а также при обработке сточных вод, содержащих высокотоксичные загрязняющие вещества, когда неприемлемы либо неосуществимы другие известные методы. Область применения — извлекаемые вещества с исходными концентрациями 2000 — 30 000 мг/л. В связи с высокими остаточными концентрациями извлекаемых веществ (300 — 800 мг/л) и экстрагента сточные воды после извлечения основного количества вещества подвергают доочистке другими методами.

2.2.2.2.9 Нейтрализация

Если в сточных водах присутствуют свободные кислоты или основания, обуславливающие кислую или щелочную реакцию среды, то многие предприятия применяют нейтрализацию, если величина pH их ниже 6,5 (кислая вода) или выше 8,5 (щелочная вода). Кроме того, регулирование pH используют при обработке воды методами коагуляции и флокуляции при осаждении, окислении, восстановлении.

Нейтрализация кислых сточных вод

Кислая среда обусловлена присутствием в них свободных минеральных кислот (серная, соляная, азотная, ортофосфорная, фтористоводородная, гексафторкремниевая и др.) и в меньшей степени органических кислот. Кроме того, нейтрализация таких вод необходима для предотвращения коррозии трубопроводов и канализационных сооружений. В зависимости от местных условий при очистке вод применяют следующие способы нейтрализации кислых вод:

взаимная нейтрализация кислых и щелочных вод при их смешении;
нейтрализация щелочными реагентами: едкий натр, кальцинированная сода, гидроксид кальция (известь), карбонат кальция (известняк, доломит);
нейтрализация отходами производства, например карбидный шлам ацетиленовых станций, шламы от установок химического умягчения воды и др.;
нейтрализация фильтрованием через нейтрализующие материалы: известняк — CaCO3, доломит — CaCO3 MgCO3, магнезит — MgCO3.

Нейтрализация щелочных сточных вод

Щелочная среда обусловлена присутствием в них свободных щелочей (едкий натр, едкое кали), оснований щелочноземельных металлов (гидроксиды кальция, магния, бария) карбонатов щелочных и щелочноземельных металлов, аммиака. Щелочные воды подвергают нейтрализации не только для соблюдения условий спуска сточных вод в водные объекты и на сооружения биологической очистки, но и для предотвращения разрушения бетонов и снижения интенсивности карбонатных отложений в трубопроводах.

В зависимости от местных условий предприятия применяют следующие способы нейтрализации щелочных сточных вод:

взаимная нейтрализация кислых и щелочных вод при их смешении (если таковые имеются на предприятии, производстве);
нейтрализация минеральными кислотами (серная, соляная, азотная);
нейтрализация CO2 воздуха при длительном выдерживании их в открытых бассейнах или аэрированием воздухом;
нейтрализация диоксидом углерода или CO2 воздуха в пенных аппаратах или скрубберах; ограничение — повышенная кальциевая жесткость (> 0,7 мг-э/л);
нейтрализация топочными газами котельных, ТЭЦ в пенных аппаратах или скрубберах; ограничение — повышенная кальциевая жесткость (> 0,12 мг-э/л) при наличии в газах SO2, SO3.

2.2.2.2.10 Химическое осаждение

Для удаления из сточных вод ионов тяжелых (Fe, Cu, Zn, Ni, Sn, Pb, Hg, Cr+3, Cd и др.) и легких (Al, Ti, Be) металлов применяют способ выделения этих веществ в виде труднорастворимых соединений при определенных значениях pH; их удаление основано на образовании труднорастворимых гидроксидов, карбонатов, основных солей при обработке воды щелочными реагентами с учетом пределов растворимости труднорастворимых соединений, требований к остаточным концентрациям удаляемых веществ, количества образующихся осадков. Для ускорения процесса осаждения гидроксидов, а также при очистке от взвешенных примесей с использованием коагулянтов также достигается эффект от осаждения тяжелых металлов на образующихся флокулах.

Для удаления из сточных вод сульфатов, сульфитов, сульфидов, фосфатов, фторидов, арсенатов многие предприятия применяют их перевод в труднорастворимые соединения с помощью солей кальция, железа и алюминия с учетом требований к качеству очищенной воды по остаточным концентрациям удаляемых веществ.

Для удаления из воды ионов тяжелых металлов, фторидов, фосфатов, хроматов не применяют электрохимическое и гальванохимическое осаждение.

2.2.2.2.11 Окислительные и восстановительные методы

Для деструкции токсичных минеральных и органических веществ с превращением их в малотоксичные или нетоксичные соединения (во многих случаях — CO2 и H2O) применяют окислительные методы, включающие:

окисление активным хлором (применяют для деструкции цианидов, фенолов, роданидов, сернистых соединений);
окисление озоном (применяют для деструкции цианидов, роданидов, фенолов, нитритов, СПАВ, пестицидов, альдегидов, лигнинов, сернистых соединений);
окисление пероксидом водорода (применяют для деструкции цианидов, роданидов, красителей, СПАВ);
окисление кислородом на катализаторах (применяют для деструкции цианидов, роданидов, сульфидов, меркаптанов);
окисление перманганатом калия (применяют для деструкции цианидов, роданидов, неионогенных СПАВ);
электрохимическое окисление на аноде (применяют для обезвреживания незначительных объемов концентрированных сточных вод от цианидов, роданидов, красителей и других органических соединений);
жидкофазное окисление, сжигание в циклонных печах, в печах с псевдоожиженным слоем, часто с утилизацией выделяемого тепла для генерации пара (применяют на нескольких предприятиях для обезвреживания незначительных объемов высококонцентрированных вод, загрязненных различными органическими веществами).

Для перевода некоторых токсичных веществ в соединения, более легко удаляемые из воды осаждением или в виде газообразных продуктов, применяют восстановительные методы.

Для очистки хромсодержащих вод на большинстве предприятий применяют реагентное восстановление соединений Cr+6. При этом Cr+6 восстанавливается в Cr+3 с последующим осаждением его в виде труднорастворимых гидроксидов при определенном значении pH. В качестве восстановителя применяют сульфит и бисульфит натрия, SO2 соли Fe+2, гидразин.

Для обработки относительно концентрированных сточных вод, содержащих нитриты, отдельные предприятия применяют реагентное восстановление нитритов с превращением их в молекулярный азот. В качестве восстановителей используют Fe+2, карбамид, сульфаминовую кислоту и др. Применение метода ограничивается созданием кислой среды в начале процесса (pHнач < 3).

Для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, включая Cr+6, применяют электрохимическое восстановление, основанное на электролизе сточных вод, с использованием стальных или алюминиевых анодов, подвергающихся электролитическому растворению. Процесс аналогичен обработке вод солями железа и алюминия, однако при его реализации не происходит обогащения воды сульфатами и хлоридами. Для электрохимического восстановления предприятия используют различные виды катодов: пористые; объемно-насыпные проточные, плоские пластины с инертной загрузкой.

2.2.2.3 Биологическая очистка сточных вод

При соотношении БПК/ХПК более 0,35, pH = 6 — 8, температуре воды 8 °C — 37 °C и концентрации грубодисперсных примесей до 150 — 2000 мг/л применяют биологическую очистку.

Биологическую очистку в естественных условиях (для очистки сравнительно небольших количеств сточных вод, а также для их доочистки) осуществляют на полях фильтрации, в фильтрующих траншеях, фильтрующих колодцах, а также в биологических прудах с высшей водной растительностью и без нее и окислительных каналах, где развиваются микроорганизмы, участвующие в самоочищении природных водоемов.

Биологическую очистку сточных вод в искусственных условиях многие предприятия осуществляют на биологических очистных сооружениях, включающих в себя биофильтры, аэротенки различных модификаций с подачей воздуха, а также анаэробные реакторы.

Проведение дополнительной очистки биохимически очищенных сточных вод многие предприятия осуществляют с помощью биологических прудов (рассчитанных на продолжительность пребывания в них воды от 2 до 17 сут, а в ряде случаев и более).

В биофильтрах очистку воды осуществляют прикрепленной микрофлорой, развивающейся на поверхности загрузки. В роторных биофильтрах, биотенках, биосорберах микроорганизмы развиваются и удерживаются инертной насадкой из пластмасс, песка или активированного угля.

При необходимости глубокого удаления биогенных элементов азота и фосфора применяют процессы нитрификации (окисление аммонийного азота до нитритов и нитратов) и денитрификации (восстановления окисленных форм азота нитритов и нитратов до газообразного азота).

Более глубокого удаления фосфора достигают при применении биореагентного способа. При очистке концентрированных (по БПК) сточных вод для предварительной обработки может применяться анаэробный метод с использованием метантенков.

Для отделения от воды избыточной биомассы, образующейся в процессах биологической очистки, используют вторичные отстойники или илоотделители, входящие в состав биологических сооружений вместе с биофильтрами и аэротенками.

Для доочистки сточных вод после биологической используют зернистые фильтры, иногда фильтры с синтетической загрузкой. Наиболее глубокую доочистку осуществляют на биосорберах с биологической регенерацией активированного угля.

Большинство предприятий нефтехимической промышленности проводят биохимическую очистку сточных вод производственной канализационной системы как отдельно, так и вместе с бытовыми сточными водами завода, присоединенных соседних предприятий и ближайших вахтовых и населенных пунктов, прошедшими предварительную механическую очистку. Биохимическую очистку осуществляют по одноступенчатой и двухступенчатой схемам. При двухступенчатой схеме допускается подача сточных вод с более высоким содержанием сульфидов и более высоким БПК.

При биологической очистке сточных вод используют ультрафильтрационные блоки мембран (МБР) из полого волокна с внешней поверхностью фильтрования, которые погружают в аэрируемый объем воды, при этом вторичные отстойники не применяют. Данный подход позволяет достичь высокой степени очистки воды.

2.2.2.4 Обеззараживание сточных вод

Для уничтожения содержащихся в них патогенных микробов применяют обеззараживание сточных вод следующими методами:

химические (преимущественно применение различных соединений хлора, озона);
физические (термические, с применением ультразвуковой обработки, ультрафиолетового излучения).

2.2.2.5 Сбор и очистка ливневых и дренажных вод

Для очистных сооружений ливневых вод одной из главных задач является правильный выбор схемы водосбора, очистки и сброса воды. Правильность выбора обусловлена рациональностью технических решений, удобством эксплуатации, стоимостью строительства и обслуживания. Очистные сооружения ливневых вод используются двух типов:

накопительная схема очистки;
проточная схема очистки.

При накопительной схеме очистки вода сначала собирается в накопительный (обычно железобетонный) резервуар, затем в течение длительного времени перекачивается на очистку. Достоинством такой схемы является то, что вследствие длительного периода откачки возможно использование компактных очистных систем достаточно низкой производительности. Недостатки заключаются в следующем:

необходимость строительства бетонных резервуаров, с занятием больших площадей;
необходимость подвода электроэнергии для насосов;
высокая стоимость и сложность строительства, оснащения и дальнейшей эксплуатации бетонных резервуаров.

При проточной схеме вода поступает на очистные сооружения непосредственно из водосборной сети. Излишняя, не подлежащая очистке вода сбрасывается по отводящему трубопроводу. Главным достоинством этой схемы является отсутствие необходимости в строительстве накопительного резервуара и подвода электроэнергии, что позволяет значительно сократить сроки монтажа очистных сооружений. К недостаткам проточной схемы можно отнести необходимость использования очистных систем большей производительности, чем при накопительных схемах.

Данные способы обращения со сточными водами применимы только в случае отдельного канализирования и сброса в водный объект ливневых сточных вод без смешения с другими видами сточных вод.

2.2.2.6 Комбинации методов очистки

Комбинированный метод предполагает использование одновременно двух и более из вышеуказанных методов очистки. Делается это с целью достижения максимального эффекта. Выбор методов очистки для комбинирования зависит от особенностей промышленных стоков и водоема, куда идет слив очищенной воды. Стандартной схемой комбинирования методов очистки является последовательность из механического, биологического и физико-химического очищения.

Примером комбинированного метода очистки воды является метод электрофлотокоагуляции. Электрофлотокоагуляция, как пример выступает в качестве безреагентного способа регенерации отработанных моющих растворов, объединяет электрокоагуляцию и электрофлотацию.

Другим вариантом комбинированного метода очистки воды является электрокаталитическая очистка. Процесс электрохимической деструкции с каталитическим окислением органических примесей осуществляют двумя методами:

введением в электродное пространство вместе с потоком жидкости подвижного или гранулированного неподвижного катализатора;
введением катализатора в поток после электролиза в специальном реакторе.

2.2.2.7 Обезвоживание осадков сточных вод

Из множества методов обезвоживания осадков сточных вод предприятия выбирают подходящие, исходя из свойств осадков и местных условий.

Для обезвоживания осадков (шламов) в химической промышленности применяются процессы фильтрования (под давлением или под вакуумом), центрифугирования, механического отжима (ленточные фильтр-прессы), а также применяется обезвоживание осадков на иловых площадках, шламохранилищах, шламонакопителях.

2.3 Обращение с газовыми выбросами, их обработка и очистка

Источниками образования выбросов в атмосферу в химической промышленности могут быть различные технологические стадии и вспомогательные процессы (генерация энергии, транспортировка и обработка сырья, продуктов и полупродуктов, очистка стоков, обработка отходов и пр.). Обращение с газовыми выбросами, так же как и обращение со сточными водами, является одним из основных видов деятельности химических предприятий, неотрывно связанным с производством продукции и защитой окружающей среды. Выбросы в атмосферу могут быть локализованы в объединенную систему сбора, обработки/регенерации и очистки, а могут быть диффузными, отходящими как от неплотностей оборудования, так и с поверхности различных инженерных сооружений, где присутствуют технологические среды.

Основной задачей организационного характера (например, применение систем экологического менеджмента) является разработка решений, направленных на снижение образования выбросов в атмосферу и степени их загрязненности. Максимальная локализация диффузных выбросов в атмосферу с целью достижения возможности их обработки или/и очистки. Например, при проектировании объекта химического производства предусматривается работа оборудования под разрежением, с отводом отходящих газов в систему их обработки/регенерации или очистки.

Задачами технического характера являются регламентное операционное управление производственной установкой, применение метода «на конце трубы». В данном случае, как и в случае со сточными водами применение технологий «на конце трубы» не рассматривается как операции, целью которых является только очистка отходящих газов перед выбросом в атмосферу или возврат полезных компонентов в технологию. В производствах химической продукции стадии очистки отходящих газов интегрированы в технологическую систему в качестве полноправного технологического передела. При этом он может являться ключевым с точки зрения ведения технологического процесса и его экономических показателей. Очистка газового потока может быть сопряжена с получением растворов или смесей заданного состава, необходимых для дальнейшего использования. Для этого могут использоваться как стандартные аппараты, так и нестандартные, разработанные непосредственно для данного процесса.

Способы очистки отходящих газов и их контроля подробно описаны в релевантных информационно-технических справочниках по наилучшим доступным технологиям ИТС 2, ИТС 18, ИТС 19, ИТС 22, ИТС 22.1, ИТС 31, ИТС 32, ИТС 33, ИТС 34.

