УДК 330.15
Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів/
Збірка доповідей V Міжнародної наукової конференції аспірантів та студентів. Т.1-Донецьк: ДонНТУ, ДонНУ, 2006.-273с. (с.102)

В настоящее время в месте с ростом населения растут и его потребности в продукции, которая отвечала бы не только стандарту качества, но также и экологическим стандартам (ISO 14000), целью которых является уменьшение или полное исключение загрязнения окружающей среды во время производства того или иного продукта.

Одно из наиболее опасных последствий "производства благ" – это загрязнение и истощение водных ресурсов Земли.
В Донецкой области сконцентрировано около 800 больших и средних промышленных предприятий горнодобывающей, металлургической, химической промышленности, энергетики, тяжелого машиностроения и строительных материалов, эксплуатируется около 300 месторождений полезных ископаемых. Высокая концентрация промышленного, сельскохозяйственного производства, транспортной инфраструктуры в сочетании со значительной плотностью населения создали огромную нагрузку на биосферу — наибольшую в Украине и Европе. Техногенная нагрузка на окружающую природную среду во многих регионах Донецкой области достигла уровня, который является угрожающим для окружающей среды и здоровья населения. Общий забор воды из всех источников составил по области в 2003 году 2577 млн. м3. Объем сброшенных в поверхностные водные объекты сточных вод составил 1780 млн. м3, из которых 980 млн. м3 неудовлетворительно и не полностью очищенных сточных вод, что составляет четвертую часть по Украине.
Большинство речек области относится к категории грязных и очень грязных.

Водоемы загрязняются в основном в результате спуска в них сточных вод от промышленных предприятий и населенных пунктов. В результате сброса сточных вод изменяются физические свойства воды (повышается температура, уменьшается прозрачность, появляются окраска, привкусы, запахи); на поверхности водоема появляются плавающие вещества, а на дне образуется осадок; изменяется химический состав воды (увеличивается содержание органических и неорганических веществ, появляются токсичные вещества, уменьшается содержание кислорода, изменяется активная реакция среды и др.); изменяется качественный и количественный бактериальный состав, появляются болезнетворные бактерии. Загрязненные водоемы становятся непригодными для питьевого, а часто и для технического водоснабжения; теряют рыбохозяйственное значение и т.д.

Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов; их делят на две основные группы: содержащие неорганические примеси, в т.ч. и токсические, и содержащие яды.

К первой группе относятся сточные воды содовых, сульфатных, азотно-туковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т.д., в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и др.
Сточные воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды.

Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие, нефтехимические заводы, предприятия органического синтеза, коксохимические и др. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод этой группы заключается главным образом в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нем, ухудшаются органолептические показатели воды.

Металлургические предприятия являются крупными источниками образования больших количеств загрязненных сточных вод.

Таблица 1 – Концентрация основных загрязнений сточных вод травильных отделений металлургических и метизных заводов

Завод	Содержание, г/л
	Н2SО4	FeSO4	механические загрязнения, не более
Харцызский сталепроволочно-канатный	0-1,5	0,5-8,0	0,4
Нижнеднепровский трубный завод	0,5-2,0	1,0-10	0,3
Трубопрокатный завод	0,5-2,5	1,0-9,5	0,35
Днепропетровский металлургический	0,5-2,0	0,5-6,0	0,2-0,3
Запорожский металлургический	0,2-2,0	0,5-6,0	0,3
Запорожский метизный	0-1,5	0,5-10	0,4
Днепропетровский метизный	0-1,5	0,3-8,0	0,4
Днепроспецсталь	0,2-2,0	0,5-8,0	0,3
Челябинский трубный	0,5-2,5	1,0-10	0,3
Челябинский металлургический	0,5-2,0	0,5-3,0	0,2

В качестве примера рассмотрим ОАО "Силур". Основная продукция Харцызского сталепроволочно-канатного завода – стальная проволока, стальные канаты, металлокорд, товары народного потребления.
Технологический процесс производства проволоки включает термообработку, подготовку поверхности металла к дальнейшей обработке методом кислотного травления, нанесения горячих и гальванических покрытий. В травильных отделениях для травления применяется серная кислота. Для уменьшения выделений серной кислоты применяются присадки.
Основным технологическими процессами, связанными с потреблением воды на предприятии является:

1. Подготовка поверхности металла к волочению в садочных отделениях;
2. Термическая обработка с подготовкой поверхности металла к волочению в протяжных агрегатах;
3. Нанесение горячих и гальванических покрытий;
4. Обработка металла методом холодной деформации (волочение проволоки).

