Легкая промышленность относится к отраслям, потребляющим значительное количество воды. Вода широко используется в процессах переработки сырья (шерсти, льна, шелка, хлопка, кожи, меха) и отделки изделий натурального и искусственного происхождения. В текстильной, трикотажной, кожевенной, меховой отраслях применяются сложные высокоразвитые водные технологические системы. В таблице 9.4 при-
ведена общая характеристика водопотребления и водоотведения на предприятиях легкой промышленности.
В текстильной промышленности водопотребление на 1 тонну продукции составляет в среднем 200 – 220 м3 воды. На производство одной хлопчатобумажной рубашки расходуется около 2,5 – 3 м3 воды. Основная часть ее требуется для выращивания хлопка, остальное коли-чество – на процессы мокрой обработки.
Расход воды для проведения основных технологических процес-сов на кожевенных заводах колеблется от 60 до 100 м3 на 1 тонну кож-сырья. Кожевенный завод с водопотреблением 10 тыс. м3 в сутки экви-валентен городу с населением 300 тыс. жителей.
Таблица 9.4 – Водопотребление и водоотведение в легкой промышленности
Показатель | Ед. | ||||
изм. | |||||
Использовано воды, всего | млн. м3 | 143,3 | 138,4 | 128,7 | 119,5 |
Водоотведение в поверх- | млн. м3 | 101,3 | 93,8 | 81,2 | 70,3 |
ностные водоемы, всего | |||||
В том числе: | |||||
загрязненных сточных | млн. м3 | 86,8 | 80,7 | 69,6 | 64,0 |
вод | |||||
из них без очистки | млн. м3 | 6,6 | 6,3 | 5,2 | 5,7 |
нормативно чистых | млн. м3 | 1,4 | 0,9 | 1,0 | 0,9 |
нормативно очищенных | млн. м3 | 13,1 | 12,2 | 10,6 | 5,4 |
Водные технологические системы (ВТС), применяемые в легкой промышленности, весьма разнообразны и отличаются структурой , ко-личеством используемой воды, свойствами образующихся сточных вод. В некоторых отраслях (текстильная, трикотажная) используются значи-тельные массы воды, имеющие, как правило, невысокие концентрации лимитирующих загрязнителей. Наибольшее количество воды использу-ется в промывочных процессах (до 70 % общей массы потребляемой во-ды). В производствах первичной обработки шерсти, кожи, меха, напро-тив, удельные расходы воды незначительны, но вода имеет высокую концентрацию загрязнителей.
Водопотребление текстильного предприятия существенно возрас-тает , если в его структуру входит отделочное производство. Отделоч-ные операции являются основными потребителями воды и используют ее в количестве более 70 % от всей поступающей на предприятие воды.
Потребление воды зависит также от ассортимента выпускаемой продукции . Удельный расход воды на тонну хлопчатобумажных тканей составляет до 200 – 210 м3/т, для шелковых – от 100 до 180 м3/т, для шерстяных – до 300 – 400 м3/т. Тяжелые ткани, как правило, требуют большего потребления воды, чем легкие.
Вода в каждом отдельном случае может быть теплоносителем, ув-лажнителем воздушной среды, растворителем и поглотителем различ-ных веществ, а также средой, транспортирующей механические приме-си. В отдельных случаях вода может использоваться комплексно для различных технологических целей.
В качестве растворителя вода используется для приготовления моечных растворов на фабриках первичной обработки шерсти; мочиль-ных или варочных растворов на заводах первичной обработки лубяных волокон; отбеливающих, красильных и отделочных растворов на тек-стильных и трикотажных производствах; отмочно-зольных, дубильных
и аппретурных растворов в кожевенной промышленности; технологиче-ских растворов при обработке шубного и пушно-мехового сырья в ме-ховой промышленности.
В таблице 9.5 представлены требования к качеству исходной во-ды, используемой для технологических нужд характерных производств легкой индустрии.
Таблице 9.5 – Требования к качеству исходной воды, используе-мой на технологические нужды легкой промышленности
Отрасль | Предельно допустимые показатели | ||||||
Общая | Железо, | Взвешен- | Плот- | рН | |||
жест- | мг/л | ные ве- | ный ос- | ||||
кость, | щества, | таток, | |||||
мг- | мг/л | мг/л | |||||
экв./л | |||||||
Меховая | 3 – 7 | 0,8 | 8 – 10 | – | 6 – 7 | ||
Кожевенная | 2,5 – 7 | 0,3 – 0,5 | – | – | – | ||
Первичная обра- | |||||||
ботка шерсти | 2,5 | 0,5 | – | – | – | ||
Производство ис- | |||||||
кусственных кож | 1,5 | – | 30 – 200 | 2,5 – 3,5 | 6,5 –7,5 | ||
Хлопчатобумаж- | |||||||
ная, трикотажная, |
шелковая, имею- | 0,1 | – | 6,5–8,8 | ||
щие красильно- | |||||
отделочное про- | |||||
изводство |
Из данных, представленных в таблице 9.5, видно, что, как прави-ло, для подпитки водных технологических систем предусматривается использование воды по качеству ниже, чем качество питьевой воды. Поэтому в ряде случаев , особенно при дефиците питьевой воды, для подпитки в отделочных производствах успешно применяют обычную речную воду непитьевого качества.