Устройства для очистки газов от пыли подразделяют на пылеуловители и воздушные фильтры.

Обезвреживание отходящих газов от газообразных и парообразных токсичных веществ осуществляют с применением:

физико-химических методов: абсорбции (физической и хемосорбции), адсорбции, термической нейтрализации, каталитической нейтрализации;
биохимических методов.

Обычно применяют комбинацию разных методов (многоступенчатые схемы очистки).

Выбор метода очистки зависит от следующих факторов:

а) исходная концентрация вредных (загрязняющих) компонентов и требуемая степень очистки отходящих газов;

б) объемы очищаемых газов и их температура;

в) наличие сопутствующих газообразных примесей и пыли;

г) потребность во вспомогательных материалах;

д) наличие пространства для сооружения газоочистной установки;

е) простота эксплуатации и технического обслуживания;

ж) климатические и природные ограничения;

з) доступность ресурсов;

и) возможность использования или утилизации выделенных примесей;

к) взрыво- и пожароопасность;

л) экономической целесообразности применения метода.

В производствах крупнотоннажной химии наибольшее распространение получили методы обработки/очистки газовых потоков, описанные ниже.

Основные методы очистки отходящих газов приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Группа методов очистки	Метод очистки	Технологическое оборудование
Механические методы	Мокрые методы	Мокрые скрубберы Осадители (центробежные, механические, скоростные, фильтрующие) Газопромыватели (полые, насадочные, тарельчатые)
	Сухие методы	Рукавные фильтры Тканевые фильтры Пылеосадительные камеры Скрубберы Циклоны Каплеуловители, брызгоуловители Аспирационные системы
	Электрические методы	Электрофильтры
Физико-химические методы	Абсорбционные методы	Абсорберы (насадочные, тарельчатые, пленочные, распылительные)
	Адсорбционные методы	Адсорберы
	Каталитические методы	Реакторы каталитической очистки
	Термические методы	Дожигатели (печные, горелочные, топочные)

2.3.1 Очистка отходящих газов от аэрозолей (пыли и туманов)

Современные аппараты обеспыливания газов можно разбить на четыре группы:

механические обеспыливающие устройства, в которых пыль отделяется под действием сил тяжести, инерции или центробежной силы;
мокрые, или гидравлические, аппараты, в которых твердые частицы улавливаются жидкостью;
пористые фильтры, на которых оседают мельчайшие частицы пыли;
электрофильтры, в которых частицы осаждаются за счет ионизации газа и содержащихся в нем пылинок.

2.3.1.1 Циклоны

Широкое применение на предприятиях химической промышленности получили центробежные обеспыливающие устройства (циклоны). В циклонах рекомендуется улавливать частицы пыли размером более 10 мкм.

Степень очистки газа в циклоне зависит не только от размеров отделяемых частиц и скорости вращения газового потока, но от конфигурации основных элементов и соотношения геометрических размеров циклона.

Часто для очистки больших количеств запыленных газов вместо циклона большого диаметра применяют несколько циклонных элементов значительно меньшего диаметра (их монтируют в одном корпусе). Такие циклоны называют батарейными циклонами, или мультициклонами.

2.3.1.2 Мокрые пылеуловители

Для тонкой очистки газов от пыли применяют мокрую очистку — промывку газов чистой водой или растворами. Тесное взаимодействие между жидкостью и запыленным газом осуществляется в мокрых пылеуловителях либо на поверхности жидкой пленки, стекающей по вертикальной или наклонной плоскости (пленочные или насадочные скрубберы), либо на поверхности капель (полые скрубберы, скрубберы Вентури) или пузырьков газа, пены (барботажные (пенные) пылеуловители).

Классификация мокрых пылеуловителей представлена на рисунке 2.12.

рис. 6

Рисунок 2.1 — Классификация мокрых пылеуловителей

Эффективность мокрых пылеуловителей в основном зависит от смачиваемости пыли. При улавливании плохо смачивающейся пыли в воду вводят поверхностно-активные вещества, способствующие повышению смачиваемости.

2.3.1.3 Электроосаждение

Данный метод очистки основан на ионизации молекул газа электрическим разрядом. По конструкции электрофильтры подразделяют на трубчатые и пластинчатые. В электрофильтрах улавливают пыль с частицами размером выше 5 мкм.

Степень очистки газа в электрофильтре в значительной степени зависит от проводимости пыли. Для увеличения эффективности электроды электрофильтра иногда смачивают водой, такие электрофильтры называются мокрыми.

2.3.1.4 Очистка с использованием фильтрации

Способы очистки отходящих газов с использованием принципа фильтрации широко применяются в химической промышленности, для этого используются фильтры различной конструкции, движущей силой процесса фильтрации выступает перепад давления, который возникает на пористой перегородке, которая задерживает частицы аэрозоля на поверхности или в порах. Общая классификация фильтров для очистки газовых потоков приведена на рисунке 2.2.

рис. 7

Рисунок 2.2 — Классификация фильтров

2.3.1.4.1 Рукавные фильтры

При очистке посредством рукавных фильтров газы, содержащие взвешенные твердые частицы, проходят пористые перегородки, пропускающие газ и задерживающие на своей поверхности твердые частицы. Выбор материала для рукавов определяется ее механической прочностью, химической и термической стойкостью.

Главным достоинством рукавных фильтров является высокая эффективность очистки, достигающая 99% для всех размеров частиц.

2.3.1.4.2 Фильтры для туманов/аэрозолей

Очистка газов от тумана, в частности при производстве серной кислоты, может производиться как в электрофильтрах, так и в фильтрах, снабженных фильтрующими кислотостойкими материалами.

Электрофильтры обычно применяются для очистки газов при содержании в них тонкодисперсного аэрозоля в больших количествах (более 5 г/нм3).

Фильтры с использованием фильтрующих материалов применяются при меньших содержаниях тумана и брызг (менее 5 г/нм3). В качестве фильтрующего материала в фильтрах применяются сетки, тканые и нетканые фильтрующие маты, изготовленные из коррозионно-стойких материалов.

Для улавливания частиц размером менее 3 мкм наиболее эффективным является применение фильтров Бринка с так называемым диффузионным (броуновским) типом улавливания тонкодисперсных частиц тумана.

Фильтрующий материал фильтра Бринка состоит из мата, изготовленного из коррозионностойкого нетканого материала, помещенного между двумя концентрическими металлическими решетками. Толщина волокон в этом нетканом фильтрующем материале составляет 6 — 7 мкм, что обеспечивает развернутую поверхность контакта фильтрующего материала с очищаемым газом.

Плотность фильтрующих матов в фильтрах Бринка броуновского типа существенно выше, чем вышеописанных фильтров ударного типа.

Механизм захвата тонкодисперсных частиц в фильтрах броуновского типа заключается в захватывании поверхностью стекловолокон тонкодисперсных частиц в результате их броуновского движения. Скорость движения газа в фильтрующем материале фильтра Бринка броуновского типа на порядок ниже, чем в фильтрах ударного или переходного типа и составляет 0,1 — 0,3 м/с.

Эффективность сепарации мелких частиц в фильтрах Бринка достигает 99,5%.

2.3.2 Очистка отходящих газов от летучих соединений

2.3.2.1 Абсорбция

Метод абсорбции основывается на разделении газо-воздушной смеси на составные части посредством поглощения одного или нескольких газовых компонентов (абсорбатов) этой смеси жидким поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора.

Для удаления из выбросов аммиака, хлористого/фтористого водорода целесообразно применять в качестве поглотительной жидкости воду, потому что их растворимость в воде составляет сотни граммов на 1 кг воды. При поглощении из газов диоксида серы или хлора расход воды будет более значительным, потому что их растворимость составляет только сотые доли грамма на 1 кг воды. В некоторых особых случаях вместо воды применяют водные растворы сернистой кислоты (для улавливания водяных паров), вязкие масла (для улавливания ароматических углеводородов из коксового газа) и др.

Контакт газового потока с жидким растворителем производится либо пропусканием газа через насадочную колонну, либо распылением жидкости, либо барботажем газа через слой абсорбирующей жидкости. В зависимости от способа контакта «газ — жидкость» различают:

насадочные башни — форсуночные и центробежные скрубберы;
скрубберы Вентури;
барботажно-пенные скрубберы;
тарельчатые и другие скрубберы.

Широкое распространение получили башни с колпачковыми тарелками. Иногда вместо колпачковых тарелок применяют перфорированные пластины с большим количеством мелких отверстий (диаметром примерно 6 мм), которые создают пузырьки газа одинаковой формы и размера; более мелкие отверстия затрудняют стекание промывной жидкости, особенно при значительном расходе газа.

Применение абсорбционных методов обычно связано с использованием схем, включающих узлы абсорбции и при необходимости десорбции. Десорбцию растворенного газа (или регенерацию растворителя) проводят либо снижением общего давления (или парциального давления) примеси, либо повышением температуры, либо использованием двух приемов одновременно.

Достоинством абсорбционных методов является экономичность очистки большого количества газов и осуществление непрерывных технологических процессов.

2.3.2.2 Хемосорбция

Метод хемосорбции базируется на поглощении газов и паров твердыми или жидкими поглотителями с образованием слаболетучих химических соединений на поверхности или в растворе.

Для реализации хемосорбции используют насадочные башни, пенные и барботажные скрубберы, распылительные аппараты типа труб Вентури и аппараты с различными механическими распылителями. Также широко используют аппараты с подвижной насадкой, достоинством которых является высокая эффективность разделения при умеренном гидравлическом сопротивлении, а также большая пропускная способность по газу.

Основным недостатком этих методов является значительное снижение температуры газов после осуществления очистки, что в конечном итоге приводит к снижению эффективности рассеивания остаточных газов в атмосферном воздухе (для этих целей может использоваться дополнительный подогрев отходящих газов). Также следует учитывать, что оборудование громоздко и требует создания системы жидкостного орошения.

2.3.2.3 Адсорбция

Метод адсорбции базируется на использовании физических свойств некоторых твердых тел с ультрамикроскопической структурой селективно извлекать из газовой смеси отдельные компоненты и концентрировать их на своей поверхности. В пористых телах с капиллярной структурой поверхностное поглощение дополняется капиллярной конденсацией.

Основными направлениями использования адсорбции являются:

извлечение летучих органических соединений для их повторного использования или циркуляции в замкнутом цикле; также может использоваться в качестве автономной системы, в качестве стадии концентрирования для повышения эффективности последующего извлечения, например с помощью мембранной сепарации или для обработки выбросов систем газоочистки;
очистка от загрязняющих веществ (например, ЛОС, H2S, запахи, микропримеси газов, которые не могут быть использованы для циркуляции в замкнутом цикле или каким-либо иным образом) также может осуществляться с использованием в качестве адсорбента гранулированного активированного угля, который не регенерируется, а подвергается сжиганию.

В качестве промышленных адсорбентов в основном используются смешанно-пористые материалы с высокоразвитой внутренней поверхностью, имеющие искусственное или природное происхождение; в соответствии с размером пор, преобладающим в их структуре, адсорбенты подразделяют на микро-, переходно- и макропористые. Наиболее широко применяются следующие виды адсорбентов:

гранулированный активированный уголь (адсорбент с широким диапазоном эффективности как для полярных, так и неполярных соединений), который может быть пропитан, например, окислителями (перманганатом калия или соединениями серы) для улучшения удержания тяжелых металлов; можно использовать в сочетании с полимерами;
цеолиты, свойства которых зависят от их производства, служащие простыми молекулярными ситами, избирательными ионообменниками или гидрофобными адсорберами летучих органических соединений; можно использовать в сочетании с полимерами;
макропористые полимерные частицы, которые используются в виде гранул или шариков, не обладают высокой избирательностью в отношении летучих органических соединений;
силикагель;
натрий-силикаты алюминия.

К основным видам адсорбционных систем относят:

адсорбцию с неподвижным слоем;
адсорбцию с псевдоожиженным слоем;
непрерывную адсорбцию с подвижным слоем;
адсорбцию при переменном давлении (PSA — pressure swing adsorption).

Адсорбция применяется для регулирования содержания, извлечения, рециркуляции или подготовки к последующей обработке летучих органических соединений и выбросов в атмосферу органических загрязняющих веществ, например выбросов, которые образуются при обезжиривании, покраске распылением, экстракции растворителями, покрытии металлической фольгой, нанесении пленочных покрытий, меловании бумаги, производстве лекарственных препаратов и др.

Адсорбенты можно использовать последовательно: например, на первом этапе для отделения высоких концентраций летучих органических соединений применить полимеры, а на втором этапе для отделения менее концентрированных летучих органических соединений использовать цеолиты.

Выбор конструкции адсорбера определяется скоростью газовой смеси, размером частиц адсорбента, требуемой степенью очистки и др. Конструктивно адсорберы выполняются в виде вертикальных, горизонтальных либо кольцевых емкостей, заполненных пористым адсорбентом, через который фильтруется поток очищаемого газа. Вертикальные адсорберы обычно применяют при небольших объемах очищаемого газа; горизонтальные и кольцевые — при высокой производительности, достигающей десятков и сотен тысяч м3/ч.

Использование адсорбции при переменном давлении позволяет отделять газы или пары из смеси отходящих газов и одновременно регенерировать адсорбент. Процесс включает четыре этапа:

создается давление газа, поступающего в адсорбер;
адсорбция происходит при высоком давлении, и, следовательно, образуются чистые компоненты;
давление сбрасывается;
производится продувка при низком давлении или под вакуумом.

Фильтрация газа может происходить через неподвижный (адсорберы периодического действия) или движущийся слой адсорбента. Наиболее широко применяются адсорберы периодического действия, в которых период контактирования очищаемого газа с твердым адсорбентом чередуется с периодом регенерации адсорбента. Эти установки отличаются конструктивной простотой, но в то же время имеют низкие допускаемые скорости газового потока и, следовательно, повышенную металлоемкость и громоздкость. Основным недостатком этих аппаратов являются большие энергетические затраты, связанные с преодолением гидравлического сопротивления слоя адсорбента.

Цикличность адсорбционных процессов предопределяет необходимость периодической регенерации насыщенных целевыми компонентами поглотителей. Ключевой операцией восстановления сорбционной способности адсорбентов является десорбция, потому что для ее проведения требуется от 40% до 70% общих затрат на адсорбционную газоочистку. Десорбцию проводят, используя повышение температуры, вытеснение адсорбата более хорошо сорбирующимся веществом, снижение давления (в том числе создание вакуума) или комбинацию этих приемов. Возможность эффективного осуществления десорбции и концентрирования загрязняющих веществ с последующим обезвреживанием этих загрязняющих веществ в ряде случаев определяет целесообразность выбора адсорбции как метода очистки отходящих газов.