Подготовка поверхности металла к волочению в садочных травильных агрегатах заключается в полном удалении окалины и окислов с поверхности катанки, проволоки и нанесение на нее буры, извести, создающих смазочный слой в процессе ее волочения. В цехах для травления используется серная кислота и незначительно соляная кислота. Вода используется для промывки металла после травления. Сточные воды, образующиеся в травильных отделениях, являются химически загрязненными. Эти сточные воды делятся на промывные и отработанные травильные растворы. Промывные сточные воды содержат 0,5-1,0 г/л серной кислоты и 0,8-5,0 г/л сульфата железа.

Стоки ванн травления с содержанием серной кислоты до 5 г/л сливаются в кислотную канализацию. Из некоторых ванн, в которых содержание железного купороса достаточно для производства и варки товарного железного купороса поступают на имеющуюся на территории предприятия купоросную установку. Кроме этого, вода используется на мокрую очистку воздуха, отсасываемого из ванн с серной кислотой и омеднения перед выбросом в атмосферу.

Вода используется на охлаждение оборудования, промывки металла, приготовление растворов. Сточные воды после охлаждения оборудования являются условно чистыми, а после промывки металла в травильных отделениях – химически загрязненными (поступают на станцию нейтрализации проектной производительности 6658 тыс. м?/год). Очистка производится путем нейтрализации серной кислоты и сернокислого железа известковым молоком.
Согласно исследованиям, в зависимости от вида обрабатываемых изделий удельный расход сточных вод может колебаться в значительных пределах: от 0,4 м3 на 1 т изделий (травление прутьев) до 50 м3 на 1 т (травление оцинкованных труб). В среднем расход сточных вод травильных цехов составляет 3-3,5 м? на 1 т изделий, из которых около 85% - промывные стоки. Многократно использованные травильные растворы обогащаются солями железа и выводятся из производства. Отработавшие растворы содержат 30-70 г/л серной кислоты и 150-300 г/л сернокислого железа.

Промывные воды содержат 0,5-5,0 г/л кислоты; 0,5-8,0 г/л солей железа и до 300 мг/л взвешенных частиц (окалина, песок и другие механические примеси). Таким образом, существуют разнообразные концентрации загрязнений в травильных сточных водах, подверженные колебаниям не только в течение суток, но и одного часа.

Таблица 2 – Состав сточных вод от травления черных металлов серной кислотой

Показатели загрязнения	Стоки травильных ванн	Промывные воды
Взвешенные вещества, г/л	0,25-0,50	0,13-0,40
Железный купорос, г/л	100-300	0,50
Серная кислота, г/л	30-100	0,50
Железо, г/л	40-76	0,10
Сульфаты, г/л	90-150	0,33
Хлориды, г/л	14-86	0,01
Окисляемость, г/л О2	-	14,0
рН	1-2	4-4,5
Температура, ?С	30-80	-

Выбор метода очистки травильных сточных вод предприятий зависит от многих факторов: количество сточных вод различных видов, их расходы, возможность и экономическая целесообразность извлечения примесей из сточных вод, требования к качеству очищенной воды при ее использовании для повторного и оборотного водоснабжения и сброса в водоем, мощность водоема, наличие районных или городских очистных сооружений.

Существующие методы очистки можно разделить на четыре группы:

1. Механические - усреднение, процеживание, отстаивание (гравитационное и центробежное), фильтрация.
2. Химические - нейтрализация и окисление.
3. Биологические - аэробное окисление и анаэробное сбраживание.
4. Физико-химические - флотация, сорбция, электрохимические (электрокоагуляция, электролиз, электродиализ), экстракция, ионный обмен, мембранные методы, эвапорация, аэрация, термические методы (выпаривание и испарение, сжигание, сушка осадка и др.), кристаллизация и др.

На основании проведенных эколого-экономических исследований можно отметить, что при выборе системы сбора и очистки сточных вод необходимо руководствоваться следующими основными положениями:

1. Необходимостью максимального уменьшения количества сточных вод и снижения содержания в них примесей;
2. Возможностью извлечения из сточных вод ценных примесей и их последующей утилизации;
3. Повторным использованием сточных вод (исходных и очищенных) в технологических процессах и системах оборотного водоснабжения.