Большие объемы использования воды в технологических процес-сах легкой промышленности влекут за собой образование значительно-го количества сточных вод (табл. 9.4). По усредненным данным, средне-годовое количество сточных вод, выпускаемых в водоемы, на единицу продукции составляет:
- для льнокомбинатов бытовых тканей – 267 м3/т;
- для льнокомбинатов технических тканей – 43 м3/т;
- для комбинатов шелковых тканей из искусственных и синтети-ческих нитей – 273 м3/т.
В структуре сброса сточных вод в поверхностные водоемы преоб-ладают загрязненные сточные воды (91 %). С производственными сточными водами транспортируется свыше 95 % различных примесей и твердых отходов.
В зависимости от вида стоки могут быть инертными, токсичными, стабильными и нестабильными, что обусловливает степень их отрица-тельного воздействия на состояние окружающей природной среды.
Сточные воды кожевенных заводов и меховых фабрик представ-ляют собой многокомпонентную гетерогенную смесь, в которой содер-жатся высокие концентрации взвешенных веществ: кусочки мездры, шерсть, мелкий волос, сало, песок, известь, излишки используемых хи-мических материалов, которые поступают в воду после промывки сырья
и золения. Это влечет за собой образование большого количества осад-ков при очистке сточных вод. Выпавший осадок содержит органические примеси в количестве 55 – 80 % общей массы сухого вещества, а также много хрома, жира, СПАВ, сульфидов, сульфатов бактериальных и био-логических загрязнений.
Наибольшее негативное воздействие на водные объекты оказыва-ют сточные воды, образующиеся в процессе дубления кож, так как в них содержатся взвешенные вещества, сульфаты, хлориды, соединения фосфора и азота, нитраты, СПАВ, жиры, алюминий, сероводород, мета-нол, формальдегид и другие вредные вещества. С отработанными ду-бильными растворами при хромовом дублении выносится до 25 % ок-сида хрома.
Определяющую роль при формировании общего стока трикотаж-ных фабрик играют стоки красильно-отделочных цехов, обусловли-вающие общую массу и характер загрязнений. В них содержатся разно-образные растворенные и нерастворенные примеси органического и минерального происхождения. Это такие отходы производства, как ве-тошь, волокна, смытая шлихта, волос от стрижки искусственного меха, а также отходы применяемых реактивов и красителей . При этом основ-ное значение в формировании состава сточных вод красильно-отделочных фабрик имеют текстильно- вспомогательные вещества: рас-творы солей и кислот, растворенные и коллоидно-дисперсные красите-ли, высокомолекулярные синтетические поверхностно активные веще-ства (СПАВ) и отделочные препараты. Потери красителей со сточными водами в процессе крашения на трикотажных фабриках достигают 40 %, а других текстильно-вспомогательных веществ – до 50 –90 %.
На фабриках первичной обработки шерсти промывают шерсть и выделяют из сточных вод шерстяной жир в виде товарного продукта, пригодного для выработки медицинского ланолина. Сточные воды здесь образуются как от собственно промывки шерсти, так и от вспомога-тельных операций и производств: карбонизации мытой шерсти, обра-ботки отходов производства, химической станции, цеха добычи шерст-ного жира и промывки оборудования. При обработке сточных вод в за-висимости от применяемых методов очистки образуется 10 – 50 % осад-ков от объема обработанных стоков. Осадок содержит 25 – 65 % пес-ка,15 – 20 % волокна, 5 – 10 % шерстного жира.
Предприятия текстильной промышленности имеют три основных водных потока – стоки красильно-отделочного, мерсеризационного и промывочного процессов. Наибольшее количество сточных вод с осо-бенно сложным составом образуется в красильно-отделочном производ-стве. Специфика сточных вод красильно-отделочных предприятий хлопчатобумажной промышленности, например, заключается в том, что они содержат красители (сернистые, кубовые, прямые, активные) общей концентрацией 50 – 60 мг /л, СПАВ (неионогенные, анионоактивные) общей концентрацией 45 – 55 мг/л. Кроме того, в сточной воде содер-жатся нецеллюлозные примеси хлопка, волокно, шлихта, замасливате-ли, отходы разнообразных органических и минеральных текстильных вспомогательных веществ. Данный сток токсичен и сложен по физико-химическому составу. Сточные воды отбельно-мерсеризационных цехов содержат ионы натрия и имеют повышенную щелочность.