Термическую десорбцию проводят, нагревая насыщенный адсорбент до определенной температуры, которая обеспечивает необходимую интенсивность процесса, прямым контактом с потоком водяного пара, горячего воздуха или инертного газа, или же проводя нагрев через стенку с подачей и в аппарат некоторого количества отдувочного агента (обычно инертного газа). Использование температурного интервала от 100 °C до 200 °C, как правило, обеспечивает возможность десорбции компонентов, поглощенных активными углями, силикагелями и алюмогелями. Использование температурного интервала от 200 °C до 400 °C обычно является достаточным для десорбции примесей, поглощенных цеолитами.

Холодная (или вытеснительная) десорбция основывается на различии сорбируемости целевого компонента и вещества, используемого в качестве десорбента (вытеснителя). Для десорбции поглощенных адсорбентом органических веществ можно использовать диоксид углерода, аммиак, воду, некоторые органические и другие вещества, которые могут обеспечить эффективное вытеснение целевого компонента и относительную простоту его последующей десорбции из адсорбента. Этот подход является перспективным при реализации адсорбционных процессов на основе использования цеолитов, которые характеризуются повышенной адсорбционной активностью в отношении паров воды, что предопределяет ее эффективность как десорбента поглощенных цеолитами веществ.

Десорбцию посредством снижения давления можно реализовать двумя способами: редуцированием давления в системе после насыщения поглотителя на стадии адсорбции, проводимой под избыточным давлением, или созданием в системе разрежения при осуществлении стадии адсорбции под нормальным давлением.

Вакуумная десорбция (из-за значительных энергозатрат и необходимости обеспечения герметичности соответствующих установок) используется в ограниченных масштабах.

Десорбция, базирующаяся на перепаде давления между стадиями адсорбции и десорбции, используется в установках короткоцикловой безнагревной адсорбции, которые получили в последнее время достаточно широкое применение в целях осушки воздуха и других газов, которая в ряде случаев является необходимой ступенью, предшествующей очистке газов от вредных примесей.

2.3.2.4 Термическая нейтрализация

Метод термической нейтрализации базируется на способности горючих токсичных компонентов (газов, паров и дурнопахнущих веществ) окисляться при наличии свободного кислорода и высокой температуры газовой смеси до менее токсичных веществ.

Во многих случаях термическая нейтрализация вредных примесей имеет ряд преимуществ перед методами адсорбции и абсорбции:

отсутствие шламового хозяйства;
небольшие габариты очистных установок;
простота обслуживания;
высокая эффективность обезвреживания при низкой стоимости очистки и др.

Область применения термической нейтрализации определяется характером продуктов реакции, образующихся при окислении (например, при сжигании некоторых газов образующиеся продукты реакции во много раз превышают исходный газовый выброс по токсичности), поэтому термическая нейтрализация используется только для обработки отходящих газов, которые содержат загрязняющие вещества органического происхождения, в соответствии с проектнообоснованными требованиями, включая требования в области промышленной безопасности. Различают три схемы термической нейтрализации газовых выбросов:

прямое (непосредственное) сжигание в пламени;
термическое окисление;
каталитическое сжигание.

Прямое (непосредственное) сжигание в пламени и термическое окисление осуществляют при температурах 600 °C — 800 °C, каталитическое сжигание — при 250 °C — 450 °C. Выбор схемы термической нейтрализации определяется химическим составом загрязняющих веществ, их концентрацией, начальной температурой газовых выбросов, объемным расходом и предельно допустимыми нормами выброса загрязняющих веществ.

Прямое сжигание используют только в тех случаях, когда отходящие газы имеют теплоту сгорания, необходимую для осуществления реакции с минимальным расходом топлива. Из экономических соображений этот вклад должен превышать 50% общей теплоты сгорания. Эти системы огневого обезвреживания обеспечивают степень очистки 90% — 99%, если время пребывания вредных веществ в высокотемпературной зоне превышает 0,5 с, температура обезвреживания газов, содержащих углеводороды, превышает 500 °C — 650 °C, а содержащих оксид углерода — 660 °C — 750 °C.

Термическое окисление применяют в тех случаях, когда температура отходящих газов высока, но в них отсутствует достаточное количество кислорода, либо когда концентрация горючих примесей настолько низка, что они не обеспечивают подвод теплоты, необходимой для поддержания пламени. При температуре отходящих газов, которая достаточна для самовоспламенения газовоздушной смеси, процесс дожигания происходит в камере с подмешиванием свежего воздуха.

Окисление газовоздушной смеси представляет собой окисление горючих газов и ароматических веществ в потоке отходящих газов путем нагревания смеси загрязняющих веществ с воздухом или кислородом до температуры, превышающей температуру самовоспламенения газовоздушной смеси на 300 °C — 350 °C, и поддержания высокой температуры в течение достаточного для полного окисления компонентов времени.

Если температура отходящих газов недостаточна для протекания процесса окисления, то поток отходящих газов подогревают в теплообменнике, после чего пропускают через рабочую зону, в которой сжигают природный или какой-либо другой высококалорийный газ.

Факельное сжигание представляет собой высокотемпературное окисление, используемое для сжигания горючих компонентов отходящих газов в открытом пламени и применяемое преимущественно для сжигания легковоспламеняющихся газов по соображениям безопасности или при возникновении нештатных условий эксплуатации.

2.3.2.5 Каталитическое окисление

Каталитическое окисление используют для превращения токсичных компонентов отходящих газов в безвредные/менее вредные для окружающей среды вещества, осуществляя введение в систему дополнительных веществ-катализаторов, которые позволяют выполнить процесс при более низких температурах.

Каталитическое окисление базируется на взаимодействии удаляемых веществ с одним или несколькими из компонентов, присутствующих в очищаемом газе, или со специально добавляемым в смесь веществом. Катализатор, взаимодействуя с реагирующими соединениями, образует промежуточные вещества, которые распадаются с образованием продуктов реакции и регенерированного катализатора.

Принцип действия каталитических окислителей аналогичен принципу действия высокотемпературных окислителей; основное отличие заключается в том, что при каталитическом окислении газ проходит через слой катализатора после прохождения через зону пламени. Катализатор позволяет увеличить скорость реакции окисления и проводить преобразования при более низких температурах реакции (по сравнению с высокотемпературным окислением). Кроме того, использование катализаторов позволяет применять окислители с меньшими габаритами.

Каталитическое окисление характеризуется кратковременностью протекания процесса (иногда достаточно нескольких долей секунды), что позволяет резко сократить габариты реактора. Температура, необходимая для осуществления реакции органических газов и компонентов отходящих газов при прохождении загрязняющих компонентов через слой катализатора, доходит до уровня, который превышает точки самовоспламенения газообразных отходов, и они сгорают под действием кислорода, обычно присутствующего в потоке загрязненного газа. В случае недостатка кислорода его вводят в поток отходящих газов с помощью эжектирования, воздуходувки или вентилятора. По сравнению с термическим окислением каталитическое окисление проходит при более низких температурах, чем термическое окисление, и, соответственно, сопровождается более низкими: требованиями к изоляции, энергопотреблением, включая использование дополнительного топлива, вероятностью возникновения пожара.

Основным критерием выбора катализатора является его долговечность, активность и селективность, о которых судят по количеству продукта, получаемого с единицы объема катализатора, или по объемной скорости каталитического процесса, при которых обеспечивается требуемая степень обезвреживания обрабатываемого газа.

В большинстве случаев в качестве катализаторов используют металлы (платину, палладий и другие металлы) или их соединения (оксиды меди, марганца и т.п.). Катализаторную массу, как правило, выполняют из шаров, колец, пластин или проволоки, свитой в спираль из хрома, никеля, оксида алюминия с нанесенными на их поверхность (сотые доли процента по отношению к массе катализатора) благородными металлами.

Большое влияние на срок службы катализатора оказывают некоторые вещества (например, химически активные вещества), присутствующие в потоке отходящего газа и отравляющие/блокирующие катализаторы. Отравление катализатора посредством блокирования может быть обратимым: так, образование масляных или жировых покрытий на поверхности катализатора снижает его эффективность, но эти покрытия могут сгорать при повышении температуры. Однако в присутствии некоторых химических веществ отравление катализатора может быть необратимым. К таким веществам относятся:

быстродействующие ингибиторы (например, фосфор, висмут, мышьяк, сурьма, свинец, ртуть), воздействие которых приводит к необратимой потере каталитической активности в зависимости от температуры потока и концентрации таких веществ в потоке;
ингибиторы замедленного действия (например, железо, олово, кремний), воздействие которых приводит к необратимой потере каталитической активности, но при более высоких концентрациях, чем у быстродействующих ингибиторов;
обратимые ингибиторы (например, сера, галогены), воздействие которых приводит к образованию обратимого поверхностного покрытия на поверхности катализатора в зависимости от температуры потока и концентрации таких веществ в потоке;
поверхностные блокировщики (например, твердые органические вещества), образующие обратимый покрывающий слой, блокирующий поверхность катализатора;
активаторы поверхностный эрозии и блокировщики (например, инертные частицы), образующие покрывающий слой на поверхности катализатора в сочетании с эрозией катализатора в зависимости от размера частиц, свойств гранул и скорости потока отходящих газов.

Различия в способе контактирования потока газа с катализатором позволяют подразделить системы каталитического окисления на две группы: системы с неподвижным слоем и системы с псевдоожиженным слоем.

В системах каталитического окисления с неподвижным слоем можно использовать монолитный катализатор, представляющий собой пористый твердый блок с параллельными непересекающимися каналами, которые выровнены в направлении потока газа. Достоинством монолитного катализатора является минимальное истирание при тепловом расширении (сжатии) во время пуска (останова) и в общем низком падении давления. Блочные катализаторы можно разделить на два типа: полностью состоящие из каталитически активной массы (в том числе пропиточные) и нанесенные на инертную подложку. Также применяют уплотненный слой катализатора, состоящий из частиц, которые поддерживаются в трубе или в неглубоких лотках, через которые проходит газ; по сравнению с монолитным катализатором падение давления достаточно высоко, а частицы катализатора имеют тенденцию к разрушению в результате термического расширения при нагреве (охлаждении) слоя катализатора во время пуска (останова).

Достоинством каталитических окислителей с псевдоожиженным слоем являются очень высокие коэффициенты массопередачи, хотя общее падение давления немного выше, чем в каталитических окислителях с монолитным катализатором. Дополнительным преимуществом является высокая теплопередача псевдоожиженного слоя по сравнению с нормальным коэффициентом теплопередачи газа. Кроме того, такие окислители обладают более высокой толерантностью к твердым частицам в газовом потоке по сравнению с использованием уплотненного слоя катализатора или монолитных катализаторов. Это объясняется постоянным истиранием гранул псевдоожиженного слоя катализатора, которое способствует удалению частиц с внешней поверхности катализаторов на постоянной основе. Основным недостатком является постепенная потеря катализатора за счет истирания.

Значительное влияние на скорость и эффективность каталитического окисления оказывает температура газа: для каждой реакции, протекающей в потоке газа, характерна так называемая минимальная температура начала реакции, ниже которой катализатор не проявляет активности. Эта температура зависит от природы и концентрации улавливаемых вредных (загрязняющих) веществ.

Используют два конструктивных вида каталитических устройств:

каталитические реакторы, в которых происходит контакт газового потока с твердым катализатором, размещенным в отдельном корпусе;
термокаталитические реакторы, в которых в общем корпусе размещены контактный узел и подогреватель.

Модельная установка термокаталитического окисления может включать следующие элементы:

каталитический реактор (основной модуль), который предназначен для очистки выбросов от органических и неорганических соединений (за исключением галоген- и серосодержащих веществ);
теплообменный модуль (основной модуль), который обеспечивает предварительный подогрев входящего неочищенного газа и охлаждение очищенного горячего газа (рекуперация тепла);
фильтрационный модуль (дополнительный модуль), который обеспечивает очистку от взвешенных веществ, смолистых веществ);
сорбционный модуль (дополнительный модуль), который обеспечивает очистку кислых газов, галоген-, серо- и фосфоросодержащих соединений, а также аккумуляцию загрязняющих веществ;
дополнительные модули, например для подачи мочевины (в случае высокого содержания оксидов азота), управления потоками (смешение воздуха, электрозадвижки), проведения различных видов мониторинга (измерение перепадов давления, температуры, концентраций).

Каталитическое окисление целесообразно применять для очистки небольших объемов отходящих газов, характеризующихся незначительными различиями в типе и концентрации летучих органических соединений, при условии отсутствия веществ, отрицательно воздействующих на катализатор, или иных загрязняющих веществ аналогичного действия. При каталитическом окислении также удаляются оксид углерода и (до некоторой степени) сажа, хотя удаление последних требует наличия специальных устройств.

Термокаталитические установки для очистки газовых выбросов можно устанавливать в местной вытяжной вентиляционной системе, системах местных отсосов, линиях сбросных газов, системах очистки и рециркуляции воздуха помещений.

2.3.3 Биохимические методы очистки отходящих газов

Биохимические методы газоочистки основаны на способности микроорганизмов преобразовывать различные соединения в менее токсичные компоненты или соединения с меньшим молекулярным весом. Разложение веществ происходит под действием ферментов, которые вырабатываются микроорганизмами под влиянием отдельных соединений или группы веществ, присутствующих в очищаемых газах. Биохимические методы газоочистки целесообразно применять для очистки отходящих газов постоянного состава: при частом изменении состава газа микроорганизмы не успевают адаптироваться к новым веществам и вырабатывают недостаточное количество ферментов для их разложения, что приводит к слабой разрушающей способности биологической системы по отношению к вредным компонентам газов. Высокая степень газоочистки достигается в том случае, когда скорость биохимического окисления уловленных веществ больше скорости их поступления из газовой фазы.

Биохимическую очистку отходящих газов выполняют в биофильтрах и биоскрубберах.

2.3.3.1 Биофильтры

Во время биологической фильтрации поток отходящих газов проходит через слой фильтра-насадки, где он окисляется микроорганизмами природного происхождения и разлагается на углекислый газ, воду, неорганические соли и биомассу. В качестве насадки можно использовать влажный органический субстрат (например, торф, компост, древесную щепу) или инертный материал (например, глину, активированный уголь, полиуретан). В случае использования искусственных материалов на них предварительно выращивают биологически активную пленку орошением водой или суспензией активного ила. При этом способность активного ила к расщеплению уловленных веществ устанавливают по соотношению полной биохимической потребности в кислороде (БПКп) до начала процессов нитрификации и химической потребности в кислороде (ХПК), которая характеризует окисление вещества до диоксида углерода и воды. При соотношении БПКп:ХПК > 0,5 вещества поддаются биохимическому окислению.

Эффективная работа биофильтров обеспечивается за счет равномерного распределения очищаемого воздуха по всей фильтрующей поверхности, равномерной влажности (20% — 50%) и плотности фильтрующего слоя, поддержания оптимальных температур (25 °C — 35 °C) и значения pH 6,5 — 8,5.

Биологическая фильтрация преимущественно применяется для низких концентраций загрязняющих веществ, легко растворимых в воде. Как правило, биологическую фильтрацию не используют для отходящих газов, содержащих большое количество различных и (или) меняющихся (по составу) загрязняющих веществ. Кроме того, следует учитывать, что при использовании биофильтрации не удаляется метан, что связано с чрезмерно высоким необходимым временем пребывания в фильтре обычных размеров.

Большинство биофильтров представляют собой открытые фильтры, которые хотя и являются менее дорогостоящими по сравнению с замкнутыми, но менее эффективны. Кроме того, открытые фильтры не всегда позволяют обеспечить достаточное удаление выбросов и зачастую не обладают технологическими характеристиками для достижения достаточного сокращения выбросов ЛОС. В связи с этим более предпочтительным является применение замкнутых биофильтров с контролируемыми подачей и оттоком отходящих газов. Замкнутые высокотехнологичные биофильтры можно усовершенствовать с целью сокращения содержания широкого спектра ксенобиотических соединений.

Капельный фильтр с подвижным орошаемым слоем представляет собой вариант технологического подхода, основанный на биологической обработке в реакторе с орошаемым слоем, наполненным 50 — 150 м3 синтетических шариков особой формы, в которых и на которых растут колонии микроорганизмов, разлагающих поступающие загрязняющие вещества.

2.3.3.2 Биоскрубберы

Биоскрубберы представляют собой абсорбционные аппараты (абсорберы, скрубберы), в которых орошающей жидкостью (абсорбентом) служит водяная суспензия активного ила (например, со станций биологической обработки сточных вод). Таким образом, биоскруббер сочетает в себе мокрую очистку газа (адсорбцию) и биологическое разложение. Содержащиеся в очищаемых газах вредные вещества улавливаются абсорбентом и расщепляются микроорганизмами активного ила. Поскольку биохимические реакции протекают с относительно невысокой скоростью, то для достижения высокой эффективности работы установки требуется промежуточная емкость, которая может быть либо выполнена в виде отдельного реактора, либо встроена в основание абсорбера.

Конструкция биореактора основана на использовании активированного ила или системы «ил-на-носителе». Водно-иловую смесь возвращают в реактор. Абсорбированные загрязняющие вещества разлагаются в вентилируемых иловых резервуарах.

Башенный биоскруббер проектируют таким образом, чтобы обеспечивалась продолжительность контакта около 1 с в зависимости от загрязняющих веществ.

В зависимости от состава отходящего газа производительность биоскруббера достигает желаемого уровня только после нескольких недель адаптации. Внесение культур, подготовленных в ферментерах, применяется к загрязняющим веществам, содержащим серу (меркаптаны, сероводород, диметилсульфид и т.д.) или хлор (хлорированные метаны или этаны).

Испарение, сопровождающееся минерализацией и дозированным добавлением питательных веществ (добавляемых к орошающей жидкости для обеспечения микроорганизмов недостающими элементами, такими как фосфор, азот или калий) и (или) нейтрализующих агентов, обычно приводит к увеличению содержания соли в абсорбенте.

В резервуарах для хранения циркуляционных вод иногда может возникать запах, что требует сбора отработанного воздуха и отведения его к станции очистки.

Биологическая обработка в реакторе с орошаемым слоем аналогична биологической промывке, но микроорганизмы фиксируются на опорных элементах. Этот технологический подход позволяет удалять легкобиоразлагаемые компоненты (аммиак, амины, углеводороды, сероводород и др.).

Биологическая промывка применяется при низких концентрациях загрязняющих веществ, легко растворимых в воде.

Биологическая промывка широко используется в химической и нефтехимической промышленности, а также на канализационных очистных сооружениях.

Раздел 3. Текущие уровни эмиссий в окружающую среду

Производство химической продукции сопровождается существенными выбросами загрязняющих веществ в атмосферу, однако по сравнению с другими отраслями промышленности предприятия химической промышленности являются источниками загрязнений меньшей массы. Ассортимент химической продукции насчитывает десятки тысяч наименований, и производство конкретного вида продукции имеет свой характерный состав отходящих газов и сточных вод, содержащих загрязняющие вещества.

Характерные выбросы загрязняющих веществ при производстве химической продукции рассмотрены в отраслевых информационно-технических справочниках по наилучшим доступным технологиям, в которых также определены маркерных вещества и технологические показатели выбросов загрязняющих веществ, характерные для производства конкретного химического продукта и/или процесса (ИТС 2, ИТС 18, ИТС 19, ИТС 31, ИТС 32, ИТС 33, ИТС 34).

Особенностями обращения с отходящими газами в химической промышленности являются:

наличие источников выбросов загрязняющих веществ, в которых объединены источники выделения от разных производственных процессов;
наличие промышленных факельных установок, обеспечивающих несколько производственных процессов;
наличие источников выбросов, не относящихся к основным технологическим процессам, (вспомогательные производства, ремонтные мастерские, автопарки и т.д.).

Преимущественно предприятия химической промышленности представляют собой сложные производства, при этом сточные воды образуются от различных технологических процессов, которые впоследствии собираются в один или несколько потоков и направляются на очистку, сбрасываются в поверхностные водные объекты или направляются на повторное использование в производстве. Таким образом сброс в водный объект зачастую представляет собой очищенные воды от нескольких производств.

Кроме того, на ряде предприятий химической промышленности очистные сооружения принимают на очистку не только образующиеся на промышленном предприятии сточные воды, но и воды сторонних абонентов, также встречаются случаи, когда предприятия химической промышленности принимают сторонние сточные воды для водоотведения.

Учитывая данную специфику в большинстве информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям технологические показатели сброса установлены для сточных вод, образующихся от конкретного производства, до очистки.

Усредненные концентрации характерных загрязняющих веществ в сбросах в поверхностные водные объекты предприятий химической промышленности приведены на рисунке 3.1.

рис. 8

Рисунок 3.1 — Усредненные концентрации загрязняющих веществ в сточных водах, сбрасываемых в водный объект, мг/дм3

На некоторых предприятиях химической промышленности сброс в поверхностные водные объекты отсутствует. Образующиеся сточные воды передаются на очистку и/или водоотведение сторонним организациям. Концентрации характерных загрязняющих веществ, направляемых в сторонние очистные сооружения приведены на рисунке 3.2.

рис. 9

Рисунок 3.2 — Концентрации загрязняющих веществ в сточных водах, направляемых в сторонние очистные сооружения, мг/дм3

Одной из основных характеристик очистных сооружений является эффективность очистки, обобщенные данные по эффективности очистки характерных загрязняющих веществ приведены в таблице 3.1

Таблица 3.1

Данные по эффективности очистки характерных загрязняющих веществ

Показатель	Процентиль	Эффективность очистки, %
Показатель	Процентиль	с БОС	без БОС
ХПК	10	66,4	25,9
	50 (медиана)	95,7	78,1
	90	99,7	96,7
Взвешенные вещества	10	75,9	76,7
	50 (медиана)	96,6	98,9
	90	99,7	99,9
NH₄+	10	65,1	28,8
	50 (медиана)	97,2	92,3
	90	99,8	99,5
Фенол	10	44,4	н/д
	50 (медиана)	97,5
	90	99,8
Cl-	10	9,7	22,1
	50 (медиана)	56,6	79,2
	90	90,8	99,4
SO42-	10	12,1	22,3
	50 (медиана)	50,4	81,8
	90	85,9	98,9
NO3-	10	32,8	68,0
	50 (медиана)	76,0	96,6
	90	97,7	99,9
NO2-	10	22,3	43,4
	50 (медиана)	90,0	85,2
	90	98,6	95,4
PO43-	10	31,6	н/д
	50 (медиана)	77,2
	90	97,3

Раздел 4. Определение наилучших доступных технологий

Термин «Наилучшие доступные технологии» определен в Федеральном законе «Об охране окружающей среды» № 7-ФЗ.

Под «технологией» понимается как используемая технология, так и способ, с помощью которого объект спроектирован, построен, эксплуатируется и выводится из эксплуатации; это не только технология производства, но и различные технические и нетехнические методы (экологический менеджмент, управленческие решения) повышения экологической результативности.

Под «доступной» понимается экономически целесообразная и неуникальная технология, которая достигла уровня, позволяющего обеспечить ее внедрение в промышленности с учетом экономической и технической обоснованности, принимая во внимание затраты и преимущества; при этом технология должна быть реализована хотя бы на двух предприятиях отрасли.

Под «наилучшей» понимается технология, в максимальной мере обеспечивающая охрану окружающей среды и сбережение ресурсов (сырья, воды, энергии).

Порядок определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии определен Постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. № 1458 «О порядке определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям», на основании которого Министерство промышленности и торговли Российской Федерации разработало Методические рекомендации по определению технологии в качестве наилучшей доступной технологии.

Согласно этим документам, при отнесении технологических процессов, оборудования, технических способов и методов к НДТ необходимо учитывать следующие критерии:

а) наименьший уровень негативного воздействия на окружающую среду в расчете на единицу времени или объем производимой продукции (товара), выполняемой работы, оказываемой услуги либо соответствие другим показателям воздействия на окружающую среду, предусмотренным международными договорами Российской Федерации; приоритетным, оказывающим наименьшее отрицательное воздействие на окружающую среду, рекомендовано считать воздействие от отходов, затем сбросы и загрязнение почвы; затем воздействие от выбросов в атмосферу;

б) экономическая эффективность внедрения и эксплуатации; анализ экономической эффективности заключается в оценке затрат на внедрение и эксплуатацию технологии и выгоды от ее внедрения путем применения метода анализа затрат и выгод; в процессе оценки рекомендуется разделять объекты (предприятия) на новые и действующие;

в) применение ресурсо- и энергосберегающих методов;

г) период внедрения;

д) промышленное внедрение технологических процессов, оборудования, технических способов, методов на двух и более объектах в Российской Федерации, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду.

В соответствии с № 7-ФЗ объекты I категории (объекты, оказывающие значительное негативное воздействие на окружающую среду и относящиеся к областям применения наилучших доступных технологий) должны получить комплексное экологическое разрешение.

В состав заявки на получение комплексного экологического разрешения входит, в том числе следующая информация:

расчеты технологических нормативов;
расчеты нормативов допустимых выбросов, нормативов допустимых сбросов радиоактивных, высокотоксичных веществ, веществ, обладающих канцерогенными, мутагенными свойствами (веществ I, II класса опасности), при наличии таких веществ в выбросах, сбросах загрязняющих веществ;
обоснование нормативов образования отходов и лимитов на их размещение;
проект программы производственного экологического контроля;
программа создания системы автоматического контроля;
программа повышения экологической эффективности (в случае невозможности соблюдения нормативов допустимых выбросов и сбросов и/или технологических нормативов).

Технологические нормативы разрабатываются для объекта негативного воздействия, а также для его частей, на которых реализуются или планируется реализация технологических процессов, используется оборудование, применяются технические способы и методы при производстве продукции (товаров), выполнении работ, оказании услуг, в отношении которых в информационно-технических справочниках по наилучшим доступным технологиям описаны идентичные технологические процессы, оборудование, технические способы и методы, а также установлены технологические показатели наилучших доступных технологий, в том числе для выбросов, сбросов.

Технологические нормативы разрабатываются в отношении загрязняющих веществ, для которых установлены технологические показатели НДТ для выбросов, сбросов (далее — маркерные вещества).

Определение технологических показателей для выбросов, сбросов маркерных веществ для каждого объекта технологического нормирования осуществляется в целях оценки соответствия технологических показателей выбросов, сбросов объекта технологического нормирования технологическим показателям НДТ.

Разработка технологических показателей сбросов загрязняющих веществ в поверхностные водные объекты для предприятий химической промышленности в большинстве случаев вызывает трудности, обусловленные тем, что сточные воды образуются от различных технологических процессов, очистные сооружения принимают на очистку воды сторонних абонентов, а также то, что предприятия принимают сторонние сточные воды для водоотведения.

Примеры организации обращения со сточными водами приведены на рисунке 4.1.

рис. 10

Рисунок 4.1 — Типовая принципиальная схема основных узлов очистных предприятий химической промышленности

На рисунке 4.1 приведен типовой набор элементов очистных сооружений, распространенных на предприятиях химической промышленности. На действующих производствах в зависимости от применяемых технологических процессов и сложившейся в регионе схемы водоотведения в состав очистных могут входить как представленные на типовой схеме наиболее распространенные элементы, так и ряд характерных только для определенных производств стадий очистки, примеры которых приведены на рисунке 4.2.

рис. 11

Рисунок 4.2 — Примеры отдельных стадий очистки сточных вод на очистных сооружениях предприятий химической промышленности

4.1 Алгоритм определения технологических показателей сбросов загрязняющих веществ в поверхностные водные объекты

Алгоритм определения технологических показателей сбросов загрязняющих веществ в поверхностные водные объекты приведен на рисунках 4.3 - 4.5.

а)

рис. 12

б)

рис. 13

Рисунок 4.3 — Установление принадлежности к нормированию по ИТС 8 и ИТС 10

рис. 14

Рисунок 4.4 — Установление необходимости нормирования по отраслевому ИТС

рис. 15

Рисунок 4.5 — Выбор приоритетных технологий для нормирования

4.1.1 Определение технологических показателей сбросов загрязняющих веществ в поверхностные водные объекты

При определении технологических показателей сбросов загрязняющих веществ в водный объект рекомендуется руководствоваться алгоритмом, представленным на рисунках 4.3 - 4.5.

На первом этапе определяется необходимость нормирования объекта I категории по ИТС 10 или ИТС 8 (рис. 4.3). В соответствии с видом деятельности объекта I категории (на основании перечня основных ОКВЭД и других документов предприятия) сначала определяется принадлежность к ЦСВ ПГО и в случае, если объект относится к ЦСВ ПГО, нормирование осуществляют на основании положений ИТС 10. Если основной вид деятельности относится только к очистке сточных вод (в основных ОКВЭД указана только очистка сточных вод — объект ничего не производит и только очищает сточные воды), то нормирование необходимо осуществлять по положениям, изложенным в ИТС 8.

Если в видах деятельности объекта указаны производства продуктов, относящихся к сферам распространения отраслевых «химических» справочников (ИТС 2, 18, 19, 31, 32, 33, 34), то необходимо определить, может ли деятельность объекта быть отнесена только к одному отраслевому «химическому» справочнику (вариант рассмотрен на рис. 4.4) или на объекте осуществляется деятельность, относящаяся к нескольким «химическим» справочникам, а также в системе обращения со сточными водами присутствуют абоненты (т.е. предприятие принимает на очистку или на транзит сточные воды от сторонних абонентов, вариант рассмотрен на рис. 4.5).

При определении технологических показателей сбросов загрязняющих веществ учитываются абоненты I и II категории с объемом сброса сточных вод более 5% от объема сброса источника сброса загрязняющих веществ.