Примеси, содержащиеся в стоках предприятий легкой промыш-ленности, неблагоприятно влияют на биологическую жизнь водоемов: замедляют процессы самоочищения, оказывают токсичное воздействие на водные организмы.
Например, СПАВ ухудшают естественную аэрацию водоемов вследствие характерного для них свойства пенообразования, способст-вуют повышению растворимости в воде водоема загрязняющих ве-ществ, так как разрушают поверхностное натяжение воды. Кроме того, СПАВ растворяют липиды клеточных мембран организмов, что приво-дит к проникновению в них посторонних химических веществ.
Важное значение для водоемов имеет рН воды. Сброс кислых сточных вод и снижение рН с 6 до 4,7 приводит к массовой гибели пре-сноводных рыб, раковинных моллюсков, водорослей и планктона.
Выраженное нарушение жизнедеятельности гидробионтов проис-ходит под действием ионов тяжелых металлов. Наиболее токсичными являются ртуть, медь, затем идут кадмий, цинк, свинец, хром, никель, кобальт. Как известно, эти вещества входят в состав красителей, ис-пользуемых в отделочном производстве. Поэтому они присутствуют в сточных водах, сбрасываемых в водоемы от этого производства.
СПАВ и красители в большинстве случаев являются биохимиче-ски стойкими соединениями, окисление которых происходит крайне медленно. Поэтому рассматриваемые сточные воды следует очищать перед сбросом в водоемы.
НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ
Нормирование качества воды рек, озер и водохранилищ прово-дится в соответствии с санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.2.12- 33- 2005 «Гигиенические требования к охране поверхност-ных вод от загрязнения». Согласно указанным правилам, все водные объекты делятся на две категории водопользования:
1) питьевого и хозяйственно-бытового водопользования, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности;
2) рекреационного водопользования, а также в черте населенных мест.
Оценка состояния воды в водоемах осуществляется на основе со-поставления фактических и нормативных значений показателей качест-ва воды. Правила устанавливают нормируемые значения для следую-щих параметров воды водоемов:
содержание плавающих примесей и взвешенных веществ; органолептические показатели (запах, привкус, окраска); температура воды; значение рН;
состав и концентрации минеральных примесей; состав и предельно допустимая концентрация вредных веществ
и болезнетворных бактерий;
количество растворенного в воде кислорода; биохимическая потребность воды в кислороде; химическая потребность воды в кислороде.
Общие требования к качеству воды водоемов представлены в таб-лице 9.6.
Наличие в воде вредных веществ ограничивается установлением предельно допустимых концентраций.
ПДКВ (г/м3) –предельно допустимая концентрация вещества вводе водоемов питьевого и хозяйственно-бытового водопользования. Эта концентрация не должна оказывать прямого или косвенного влия-ния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье по-следующих поколений, а также не должна ухудшать гигиенические ус-ловия водопользования.
При отсутствии значений ПДК временно устанавливаются вели-
чины ориентировочно допустимых уровней (ОДУ) воздействия ве-
ществ.
Сбрасывать в водоемы воду, содержащую вещества, для которых не установлены значения ПДК или ОДУ, запрещается.