4.1.1.1 Нормирование по отраслевому «химическому» ИТС НДТ (рис. 4.4)

4.1.1.1.1. Расчет технологических показателей (далее — ТП) сбросов загрязняющих веществ в поверхностные водные объекты при условии, что технологические показатели установлены для отдельных потоков после очистки на сбросе в водный объект:

\text{ТП } = \frac{\sum_{i}^{n} {}_{= 1}(\text{ТП}_{i} \times V_{i})}{\sum_{i}^{n} {}_{= 1}(V_{i})} (4.1)

ТП — технологический показатель на сбросе в водный объект, мг/дм3

ТПi — технологический показатель i-го загрязняющего вещества, установленный для потока после системы очистки, мг/дм3

Vi — объем сточных вод от каждого процесса, для которого установлен ТП, м3

Пример схемы обращения со сточными водами и расчет ТП к ней приведены на рисунке 4.6.

рис. 16

Сточные воды могут быть следующих видов: сточные воды производственных технологических процессов, хозяйственно-бытовые сточные воды, промышленные ливневые воды и т.д.

Рисунок 4.6 — Пример схемы обращения со сточными водами при условии, что ТП установлен после систем очистки

Расчет ТП в этом случае проводится по формуле:

\text{ТП итог}. = \frac{(\text{ТП}_{1} \times V_{1} + \text{ТП}_{2} \times V_{2} + \text{ТП}_{3} \times V_{3})}{(V_{1} + V_{2} + V_{3})} (4.2)

Если ТП после стадии очистки для какого-либо процесса не установлен, то допускается установить ТП на основании данных регламентов, проектной документации, материального или водного балансов и другой документации. В качестве эффективности очистки принять регламентную эффективность очистки от конкретного ЗВ на данных очистных сооружениях (если очистные сооружения не предусмотрены для очистки от конкретного загрязняющего вещества, то степень очистки от этого ЗВ принимается равной «0»).

Возможен вариант, когда предприятие имеет общую стадию очистки от различных процессов (с установленным технологическим показателем для данного вида очистки) со сбросом очищенных сточных вод через один источник сброса (рис. 4.7).

рис. 17

Рисунок 4.7 — Пример схемы обращения со сточными водами при условии, что предприятие имеет общую стадию очистки от различных процессов со сбросом очищенных сточных вод через один источник сброса

В этом случае итоговый ТП на сбросе в водный объект устанавливается на основе технологического показателя процесса очистки и объема очищенных сточных вод.

ТП итог. = ТП * V (4.3)

4.1.1.1.2. Расчет технологических показателей сбросов загрязняющих веществ в поверхностные водные объекты, при условии, что технологические показатели установлены для отдельных потоков до системы очистки, очищаемых на индивидуальных очистных сооружениях (рис. 4.8)

рис. 18

Рисунок 4.8 — Пример схемы обращения со сточными водами

Расчет технологического показателя осуществляется по формуле:

\text{ТП } = \frac{\sum_{i}^{n} {}_{= 1}(\text{ТП}_{i} \times 0,01 \times (100 - \text{Э}_{i}) \times V_{i})}{\sum_{i}^{n} {}_{= 1}V_{i}} (4.4)

\text{Э}_{i} = \frac{(C_{i\text{вх}} - C_{i\text{вых}})}{C_{i\text{вх}}} \times 100 (4.5)

Эi — эффективность очистки, %

Ci вх. — концентрация i-го загрязняющего вещества до стадии очистки, мг/дм3

Ci вых. — концентрация i-го загрязняющего вещества после стадии очистки, мг/дм3

Vi — объем сточных вод от каждого процесса, для которого установлен ТП, м3

На рис. 4.9 рассмотрен вариант, при котором очистка от нескольких процессов (Сточные воды 2 и 3) происходит на одних очистных сооружениях, а очистка от Процесса 1 — на отдельных очистных сооружениях, при этом ТП1, ТП2 и ТП3 установлены до стадии очистки.

рис. 19

Рисунок 4.9 — Пример схемы обращения со сточными водами

В данном случае ТП на сбросе в водный объект рассчитывают по формуле 4.6, в которой при расчете эффективности очистки стоков 2 и 3 принимается эффективность общих очистных сооружений (Э2)

\text{ТП } = \frac{(\text{ТП}_{1} \times 0,01 \times (100 - \text{Э}_{1}) \times V_{1}) + (\text{ТП}_{2} \times 0,01 \times (100 - \text{Э}_{2}) \times V_{2}) + (\text{ТП}_{3} \times 0,01 \times (100 - \text{Э}_{2}) \times V_{3})}{V_{1} + V_{2} + V_{3}} (4.6)

Если ТП до стадии очистки для какого-либо процесса не установлен, то допускается установить ТП на основании данных регламентов, проектной документации, материального или водного балансов и другой документации. В качестве эффективности очистки принять регламентную эффективность очистки от конкретного ЗВ на данных очистных сооружениях (если очистные сооружения не предусмотрены для очистки от конкретного загрязняющего вещества, то степень очистки от этого ЗВ принимается равной «0»).

4.1.1.2. Подходы к установлению технологических показателей при наличии на объекте источников образования сбросов, относящихся к различным ИТС НДТ (включая «химические» ИТС НДТ), а также при приеме сбросов от абонентов

При осуществлении на объекте деятельности, относящейся к нескольким «химическим» справочникам (ИТС 2, 18, 19, 31, 32, 33, 34), а также при условии, что в системе обращения со сточными водами присутствуют абоненты, установление технологического показателя на сбросе в водный объект необходимо осуществлять с учетом приоритетности технологий по следующему алгоритму (рис. 4.5).

1. Выбор приоритетных технологий осуществляется на основе данных об объеме сточных вод, поступающих от каждой технологии и абонента.

2. При выполнении условия: объем сброса от объектов нормирования, отнесенных к отраслевым «химическим» ИТС > 40%, объем сброса от каждого из абонентов < 30%, определение технологического показателя на сбросе в водный объект осуществляется на основании технологических показателей отраслевых «химических» справочников.

2.1. При установлении в отраслевых химических справочниках технологических показателей до стадии очистки (примеры схем обращения представлены на рис. 4.10 и 4.11) расчет технологического показателя рекомендуется рассчитывать по формуле 4.7.

рис. 20

Рисунок — 4.10

В данном случае ТП для конкретного загрязняющего вещества на сбросе в водный объект рассчитывают по формуле 4.7.

формула (4.7)

В связи с тем, что объем сточных вод отраслевых «химических» справочников (Процесс 1 ИТС 18 и Процесс 2 ИТС 34) в сумме составляет более 40%, а вклад Абонента менее 30% от общего объема стоков, установление итогового ТП осуществляется с использованием технологических показателей отраслевых «химических» справочников. Технологический показатель для абонента устанавливается по маркерным веществам «химических» справочников как средневзвешенное из отраслевых ТП химических процессов. Значение эффективности очистки для всех потоков принять регламентную (или проектную) эффективность очистки существующий очистных сооружений от данного загрязняющего вещества (если очистные сооружения не предусмотрены для очистки от конкретного загрязняющего вещества, то степень очистки от этого ЗВ принимается равной «0»).

Пример установления технологического показателя для варианта, в котором преобладают отраслевые «химические» справочники представлен в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Пример

Наименование ЗВ	ТП, Процесс 1, (45% объема) ИТС 18	ТП, Процесс 2 (35% объема) ИТС 34	ТП Абонента (20% объема)	ТП Абонента, для расчета <*>	ТП итог
NH4+, мг/л	Не установлен	10	Не установлен	10	10
ХПК, мгO/л	100	50	Не установлен	(100 * 45 + 50 * 35)/80 = 78,12	(100 * 45 + 50 * 35 + 78,12 * 20)/100 = 78,12
<*> ТП Абонента устанавливается на основании средневзвешенных показателей известных технологических процессов

На рис 4.11 представлен вариант обращения со сточными водами, при котором очистка сточных вод от Процесса 1 (Очистка 1) и от Процесса 2 и Абонента (Очистка 2) происходит на различных очистных сооружениях.

рис. 22

Рисунок 4.11

В этом случае приоритетность процесса для оценки ТП абонента устанавливается на основании соотношений объемов сточных вод от Процесса 2 и Абонента (формула 4.8)

\text{ТП } = \frac{(\text{ТП}_{1} \times 0,01 \times (100 - \text{Э}_{1}) \times V_{1}) + (\text{ТП}_{2} \times 0,01 \times (100 - \text{Э}_{2}) \times V_{2}) + (\text{ТП}_{2} \times 0,01 \times (100 - \text{Э}_{2}) \times V_{3})}{V_{1} + V_{2} + V_{3}} (4.8)

2.2. При установлении в отраслевых «химических» справочниках технологических показателей после стадии очистки (примеры схем обращения представлен на рис. 4.12) расчет технологического показателя рекомендуется проводить по формуле 4.9.

рис. 23

Рисунок 4.12

В связи с тем, что объем сточных вод от процессов, описанных в отраслевых «химических» справочниках (Процесс 1 ИТС 2 и Процесс 2 ИТС 2), в сумме составляет более 40%, а вклад Абонента менее 30% от общего объема стоков, установление итогового ТП (в мг/м3) осуществляется с использованием технологического показателя отраслевых химических справочников в соответствии с применяемой системой очистки сточных вод.

На рис 4.13 представлен вариант обращения со сточными водами, при котором очистка сточных вод от Процесса 1 (Очистка 1) и от Процесса 2 и Абонента (Очистка 2) происходит на различных очистных сооружениях.

рис. 24

Рисунок 4.13

В этом случае расчет итогового ТП на сбросе в водный объект необходимо осуществлять по формуле 4.9.

\text{ТП итог}. = \frac{(\text{ТП}_{1} \times V_{1} + \text{ТП}_{2} \times (V_{2} + V_{3})}{(V_{1} + V_{2} + V_{3})} (4.9)

В связи с тем, что объем сточных вод от процессов, описанных в отраслевых «химических» справочниках (Процесс 1 ИТС 2 и Процесс 2 ИТС 2), в сумме составляет более 40%, а вклад Абонента менее 30% от общего объема стоков, установление итогового ТП (в мг/м3) осуществляется с использованием технологических показателей отраслевых химических справочников (ТП1 для процесса 1 и ТП2 для процесса 2).

3. При невыполнении условия: объем сброса от объектов нормирования, отнесенных к отраслевым «химическим» ИТС > 40%, объем сброса от каждого из абонентов < 30%, определение технологического показателя на сбросе в водный объект осуществляется с учетом технологических показателей отраслевых «химических» справочников и технологических показателей абонентов.

Данный вид обращения со сточными водами характеризуется невозможностью установить приоритетный процесс.

3.1. При установлении в отраслевых «химических» справочниках технологических показателей до стадии очистки (примеры схем обращения представлены на рис. 4.14 и 4.15) расчет технологического показателя рекомендуется проводить по формуле 4.10.

рис. 25

Рисунок — 4.14

В данном случае ТП для конкретного загрязняющего вещества на сбросе в водный объект рассчитывают по формуле 4.10 с учетом долевого участия сбросов от процессов отраслевых «химических» справочников и абонентов (при условии, что для Абонента определен технологический показатель в соответствующем ИТС НДТ).

\text{ТПитог}. = \frac{(\text{ТП}_{1} \times 0,01 \times (100 - \text{Э}_{1}) \times V_{1}) + (\text{ТП}_{2} \times 0,01 \times (100 - \text{Э}_{1}) \times V_{2}) + (\text{ТП}_{3} \times 0,01 \times (100 - \text{Э}_{1}) \times V_{3})}{V_{1} + V_{2} + V_{3}} (4.10)

Если для абонента не определен технологический показатель (объект 2, 3 или 4 категории, показатель не установлен в ИТС и др.), допускается устанавливать ТП для абонента на основании:

данных входного контроля сточных вод от Абонента;
договора о приеме сточных вод от Абонента;
данных регламента и баланса очистных сооружений;
при отсутствии вышеперечисленных сведений допускается использовать данные из Декларации о составе и свойствах сточных вод Абонента или значения из Приложения 5 ПП РФ 644 от 29 июля 2013 г. № 644 «Об утверждении Правил холодного водоснабжения и водоотведения и о внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации», определенные для маркерных веществ в сбросах от химических процессов;
допускается использовать подход к установлению технологического показателя для абонента (если он не определен иным образом) на уровне значений средневзвешенных технологических показателей известного процесса в соответствии с таблицей 4.2.

Таблица 4.2.

Наименование ЗВ	ТП, Процесс 1, (15% объема) ИТС 18	ТП, Процесс 2 (20% объема) ИТС 34	ТП Абонента (65% объема)	ТП Абонента, для расчета <*>
NH4+, мг/л	Не установлен	10	Не установлен	10
ХПК, мгO/л	100	50	Не установлен	(100 * 15 + 50 * 20)/35 = 71,43
<*> ТП Абонента устанавливается на основании средневзвешенных показателей известных технологических процессов

Значение эффективности очистки для всех потоков принять регламентную (или проектную) эффективность очистки существующих очистных сооружений от данного загрязняющего вещества (если очистные сооружения не предусмотрены для очистки от конкретного загрязняющего вещества, то степень очистки от этого ЗВ принимается равной «0»).

На рис 4.15 представлен вариант обращения со сточными водами, при котором очистка сточных вод от Процесса 1 (Очистка 1) и от Процесса 2 и Абонента (Очистка 2) происходит на различных очистных сооружениях

рис. 26

Рисунок 4.15

В этом случае расчет итогового ТП на сбросе в водный объект осуществляется по формуле 4.11.

\text{ТП итог} = \frac{(\text{ТП}_{1} \times 0,01 \times (100 - \text{Э}_{1}) \times V_{1}) + (\text{ТП}_{2} \times 0,01 \times (100 - \text{Э}_{2}) \times V_{2}) + (\text{ТП}_{3} \times 0,01 \times (100 - \text{Э}_{2}) \times V_{3})}{V_{1} + V_{2} + V_{3}} (4.11)

Значение эффективности очистки (Э₁ и Э₁) для всех потоков следует принять регламентную (или проектную) эффективность очистки существующих очистных сооружений от данного загрязняющего вещества (если очистные сооружения не предусмотрены для очистки от конкретного загрязняющего вещества, то степень очистки от этого ЗВ принимается равной «0»).

3.2. При установлении в отраслевых «химических» справочниках технологических показателей после стадии очистки (пример схем обращения представлен на рис. 4.16) расчет технологического показателя рекомендуется проводить по формуле 4.12.

рис. 27

Рисунок — 4.16

В связи с тем, что для процессов 1 и 2 ТП установлен после стадии очистки (ТП1), а для Абонента ТП установлен до стадии очистки, рекомендуется рассчитать ТП абонента после стадии очистки с учетом эффективности очистки по конкретному веществу (формула 2.9):

ТПабонента после очистки = = ТПабонента до очистки x 0,01 x (100 — Э) (4.12)

Итоговый ТП в данном случае рассчитывается по формуле 4.13.

\text{ТП итог}. = \frac{(\text{ТП}_{1} \times (V_{1} + V_{2}) + \text{ТП}_{\text{абонента после очистки}} \times V_{3})}{(V_{1} + V_{2} + V_{3})} (4.13)

Если для абонента не определен технологический показатель на входе в систему очистки, необходимо установить ТП для абонента на основании следующего:

на основании данных входного контроля сточных вод от Абонента;
на основании Договора о приеме сточных вод от Абонента;
на основании данных регламента и баланса очистных сооружений;
при отсутствии вышеперечисленных сведений допускается использовать данные из Декларации о составе и свойствах сточных вод Абонента или значения из Приложения 5 ПП РФ 644 от 29 июля 2013 г. № 644 «Об утверждении Правил холодного водоснабжения и водоотведения и о внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации», определенные для маркерных веществ в сбросах от химических процессов;
допускается использовать подход к установлению технологического показателя для абонента (если он не определен иным образом) на уровне значений средневзвешенных технологических показателей известного процесса в соответствии с таблицей 4.2.

При реализации на объекте технологических процессов, относящихся к нескольким отраслевым справочникам, может возникнуть ситуация, когда ТП разных процессов, образующие единый сброс, выражены в различных размерностях (кг/т продукта или мг/дм3). В этом случае для определения итогового показателя по приведенным выше формулам необходимо перевести удельные значения (кг/т) в значения концентрации в мг/дм3 (формула 4.14)

формула (4.14)

где П (т/год) — производительность по готовому продукту в т/год, для которого определен технологический показатель;
W (м3/год) — объем сточных вод от процесса, для которого определен технологический показатель.

При отсутствии информации о технологических показателях конкретного процесса или абонента следует руководствоваться подходами, приведенными в таблице 4.2.

Если для объекта технологического нормирования не установлены технологические показатели, для установления технологических показателей используются технологический регламент производственного процесса и технологический регламент очистных сооружений.

В случае если объект негативного воздействия не осуществляет сброс в водный объект (например, передает сточные воды по договору сторонним организациям) разработка технологических показателей для таких объектов не требуется, а представленные подходы могут быть использованы для добровольной оценки показателей очистки сточных вод.

Раздел 5. Наилучшие доступные технологии

В данном разделе приведены сведения о наилучших доступных технологиях «Системы обработки (обращения) со сточными водами и отходящими газами в химической промышленности».

5.1 Мероприятия организационного и управленческого характера

НДТ 1. Применение системы экологического менеджмента (СЭМ)

Для всех подотраслей химической промышленности НДТ являются методы и инструменты СЭМ.

НДТ 2. Проектирование

2.1. Заключается в использовании современных технических решений (НДТ) и методов проектирования для целей строительства новых технологических установок и модернизации/реконструкции и технического перевооружения существующих производств с условием соблюдения действующего законодательства Российской Федерации. При разработке проектов следует руководствоваться наилучшими практиками в области ресурсо- и энергосбережения при соблюдении условий экономической целесообразности и конкурентоспособности.

Применимость НДТ 2.1 не ограничена.

2.2. Применение проектных решений с целью сокращения использования транспортных средств. Позволяет уменьшить выбросы в атмосферу и снизить риск возникновения несчастных случаев на производстве.

Применимость НДТ 2.2 ограничена технической возможностью применимости данной НДТ

2.3. Применение проектных решений для повышения степени интеграции технологических процессов, оптимизация использования энергии в рамках более чем одного технологического процесса или системы в пределах установки или с участием третьей стороны.

Применимость НДТ 2.3 ограничена технической возможностью применимости данной НДТ и организационной структурой предприятия.

2.4. Применение проектных решений, предусматривающих использование элементов оборудования с высокими требованиями к надежности: клапаны с двойными сальниками; насосы/компрессоры/мешалки с магнитным приводом; насосы/компрессоры/мешалки с торцовыми уплотнениями вместо прокладок (сальников); высокопрочные прокладки (например, со спиральной навивкой, с муфтовыми соединениями) в критически важных местах; применение коррозионно-стойких материалов.

Применимость НДТ 2.4 ограничена технической возможностью применимости данной НДТ, экономической и технологической целесообразностью.

2.5. Применение проектных и конструкторский решений для обеспечения минимального количества основных и вспомогательных отверстий в используемом оборудовании, проектирование минимального количества единиц оборудования для ведения процесса, создание агрегатов непрерывного действия с минимальным количеством вспомогательных устройств и механизмов для загрузки и выгрузки сырья, материалов и готовой продукции, минимальное количество теплогенерирующих устройств и обеспечение надежной конструкции дымоотводящих трактов, ведение процессов в закрытых агрегатах, герметизация оборудования и организованный отвод газов.

Применимость НДТ 2.5 ограничена технической возможностью применимости данной НДТ, экономической и технологической целесообразностью.

5.2 Производственный экологический контроль

НДТ 3. Внедрение систем автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ, сбросов загрязняющих веществ

НДТ заключается в оснащении источников выбросов загрязняющих веществ, сбросов загрязняющих веществ автоматическими средствами измерения и учета показателей выбросов загрязняющих веществ, сбросов загрязняющих веществ.

Применимость НДТ 3 ограничена технической возможностью осуществления контроля показателей выбросов загрязняющих веществ, сбросов загрязняющих веществ в автоматическом режиме, а также возможностью соответствия необходимым метрологическим характеристикам и обеспечения достоверности измерений.

НДТ 4. Периодический контроль параметров сточных вод/выбросов в атмосферу

НДТ заключается в использовании средств и программ контроля для периодического контроля параметров потоков (сточных вод, выбросов в атмосферу), определенных в процессе инвентаризации выбросов в атмосферу и их источников, а также инвентаризации сбросов сточных вод и их источников инвентаризации, характеризующих степень очистки данных потоков.

5.3 Процессно-интегрированные решения

НДТ 5. Совершенствование технологии, ресурсо- и энергосбережение

5.1. НДТ заключается во внедрении и постоянном поддержании принципов энерго- и ресурсосбережения при разработке новых технологий, реконструкции существующих или строительстве новых производств, операционном управлении производством продукции, использовании вспомогательных технологических процессов, с целью постоянного снижения потребления ресурсов (исходная или оборотная вода, теплоэнергия, топливо, электроэнергия) как в удельном, так и в валовом отношении.

Данная НДТ может применяться без ограничения.

5.2. Оптимизация энергоэффективности сжигания топлива при помощи таких методов, как компьютерный контроль за условиями горения с целью сокращения выбросов и увеличения производительности, использование тепла дымовых газов для централизованного теплоснабжения, низкие избытки воздуха горения, снижение температуры дымовых газов, снижение концентрации CO в дымовых газах, предварительный подогрев топливного газа и/или воздуха горения за счет тепла отходящего тепла, использование рекуперативных и регенеративных горелок, автоматизированное управление горелками, снижение потерь при помощи теплоизоляции, сокращение потерь через отверстия печей.

Применимость НДТ 5.2 ограничена технической возможностью применимости данной НДТ, экономической и технологической целесообразностью.

5.3 Снижение потерь энергии: теплоизоляция паропроводов, конденсатопроводов и другого оборудования тепловых процессов

Применимость НДТ 5.3 ограничена технической возможностью применимости данной НДТ, экономической и технологической целесообразностью.

5.4. Контроль, регулировка и автоматизация стадий технологического процесса, влияющих на образование и выделение загрязняющих веществ (соотношение реагентов, температура, кислотность и др.).

Применимость НДТ 5.4 ограничена технической возможностью применимости данной НДТ, экономической и технологической целесообразностью

НДТ 6. Сокращение выбросов в атмосферу

НДТ является применение одного или нескольких из нижеперечисленных подходов:

поддержание оптимального технологического режима, позволяющего снизить количество выделяющихся в газовую фазу веществ (снижение температуры сред на стадиях производства, получение продуктов и полупродуктов с минимальной пылимостью и летучестью и т.п.) и иметь оптимальный выход продуктов на каждой стадии производства;
использование сырья более высокого качества (при наличии технической возможности и экономической целесообразности);
использование герметичного оборудования и оборудования, работающего под разрежением.

Ограничением применения данной НДТ может быть технологическая или экономическая целесообразность ее реализации.

5.4 Образование сточных вод

5.4.1 Водопользование и образование сточных вод

НДТ 7. Сокращение поступлений загрязняющих веществ в сточные воды

НДТ заключается в реализации описанных выше методов (см. разделы 1 и 2) для исключения попадания компонентов технологических сред в сточные воды производств.

Данная НДТ может применяться без ограничения.

НДТ 8. Сокращение потребления исходной воды

НДТ заключается в реализации принципов, описанных в 2.3.1, в том числе применение вышеописанных НДТ.

Примером могут служить следующие способы сокращения водозабора и образования сточных вод: предупреждение смешивания условно чистых охлаждающих вод с загрязненными технологическими водами и направление их на повторное использование; сокращение до минимально возможного уровня использования артезианских и речных вод в технологических процессах за счет повторного использования очищенной воды; повторное использование охлаждающих вод и вод из вакуумных насосов.

НДТ 9. Использование водооборотных систем

НДТ заключается в реализации подходов, описанных в 1.4 и разделе 2, с целью максимального вовлечения водных потоков во вторичное использование, вплоть до организации бессточных схем водоиспользования.

Ограничением применения данной НДТ может быть технологическая или экономическая целесообразность ее реализации, климатические условия площадки (баланс осадков и испарений), возможность применения оборотной воды с повышенным солесодержанием, накоплением в результате водооборота нежелательных и неотделяемых примесей.

5.5 Раздельный сбор сточных вод

НДТ 10. Использование условно чистых вод производственных процессов

НДТ является отдельный сбор, аккумуляция и последующее использование условно чистых вод (например, дождевые или дренажные воды) в технологических процессах.

НДТ является несмешивание различных сточных вод, что облегчает как дальнейшую очистку, так и использование условно чистых сточных вод для производственных нужд.

5.6 Обработка сточных вод

НДТ 11. Удаление из сточных вод загрязняющих веществ в соответствии с их фазово-дисперсным составом

НДТ является последовательное удаление загрязняющих веществ в соответствии с их фазово-дисперсным составом, начиная с грубодисперсных загрязнений и заканчивая ионными формами, посредством применения одного или нескольких из нижеперечисленных подходов с учетом условий применимости:

а) удаление грубодисперсных примесей из сточных вод до основных технологических стадий очистки;

б) отделение твердой фазы сточных вод методом фильтрации через сита или фильтроткань;

в) отделение быстрооседающих частиц в песколовках и гидроциклонах;

г) отделение основного количества взвешенных веществ с помощью отстаивания либо флотации;

д) интенсификация процессов отстаивания и флотации с помощью коагулянтов и флокулянтов, а также интенсификация процессов отстаивания с помощью введения затравок образования флокул/кристаллов/осадка, в том числе микропеска, и оборудования отстойников тонкослойными элементами при реконструкции распределительных узлов;

е) тонкая очистка от взвешенных веществ с помощью фильтров;

ж) глубокая очистка от взвешенных веществ с помощью мембран.

НДТ 12. Очистка сточных вод от нефтепродуктов, минеральных масел и жиров

НДТ является применение одного или нескольких из нижеперечисленных подходов с учетом условий применимости:

а) отделение основного количества неэмульгированных нефтепродуктов (жиров) в нефтеловушках (жироловках);

б) отделение основного количества эмульгированных нефтепродуктов и жиров с помощью флотации и (или) аэробной биологической очистки;

в) использование деэмульгирующих химических веществ перед последующей механической и физико-химической очисткой;

г) тонкая очистка от нефтепродуктов с помощью коалесцентных фильтров, сорберов, биосорберов.

НДТ 13. Очистка сточных вод от биологически разлагаемых органических загрязнений

НДТ является применение одного или нескольких из нижеперечисленных подходов с учетом условий применимости:

а) анаэробная биологическая очистка в биореакторах с удержанием биомассы. Применяется при концентрации БПК5 в сточных водах, как правило, не менее 1500 мг O2/л и БПК5/ХПК более 0,3 (на локальных очистных сооружениях применяется как самостоятельная стадия очистки (с удалением сероводорода, при необходимости), при сбросе в водные объекты — как первая стадия биологической очистки);

б) отделение основного количества неэмульгированных нефтепродуктов методом сепарации;

в) анаэробная биологическая очистка в биореакторах-смесителях (применяется при концентрации БПК5 в сточных водах, как правило, при высоком содержании взвешенных веществ (более 20 г/л); обязательно должна сопровождаться последующей аэробной биологической очисткой жидкой фазы, за исключением случаев почвенной утилизации обработанной сточной воды);

г) аэробная биологическая очистка в аэротенках, биофильтрах и на комбинированных сооружениях (применяется при концентрации БПК5 в сточных водах, как правило, не более 2000 мг O2/л и БПК5/ХПК более 0,3);

д) аэробная биологическая доочистка в биофильтрах и биопрудах после аэробной биологической очистки;

е) управление подачей воздуха в сооружения аэробной биологической очистки производится по сигналу от датчиков растворенного кислорода с использованием частотного регулирования электроприводов воздуходувок.

НДТ 14. Удаление из сточных вод азота

НДТ является применение одного или нескольких из нижеперечисленных подходов с учетом условий применимости:

а) отгонка аммонийного азота паром с добавлением щелочи (применяется при концентрациях аммонийного азота свыше 1 г/л);

б) нитрификация — денитрификация в аэротенках, затопленных или дисковых биофильтрах (применяется при концентрациях аммонийного азота менее 1 г/л);

в) доочистка от соединений азота в биопрудах.

НДТ 15. Удаление из сточных вод фосфора

НДТ является применение одного или нескольких из нижеперечисленных подходов с учетом условий применимости:

а) биологическая очистка (с удалением азота) с улучшенным биологическим удалением фосфора;

б) осаждение фосфатов реагентами на стадиях осветления, биологической очистки либо доочистки фильтрацией;

в) выделение в форме нерастворимых соединений методом кристаллизации с последующим использованием;

г) биологическая очистка (с удалением азота) с улучшенным биологическим удалением фосфора и дополнительным осаждением реагентами;

д) доочистка от соединений фосфора (и азота) в биопрудах.

НДТ 16. Очистка сточных вод, содержащих биологически неразлагаемые и (или) токсичные органические загрязнения

НДТ является применение одного или нескольких нижеперечисленных подходов, в том числе перед подачей сточных вод на сооружения биологической очистки, с учетом условий применимости:

а) химическое окисление при БПК/ХПК менее 0,3; могут присутствовать ограничения в использовании из-за риска образования органических галогенидов при использовании в качестве окислителей хлора, гипохлорита и хлорита (или соответствующих галогеновых соединений);

б) флокуляция и осаждение (флотация) при наличии высоких концентраций смол и ПАУ;

в) экстракция органическими растворителями с последующей отгонкой при БПК/ХПК менее 0,2. Применимо к загрязнениям, которые лучше растворимы в органических растворителях, чем в воде;

г) адсорбция на активных углях при БПК/ХПК менее 0,2. Может также применяться как доочистка после биологической очистки;

д) химический гидролиз при БПК/ХПК менее 0,2;

е) ультрафильтрация с извлечением сложных органических и органоминеральных компонентов сточных вод, в том числе для возврата в основной или вспомогательный производственные процессы;

ж) вакуумное упаривание для сложных многокомпонентных концентрированных сточных вод с высоким содержанием биологически неразлагаемых или токсичных веществ.