Таблица 9.6 – Общие требования к качеству воды водоемов
Определяемые | Категории водопользования | ||
Для питьевого и хозяйст- | Для рекреационного во- | ||
показатели | венно-бытовоговодоснаб- | допользования, а также в | |
жения, а также для водо- | черте населенных мест | ||
снабжения пищевых пред- | |||
приятий | |||
Взвешенные ве- | При сбросе сточных вод, производстве работ на водном | ||
щества | объекте и в прибрежной зоне содержание взвешенных | ||
веществ в контрольном створе (пункте) не должно уве- | |||
личиваться по сравнению с естественными условиями | |||
более чем на | |||
0,25 мг/дм3 | 0,75 мг/дм3 | ||
Для водных объектов, содержащих в межень более 30 | |||
мг/дм3 природных взвешенных веществ, допускается | |||
увеличение их содержания в воде в пределах 5 %. | |||
Взвеси со скоростью выпадения более 0,4 мм/с для про- | |||
точных водоемов и более 0,2 мм/с для водохранилищ к | |||
спуску запрещаются | |||
Плавающие при- | На поверхности воды не должны обнаруживаться плен- | ||
меси | ки нефтепродуктов, масел, жиров и скопление других | ||
примесей | |||
Окраска | Не должна обнаруживаться в столбике |
20 см | 10 см | ||
Запахи | Вода не должна приобретать | запахи интенсивностью | |
более 2 баллов: | |||
обнаруживаемые непосред- | непосредственно | ||
ственно или при последую- | |||
щем хлорировании или дру- | |||
гих способах обработки | |||
Температура | Летняя температура воды в | результате сброса сточных | |
вод не должна повышаться более чем на 3°С по сравне- | |||
нию со среднемесячной температурой воды самого | |||
жаркого месяца года за последние 10 лет | |||
Водородный пока- | Не должен выходить за пределы | ||
затель (рН) | 6,5 – 8,5 | ||
Минерализация | Не более 1000 мг/дм3, в т.ч.: | ||
воды | хлоридов – 350 мг/дм3; | ||
сульфатов – 500 мг/дм3 | |||
Растворенный ки- | Не должен быть менее 4 мг/дм3 в любой период года, в | ||
слород | пробе, отобранной до 12 часов дня | ||
Окончание таблицы 9.6 | |||
Биохимическое | Не должно превышать при температуре 20°С: | ||
потребление ки- | |||
2 мгО2/дм3 | 4 мгО2/дм3 | ||
слорода (БПК 5) | |||
Химическое по- | Не должно превышать: | ||
требление кисло- | |||
рода (бихроматная | 15 мгО2/дм3 | 30 мгО2/дм3 | |
окисляемость), | |||
ХПК | |||
Химические веще- | Не должны содержаться в воде водных объектов в кон- | ||
ства | центрациях, превышающих ПДК или ОДУ | ||
Возбудители ки- | Вода не должна содержать возбудителей кишечных | ||
шечных инфекций | инфекций |
Значение рН характеризует кислотные свойства среды. Вода водо-емов должна иметь нейтральную среду, т.е. находиться в пределах от 6,5 по 8,5. Отклонение в меньшую сторону ведет к усилению кислотно-сти, в сторону увеличения – к усилению щелочных свойств.
Общий уровень загрязнения водоемов может характеризоваться количеством кислорода, расходуемым на окисление загрязнителей. При этом различают биохимическую (БПК) и химическую (ХПК) потребно-сти в кислороде.
Под биохимической потребностью воды в кислороде БПК (мг О2/л) понимается такое количество кислорода в воде, которое требуется живым организмам для окисления органических загрязнителей, присут-ствующих в воде, за определенный промежуток времени. Процесс био-химического окисления протекает медленно, поэтому БПК записывает-ся с индексом, обозначающим количество суток, в течение которых шло окисление: БПК5, БПК10 и т.д. Причем, БПК5 БПК10. С увеличением индекса БПК стремится к какой-то предельной величине. Эту макси-мальную величину называют полной биохимической потребностью (БПКп). При полном окислении органическое вещество разлагается до углекислого газа и воды, т.е. веществ, не опасных для окружающей сре-ды.
Однако в воде содержатся не только органические, но и другие более стойкие загрязнители. Для характеристики их содержания ис-
пользуется химическая потребность в кислороде. Под ХПК (мг О2/л)
понимается величина, характеризующая общее содержание в воде вос-становителей, реагирующих с сильными окислителями. ХПК выражает-ся количеством кислорода, эквивалентным количеству расходуемого окислителя, необходимого для окисления всех восстановителей, содер-жащихся в воде. На практике окисление пробы сточной воды произво-дится раствором бихромата калия в серной кислоте.
Химическое окисление намного полнее и глубже, чем биохимиче-ское, поэтому ХПК всегда больше БПК. Отношение БПКп/ ХПК называ-ется биохимическим показателем. По его величине судят о возможности и степени очистки сточных вод биологическим методом.
Контроль требований к нормируемым показателям качества воды водоемов осуществляется периодическим отбором и анализом проб во-ды из поверхностных водоемов.
На очистных сооружениях предприятий также осуществляется контроль состава исходных и очищенных сточных вод, который заклю-чается в измерении:
органолептических показателей воды; температуры; рН среды;
содержания грубодисперсных (взвешенных) веществ; химического потребления кислорода (ХПК); количества растворенного в воде кислорода; биохимического потребления кислорода (БПК);
концентрации вредных веществ, для которых существуют нор-мируемые значения ПДК.
Чтобы сохранить качество воды в водоемах, для каждого источ-ника сброса сточных вод устанавливается норматив допустимого сброса (предельно допустимый сброс) веществ со сточными водами в водные объекты.