НДТ 17. Очистка сточных вод, содержащих тяжелые металлы

НДТ является применение одного или нескольких нижеперечисленных подходов с учетом условий применимости:

а) реагентное осаждение с одновременной нейтрализацией (как правило, известью);

б) выделение в форме нерастворимых соединений методом кристаллизации с последующим использованием (применяется для средне- и высококонцентрированных сточных вод и отработанных растворов);

в) биологическое восстановление металлов из анионов (хроматредукция, сульфатредукция и др.) (применяется для сточных вод, содержащих тяжелые металлы в виде анионов в состоянии максимальной степени окисления);

г) доочистка от ионов тяжелых металлов адсорбцией на органических и минеральных адсорбентах;

д) глубокое удаление нерастворимых соединений и ионов тяжелых металлов из сточных вод, загрязненных биологически разлагаемыми органическими веществами в процессе биологической очистки;

е) глубокое удаление нерастворимых соединений тяжелых металлов после реагентной обработки с помощью нанофильтрации;

ж) глубокое удаление нерастворимых соединений и ионов тяжелых металлов с помощью обратного осмоса.

НДТ 18. Очистка сточных вод от сульфидов

НДТ является применение одного или нескольких нижеперечисленных подходов с учетом условий применимости:

а) каталитическое окисление;

б) биохимическое окисление в биофильтрах;

в) окисление пероксидом водорода в присутствии ионов металлов переходной валентности (железо, медь и др.);

г) озонирование;

д) термическое окисление кислородом воздуха при t = 200 °C и давлении до 4 атм.

НДТ 19. Очистка сточных вод от неорганических солей (общей минерализации)

НДТ является применение одного или нескольких нижеперечисленных подходов с учетом условий применимости:

а) осаждение реагентами сульфатов, кальция, магния;

б) биологическая сульфатредукция;

в) выделение неорганических солей с помощью обратного осмоса и электродиализа.

НДТ 20. Стабилизация органического вещества осадка

НДТ является применение одного или нескольких нижеперечисленных подходов с учетом условий применимости:

а) анаэробная стабилизация жидких осадков, включая обработку и утилизацию биогаза (применяется при образовании более 20 т органического вещества в сутки (осадки сооружений первичного отстаивания и биологической очистки));

б) термическая сушка осадка (применяется для последующего сжигания осадка);

в) сжигание осадка (применяется при наличии в осадке токсичных соединений);

г) аэробная стабилизация обезвоженных осадков (компостирование) (применяется для последующей почвенной утилизации компоста).

НДТ 21. Обработка сточных вод термическими методами

НДТ является применение одного или нескольких нижеперечисленных подходов с учетом условий применимости:

а) концентрирование сточных вод с последующим выделением растворенных веществ в виде твердых солей;

б) парофазное окисление органических веществ в присутствии катализатора при атмосферном и повышенном давлении;

в) жидкофазное окисление органических веществ;

г) огневое обезвреживание.

НДТ 22. Закачка в изолированные пласты горных пород

Для вод с высокой минерализацией, а также для сточных вод, содержащих устойчивые к биологической деградации органические вещества, при соответствующем экологическом, гидрогеологическом и экономическом обосновании, для исключения воздействия на окружающую среду может применяться закачка сточных вод с целью изоляции в глубоких пласт-коллекторах. При этом отсутствие воздействия должно подтверждаться результатами мониторинга.

5.7 Выбросы в атмосферу

НДТ 23. Сбор и локализация выбросов в атмосферу

Для содействия снижению выбросов применяется сбор и локализация выбросов от технологического оборудования для возможности очистки получаемого потока перед выбросом в атмосферу.

5.7.1 Очистка отходящих газов

НДТ 24. Очистка отходящих газов от пыли

НДТ является применение одного или нескольких нижеперечисленных подходов:

сухое улавливание пыли в циклонах, осадительных камерах, аппаратах встречно закрученных потоков, рукавных или карманных фильтрах;
мокрое улавливание пыли в скрубберах различных конструкций с улавливанием капель/брызг в брызго- каплеуловителях различных конструкций в том числе с использованием волокнистых материалов. Орошение скрубберов производится водными растворами, для подпитки систем улавливания используются исходная/оборотная вода, а также оборотные растворы;
комбинация сухого и мокрого улавливания пыли. Сухое улавливание пыли, как правило, применяется на первой стадии очистки, мокрое пылеулавливание применяется на второй стадии пылеулавливания.

Сухое пылеулавливание имеет ограничение в использовании в случае, если влагонасыщение отходящего газа близко к точке росы. В таком случае для улавливания пыли применяется мокрый способ.

5.7.2 Высокотемпературная обработка отходящих газов

НДТ 25. Высокотемпературное окисление аммиака

Для обезвреживания периодических выбросов аммиака в атмосферу (при пусках или остановках производства, продувках технологического оборудования, аварийных выбросах) осуществляется его сжигание в факельной установке. При этом происходит обезвреживание и других взрывоопасных и токсичных газов (H2, CO). В качестве топлива для работы факельной установки используется природный газ.

НДТ 26. Гомогенное восстановление оксидов азота

Гомогенное восстановление оксидов азота до азота газообразным аммиаком.

НДТ 27. Каталитическое восстановление оксидов азота

Очистка отходящих газов после абсорбции от NOx путем их восстановления на катализаторах применяется в производстве азотной кислоты. Возможные варианты очистки:

восстановление NOx природным газом на палладированном катализаторе при температуре около 760 °C;
восстановление NOx аммиаком на алюмомедьцинковом (алюмованадиевомарганцевом, алюмованадиевом и других) катализаторе при 300 °C;
восстановление оксидов азота на ванадиевом катализаторе аммиаком до элементарного азота и воды. Восстановление непрореагировавшего аммиака на железохромовом катализаторе до азота и воды.

НДТ 28. Селективное некаталитическое восстановление оксидов азота

Технология селективного некаталитического восстановления оксидов азота включает инжекцию в дымовые газы водного раствора аммиака (с содержанием NH3 до 25%), водных растворов соединений аммиака или мочевины для восстановления NOx до N2.

НДТ 29. Каталитическая очистка газовых выбросов от летучих органических соединений

Сокращение поступления в выбросы летучих органических соединений путем применения технологий, основанных на разрушении летучих органических соединений, имеющихся в отработанных газах.

Раздел 6. Перспективные технологии

Наряду с принципиально новыми подходами к перспективным, следует отнести использование новых комбинаций существующих и применяемых технологических подходов, а также исследование новых сфер применения существующих технологических подходов.

6.1 Фитотехнологии очистки сточных вод

Фитотехнологии предназначены для доочистки сточных вод от взвешенных веществ, азота, фосфора, органических соединений и др., а также для обеззараживания сточных вод. Хотя приоритетной сферой применения данной группы технологий является очистка городских сточных вод, исследования показали эффективность применения технологии для доочистки сточных вод предприятий по производству минеральных удобрений, свиноводческих комплексов, доочистки ливневых, шахтных вод, промышленных (в основном пищевой отрасли) сточных вод и др. Технологии основаны на использовании искусственно созданных очистных сооружений со специфическим составом микроорганизмов, развивающихся в корневой зоне растений и на иных субстратах, находящихся в водной среде. Фитоочистные системы представляют собой аналог естественных водно-болотных объектов, которые, будучи дополнены рядом технических элементов и встроены в естественный ландшафт, способны эффективно играть роль водоочистных систем.

Достоинствами фитотехнологий являются низкие эксплуатационные затраты и затраты на техническое обслуживание, а также отсутствие необходимости вывоза осадка, малая численность персонала, отсутствие необходимости в реагентах. Недостатки фитотехнологий — сезонность, длительность процесса и относительно невысокая эффективность очистки.

6.2 Биосорбционная доочистка сточных вод

Технология биосорбционной доочистки предназначена для глубокого удаления из сточных вод органических веществ. Технология основана на обработке доочищаемой воды в фильтре-биореакторе с псевдоожиженным слоем гранулированного активного угля. Рециркулирующая жидкость насыщается кислородом в эрлифтах. При достаточном времени обработки достигают снижения ХПК на 40 — 60%, БПК5 — до менее чем 3 мг/л. Достоинствами технологии являются длительный срок службы гранулированного угля и высокая эффективность по сравнению с использованием инертных носителей биопленки.

6.3 Окисление загрязнений сточных вод ферратами

Технология предназначена для глубокой очистки и обеззараживания сточных вод, удаления взвешенных веществ, фосфатов, снижения ХПК и БПК. Технология заключается в использовании в качестве окислителя ферратов (солей, содержащих феррат-ион FeO42-). Продуктом разложения в растворе самих ферратов является гидроксид железа, выделяющийся в виде коллоидных агрегатов, имеющих очень развитую поверхность, что обеспечивает дополнительную очистку посредством коагуляции. В качестве дезинфектанта ферраты обеспечивают более глубокое и надежное обеззараживание (по сравнению с хлором), не формируя токсичных соединений. Вода после обработки нетоксична.

Удаление общего органического углерода от начальной величины 12 мг/дм3 составляет 30 — 35%, БПК5 от начальной величины 13 мг/дм3 — 90 — 95%, при дозах по феррату калия 4 — 6 мг/дм3; при дозах 10 — 15 мг/дм3 удаление ХПК ниже составляет 10 мгO2/дм3.

6.4 Озонирование сточных вод в сочетании с использованием пероксида водорода

Технология предназначена для обезвреживания содержащихся в сточных водах органических соединений. Технология базируется на использовании реактора для озонирования и дозатора пероксида водорода.

6.5 Анаэробное окисление аммония

Технология анаэробного окисления аммония предназначена для удаления азота из сточных вод. Базируется на использовании автотрофных бактерий (планктомицетов) и проводится в две стадии:

частичная нитрификация для получения нитрита (2NH4+ + 3O2 = 2NO2- + 4H+ + 2H2O);
реакция окисления аммония нитритом (NH4+ + NO2- = N2 + 2H2O), используемым в качестве акцептора электронов.

С учетом роста бактерий и потребления нитрита на другие процессы в целом молярное соотношение общего аммонийного азота к нитриту составляет 1:1,3. Технология применяется только в комбинации с частичной нитрификацией, которая обеспечивает достаточное количество нитрита.

Применение процессов частичной нитрификации и данной технологии приводит к существенной экономии энергии на аэрацию (свыше 1 кВт·ч/кг азота) по сравнению с традиционным процессом нитрификации-денитрификации. Эксплуатационные и капитальные затраты снижаются благодаря компактности реакторов: при прочих равных условиях площадь, занимаемая сооружениями, при применении данной технологии в 3 раза меньше, чем при нитрификации-денитрификации.

6.6 Аэробная биологическая очистка сточных вод с применением гранулированных илов

Технология предназначена для удаления из сточных вод биогенных элементов и ориентирована на получение активных илов с пониженным иловым индексом и высокими седиментационными способностями.

Технология базируется на применении принципов получения аэробных гранул, объединяющих в себе четыре основные группы микроорганизмов, обеспечивающих анаэробные процессы. Во внешних слоях располагаются аэробные гетеротрофы и нитрификаторы, а денитрификаторы и фосфатаккумулирующие денитрифицирующие бактерии находятся внутри гранулы. Такая структура гранулы обусловлена глубиной проникновения субстратов и кислорода в биопленку.

Основными условиями для реализации технологии являются циклический процесс, восходящий поток сточной воды, ограниченное время для седиментации, а также регулирование кислородных условий.

Достоинством технологии является возможность многократной интенсификации процесса.

6.7 Кристаллизация фосфатов из возвратных потоков сооружений обработки осадка

Технология предназначена для очистки возвратных потоков от фосфатов с получением сырья для производства удобрений (струвита).

Технология базируется на обработке возвратного потока (как правило, фильтрата или фугата от обезвоживания сброженного осадка) в реакторе с псевдоожиженным слоем песка с добавлением реагента (соль магния). В результате взаимодействия магния, фосфатов и аммонийного азота образуется нерастворимое вещество струвит (магний-аммонийфосфат), центрами кристаллизации которого в условиях псевдоожиженного слоя выступают частицы песка. Струвит по описываемой технологии представляет собой практически готовое фосфорно-азотное удобрение, нуждающееся лишь в сушке.

6.8 Мембранная дистилляция

Технология предназначена для выделения/концентрирования нелетучих соединений (например, ионов, кислот, коллоидов, макромолекул) из водных потоков и удаления из воды следовых количеств летучих органических соединений, таких как бензол, хлороформ и трихлорэтилен.

Мембранная дистилляция (МД) представляет собой процесс, при котором только молекулы пара проходят через пористые гидрофобные мембраны. Очищаемая вода, подлежащая обработке МД, должна находиться в непосредственном контакте с одной стороной мембраны и не проникать в сухие поры мембран. Гидрофобная природа мембраны препятствует попаданию жидких растворов в ее поры за счет сил поверхностного натяжения. В результате на входах в поры мембраны образуются границы раздела жидкость/пар. В МД сама мембрана действует только как барьер, удерживающий границы раздела жидкость/пар на входе в поры, и нет необходимости быть селективным, как это требуется в других мембранных процессах, таких как первапорация. Основные требования к процессу МД заключаются в том, что мембрана не должна смачиваться, а в ее порах должны находиться только пары и неконденсирующиеся газы. Размер пор мембран, используемых в МД, составляет от 10 нм до 1 мкм. Движущей силой МД является трансмембранная разность давлений паров.

6.9 Применение микроорганизмов для очистки трудноокисляемых органических соединений

Метод заключается в использовании улучшенных природных микроорганизмов (например, прокариотических клеток или бактерий, фотосинтезирующих бактерий или эукариот, таких как дрожжи, грибки и фотосинтезирующие микроводоросли) для очистки сточных вод, содержащих стойкие к воздействию органические соединения. Процесс состоит из трех этапов:

селекция встречающихся в природе микроорганизмов;
создание микробных вариантов с улучшенными характеристиками для очистки от целевых загрязнителей сточных вод;
внедрение улучшенных микроорганизмов в процесс водоподготовки.

Технология является альтернативой таким методам, как химическое окисление или сжигание, применима для сточных вод, имеющих высокое ХПК и трудноокисляемые органические соединения. Экологическое преимущество его заключается в снижении уровней трудноокисляемых органических соединений.

6.10 Переработка дистиллерной жидкости с получением минерального продукта содового

Технология предназначена для применения для очистки сточных вод содовых производств производства (дистиллерной жидкости).

Минеральный продукт содового производства представляет собой кускообразный негорючий материал серого цвета, приобретающий со временем под действием атмосферных явлений вид рыхлого материала однородного серого цвета.

Основные этапы технологии:

Сгущение дистиллерной жидкости

Исходная дистиллерная жидкость поступает из технологического процесса содового производства с температурой не более 90 °C в сгуститель, где происходит осаждение и сгущение твердой фазы. Для достижения требуемой степени очистки дистиллерной жидкости от взвешенных частиц предусмотрено применение флокулянта. Система приготовления и дозирования флокулянта управляется посредством пропорционального регулирования через расходомеры и обеспечивает подачу раствора флокулянта, прошедшего стадию разбавления, в сгуститель. Функция сгустителя обуславливает перманентный перелив, который собирается в сборник, куда подводятся фильтрат, образующийся в процессе фильтрации, а также сточные воды из приямков. Из емкости жидкость насосами перекачивается в отстойник — шламонакопитель по двум трубопроводам — основному и резервному. Сгущенный шлам перекачивается из сгустителя в сборную емкость, оборудованную мешалкой. Из емкости сгущенный и усредненный шлам через сборный трубопровод направляется на фильтр-пресс для осуществления обезвоживания посредством процесса фильтрации.

Фильтрация сгущенной суспензии

Фильтрация сгущенного шлама дистиллерной жидкости и осушка образующего осадка производятся под избыточным давлением на мембранных фильтр-прессах (предусматривается в работе 2 фильтр-пресса, в резерве 1 фильтр-пресс). Процесс фильтрования включает в себя следующие стадии:

подачу суспензии в фильтр-пресс;
фильтрацию;
предварительное прессование;
отжим осадка в камерах фильтр-пресса мембранами;
выгрузку отфильтрованного осадка (кека).

Отфильтрованный и отжатый осадок из фильтр-пресса выгружается на конвейер, попадая предварительно на разрезающее устройство, представляющее собой металлическую решетку с возможностью регулирования внутреннего размера ячейки. Кек после разгрузки фильтр-пресса (минеральный продукт содового производства) ленточным конвейером через загрузочный бункер загружается непосредственно в автотранспорт или на площадку временного хранения.

Регенерация фильтровальных салфеток

При эксплуатации фильтр-прессов по мере забивания фильтровальных салфеток предусмотрена система промывки фильтровальной ткани подогретой оборотной водой. По мере забивания фильтровальных салфеток, а также образования солеотложений на фильтрующих плитах производится их промывка 3 — 5% раствором соляной кислоты. Отработанный раствор соляной кислоты после химической промывки фильтровальных салфеток направляется в сборную емкость шлама для нейтрализации.

Переработка дистиллерной жидкости с получением минерального продукта содового производства позволит значительно снизить количество сбрасываемых твердых отходов в существующий шламонакопитель. Минеральный продукт содового производства может применяться в качестве материала для рекультивации полигонов ТБО, полигонов промышленных отходов, карьеров и выемок различного назначения и происхождения.

6.11 Технологии обращения со сточными водами калийного производства

Перспективными технологиями, позволяющими повысить эффективность производства калийных удобрений и снизить эмиссии в окружающую среду и находящимися на стадии научно-исследовательских работ и опытно-промышленных испытаний являются:

Размещение в пластах горных пород вод, образующихся у пользователей недр, осуществляющих разведку и добычу, а также первичную переработку калийных и магниевых солей с учетом требований по рациональному использованию и охране недр, а также требований по безопасному ведению работ, связанных с пользованием недрами.
Регулируемый сброс сточных, в том числе дренажных, вод (в зависимости от региональной специфики гидрологического и гидрохимического режима водных объектов) для более полного использования ассимилирующего потенциала водных объектов — приемников. В целях обеспечения эффективного начального разбавления сточных в том числе дренажных вод в водных объектах необходима в том числе разработка рассеивающих водовыпусков специальной конструкции, учитывающих высокую плотность отводимых стоков.
Объемное или тонкослойное укрытие не действующих солеотвалов для уменьшения растворения отходов и образования минерализованных вод вследствие воздействия на поверхность солеотвала атмосферных осадков.
Строительство и эксплуатация установок по упариванию избыточных сточных (в том числе дренажных) вод с применением различных видов оборудования (аппаратов погружного горения; вакуум-выпарных аппаратов).

6.12 Селективное восстановление оксидов азота NOx при низких (менее 300 °C) температурах

Известные способы селективной каталитической очистки газов от оксидов азота с использованием аммиака (NH3) в качестве восстанавливающего агента в окислительных условиях (СКВ) позволяют эффективно снижать концентрации оксидов азота в газовых потоках от их исходных достаточно высоких значений.

В процессе СКВ оксиды азота NO и NO2 восстанавливаются до азота в окислительной среде в присутствии аммиака по реакциям:

4NO + 4NH_{3} + O_{2} \rightarrow 4N_{2} + 6H_{2}O

6NO_{2} + 8NH_{3} + O_{2} \rightarrow 7N_{2} + 12H_{2}O

Современные подходы к очистке газов от оксидов азота заключаются в тенденциях одновременного удаления оксидов азота и аммиака, даже в случае присутствия избытка аммиака в очищаемом газе, а также при пониженных температурах процесса.

Метод заключается в очистке отходящих газов от оксидов азота в процессе селективного каталитического восстановления аммиаком в присутствии кислорода с использованием катализатора при температурах 140 — 300 °C, объемных скоростях потока 7000 — 25000 ч-1, соотношении NH3/NOx 1,1 — 1,7 и объемной доле NOx на входе в реактор 0,05 — 0,16 об. %.

Катализатор для низкотемпературного каталитического восстановления оксидов азота изготавливают на основе оксидов переходных металлов с различной геометрией: в виде цилиндра с диаметром окружности 4 — 6 мм (черенок), четырехлистника с диаметром описанной окружности 4 — 6 мм, сферы с диаметром 3 — 8 мм или кольца с диаметром 6 — 10 мм, блочных катализаторов с ребром 100 мм и плотностью ячеек 100 штук на квадратный дюйм.

К достоинствам метода относят как низкую температуру эксплуатации реактора, так и низкую стоимость катализатора вследствие отсутствия драгоценных и редкоземельных металлов в его составе.

6.13 Каталитическая очистка отходящих газов от озона

В основе способа лежит процесс деструкции озона, протекающий на катализаторе, с образованием молекулярного кислорода.

При практическом использовании возникает проблема разложения остаточных количеств озона. Существуют фотохимический, термический, каталитический методы разложения озона. Наиболее предпочтительным с точки зрения экономической эффективности и простоты аппаратурного оформления технологического процесса, является каталитическое разложение озона. Принцип метода состоит в быстром разложении газа на кислород и атомарный кислород в присутствии катализатора при температуре 15 — 120 °C. Озон требуется разлагать в сухих и влажных газовых потоках, в агрессивных газообразных средах, а также в отходящих газах, содержащих летучие органические соединения.

Катализаторы деструкции озона изготавливают на основе оксидов переходных металлов с различной геометрией, например, в виде экструдатов цилиндрической формы, либо монолитных блочных катализаторов.

Процесс деструкции озона проводят в реакторах со стационарным слоем катализатора при низких температурах. Испытания на промышленном оборудовании для очистки и обеззараживания воды при объемных скоростях подачи очищаемого газа 1450 — 2320 ч-1, содержании озона 18 — 80 г/м3 и температуре реактора 23 — 40 °C демонстрируют достижение степени очистки свыше 99% во всем диапазоне исследованных параметров.

Заключительные положения и рекомендации

Проект Справочника НДТ разработан в соответствии с поэтапным графиком актуализации информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям, утвержденным Распоряжением Правительства Российской Федерации от 30 апреля 2019 года № 866-р.

При подготовке проекта справочника НДТ были использованы:

ИТС 2-2022 «Производство аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот»;
ИТС 8-2022 «Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях»;
ИТС 10-2019 «Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов»;
ИТС 18-2019 «Производство основных органических химических веществ»;
ИТС 19-2020 «Производство твердых и других неорганических химических веществ»;
ИТС 31-2021 «Производство продукции тонкого органического синтеза»;
ИТС 32-2022 «Производство полимеров, в том числе биоразлагаемых»;
ИТС 33-2020 «Производство специальных неорганических химикатов»;
ИТС 34-2020 «Производство прочих основных неорганических химических веществ»;
ИТС 22-2016 «Очистка выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух при производстве продукции (товаров), а также при проведении работ и оказании услуг на крупных предприятиях»
ИТС 22.1-2021 «Общие принципы производственного экологического контроля и его метрологического обеспечения»
материалы, полученные от российских химических предприятий.

Справочник НДТ разработан в рамках ТРГ 47, состав которой утвержден приказом Минпромторга России от 17 февраля 2023 года № 532.

Публичное обсуждение проекта справочника НДТ проходило в сети Интернет на официальном сайте Бюро НДТ с 26 октября 2023 года по 26 ноября 2023 года.

Приложение А (обязательное)

ПЕРЕЧЕНЬ НДТ

Номер НДТ	Наименование НДТ
НДТ 1	Применение системы экологического менеджмента (СЭМ)
НДТ 2	Проектирование
НДТ 3	Внедрение систем автоматического контроля выбросов загрязняющих веществ, сбросов загрязняющих веществ
НДТ 4	Периодический контроль параметров сточных вод/выбросов в атмосферу
НДТ 5	Совершенствование технологии, ресурсо- и энергосбережение
НДТ 6	Сокращение выбросов в атмосферу
НДТ 7	Сокращение поступлений загрязняющих веществ в сточные воды
НДТ 8	Сокращение потребления исходной воды
НДТ 9	Использование водооборотных систем
НДТ 10	Использование условно чистых вод производственных процессов
НДТ 11	Удаление из сточных вод загрязняющих веществ в соответствии с их фазово-дисперсным составом
НДТ 12	Очистка сточных вод от нефтепродуктов, минеральных масел и жиров
НДТ 13	Очистка сточных вод от биологически разлагаемых органических загрязнений
НДТ 14	Удаление из сточных вод азота
НДТ 15	Удаление из сточных вод фосфора
НДТ 16	Очистка сточных вод, содержащих биологически неразлагаемые и (или) токсичные органические загрязнения
НДТ 17	Очистка сточных вод, содержащих тяжелые металлы
НДТ 18	Очистка сточных вод от сульфидов
НДТ 19	Очистка сточных вод от неорганических солей (общей минерализации)
НДТ 20	Стабилизация органического вещества осадка
НДТ 21	Обработка сточных вод термическими методами
НДТ 22	Закачка в изолированные пласты горных пород
НДТ 23	Сбор и локализация выбросов в атмосферу
НДТ 24	Очистка отходящих газов от пыли
НДТ 25	Высокотемпературное окисление аммиака
НДТ 26	Гомогенное восстановление оксидов азота
НДТ 27	Каталитическое восстановление оксидов азота
НДТ 28	Селективное некаталитическое восстановление оксидов азота
НДТ 29	Каталитическая очистка газовых выбросов от летучих органических соединений

Библиография

1. Федеральный закон от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды».

2. Федеральный закон от 31 декабря 2014 г. № 488-ФЗ «О промышленной политике в Российской Федерации».

3. Федеральный закон от 4 мая 1999 г. № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха».

4. Постановление Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. № 1458 «О порядке определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям».

5. Постановление Правительства РФ от 31 декабря 2020 г. № 2398 «Об утверждении критериев отнесения объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, к объектам I, II, III и IV категорий»

6. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 24 декабря 2014 г. № 2674-р «Об утверждении Перечня областей применения наилучших доступных технологий».

7. Приказ Минпромторга России от 18 декабря 2019 года № 4841 «Об утверждении Порядка сбора и обработки данных, необходимых для разработки и актуализации информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям»

8. Распоряжение Правительства РФ от 10 июня 2022 года № 1537-р. «Об утверждении поэтапного графика актуализации информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям»

9. Приказ Минпромторга России от 23 августа 2019 года № 3134 «Об утверждении методических рекомендаций по определению технологии в качестве наилучшей доступной технологии»

10. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 24 декабря 2014 года № 2674-р «Об утверждении перечня областей применения наилучших доступных технологий».

11. ГОСТ Р 113.00.03-2019 Наилучшие доступные технологии. Структура информационно-технического справочника.

12. Охрана окружающей среды в России: Стат. сб. / Росстат. — М., 2021. — 95 с.

13. Родионов, А.И., Клушин, В.Н., Торочешников, Н.С. Техника защиты окружающей среды: Учебник для вузов. — М.: Химия, 1989. — 512 с.

14. European Commission. Reference Document on Best Available Techniques in Common Waste Water and Waste Gas Treatment/Management Systems in the Chemical Sector. Final draft. July 2016. — P. 667.

15. ГОСТ Р ИСО 14001-2016 Системы экологического менеджмента. Требования и руководство по применению.

16. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 8-2022 «Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях»

17. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 10-2019 «Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов»

18. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 22-2016 «Очистка выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух при производстве продукции (товаров), а также при проведении работ и оказании услуг на крупных предприятиях»

19. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 2-2022 «Производство аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот»

20. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 18-2019 «Производство основных органических химических веществ»

21. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 19-2020 «Производство твердых и других неорганических химических веществ»;

22. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 31-2021 «Производство продукции тонкого органического синтеза»;

23. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 32-2022 «Производство полимеров, в том числе биоразлагаемых»;

24. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 33-2020 «Производство специальных неорганических химикатов»;

25. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 34-2020 «Производство прочих основных неорганических химических веществ»;

26. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 22-2016 «Очистка выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух при производстве продукции (товаров), а также при проведении работ и оказании услуг на крупных предприятиях»

27. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 22.1-2021 «Общие принципы производственного экологического контроля и его метрологического обеспечения»

28. «Водный кодекс Российской Федерации» от 03.06.2006 г. № 74-ФЗ

29. ГОСТ 27065-86 Качество вод. Термины и определения

30. Федеральный закон от 4 мая 1999 ФЗ-N 96 «Об охране атмосферного воздуха»

31. ГОСТ 25151-82 Водоснабжение. Термины и определения

32. ГОСТ 32693-2014 Учет промышленных выбросов в атмосферу. Термины и определения

33. ГОСТ Р 59053-2020 Охрана окружающей среды. Охрана и рациональное использование вод. Термины и определения

34. Кадыров О.Р., Тихонова И.О., Кручинина Н.Е. Правовые проблемы при глубинном захоронении промышленных стоков и отходов // Водоочистка, водоподготовка, водоснабжение. 2016. № 5. С. 24 — 29

35. ГОСТ Р 50544-93 «Породы горные. Термины и определения»

36. Приказ Минприроды России от 14.02.2019 № 89 «Об утверждении Правил разработки технологических нормативов»

37. Постановление Правительства РФ от 29.07.2013 № 644 «Об утверждении Правил холодного водоснабжения и водоотведения и о внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации»