Разработка технических решений по достижению нормативных требований химически загрязненных сточных вод ОАО "Северсталь-метиз"

Кроме трех основных производств в состав ОАО «Северсталь-метиз» входят вспомогательные цеха:

энергетический цех, обеспечивающий цеха завода энергоносителями;

инструментальный цех, обеспечивающий основные цеха технологическим инструментом, запасными частями для ремонта оборудования, грузозахватными приспособлениями;

тарный цех, обеспечивающий цеха необходимым количеством и видами тары, барабанов, поддонов, бирок и имеет участок по деревообработке.

Технологический процесс производства проволоки и метизов заключается в чередовании различных операций, включающих термическую обработку, подготовку поверхности металла к волочению, волочение, нанесение покрытий и изготовление метизов. В зависимости от свойств готовой продукции применяют различное сочетание этих операций, а также может быть проведен один или несколько циклов обработки. Число повторений всех операций зависит от размеров готовой продукции и от механических свойств, которые необходимо придать метизным изделиям.

Поверхность катанки перед волочением подвергают тщательной подготовке: удаляют окалину и наносят подсмазочный слой, который закрепляет применяемую при волочении смазку и изолирует металл от окисления в окружающей среде.

Основные процессы метизного производства:

травление металла и подготовка его поверхности;

деформация металла;

термическая обработка;

нанесение защитных покрытий.

Травление металла и подготовка его поверхности необходимы для обеспечения возможности его последующего деформирования при волочении или калибровке. Подготовка заключается в полном удалении окалины с поверхности подката путем травления в растворе кислоты с последующей промывкой и нанесения на нее буры или извести, как для нейтрализации остатков кислоты, так и для создания подсмазочного слоя, обеспечивающего лучшие условия для захвата технологической смазки в процессе волочения. Процесс травления и подготовки поверхности металла периодический, с обработкой садок в ваннах или непрерывный, когда он осуществляется на протяжных агрегатах. Для травления металла применяется, в основном серная кислота.

В метизном производстве используются различные методы деформации: волочение, прокатка, прессование, высадка, накатка.
Как правило, обработка металла осуществляется в холодном состоянии: например при производстве проволоки, калиброванного металла, машиностроительного крепежа. В особых случаях используются процессы горячего прессования прокатки, высадки. При волочении металл упрочняется, изменяет свою пластичность и в дальнейшем становится хрупким.

При производстве проволоки или калиброванного металла различного сортамента, профиля свойств и назначения применяют ряд термических обработок, без которых производственный процесс изготовления невозможен. Наиболее распространенными видами термической обработки, применяемыми в метизном производстве, являются: отжиг и патентирование проволоки, отжиг исходного и калиброванного металла, закалка и отпуск крепежа. Термообработка металла заключается в нагреве его до нужной температуры, выдержке при этой температуре и охлаждении с определенной скоростью, для нагрева металла используется газообразное топливо и электроэнергия. С целью предотвращения образования окалины и обезуглероживания металла при термообработке, предусматривается применение защитных и контролируемых атмосфер
Термообработка металла производится в садочных колпаковых или шахтных печах периодического действия, роликовых проходных печах и на протяжных агрегатах. На протяжных агрегатах могут совмещаться в различных сочетаниях процессы термообработки, подготовки поверхности металла и нанесения покрытий горячим или гальваническим способом.

В метизном производстве на сегодня основным видом защитного покрытия является оцинкование (проволока, сетка), а также используется в отдельных случаях покрытие полимерами. Нанесение покрытий горячим способом (оцинкование, лужение) производится путем погружения металла в расплав цинка или олова на протяжных агрегатах.
Операциям нанесения покрытия предшествуют процессы подготовки: обезжиривание, травление, флюсование. В метизном производстве применяются также нагревательные электроустановки, например: высокочастотные генераторы и индукторы, требующие воду для охлаждения.

2.2 Характеристика системы формирования, отведения и очистки химически загрязненных сточных вод предприятия ОАО«Северсталь-метиз»

На заводе существует система водоснабжения осветленными сточными водами из ЗШН, предназначенная для обеспечения технологических процессов, связанных с химической обработкой металла. Для химической обработки металла используют растворы серной и соляной кислот. Количество потребляемых кислот в 2006 составило: H2SO4 - 11690 т, HCl - 1251 т.

В результате обработки поверхности металла образуются:

отработанные травильные растворы (ОТР);

промывные воды после меднения, цинкования, обезжиривания, фосфатирования;

охлаждающая вода после ванн с расплавом цинка, свинца, селитры;

элюаты от ионообменной установки котельной;

отработанные травильные растворы после купоросной установки.

ОТР перед сбросом в кислотную канализацию направляются на действующую купоросную установку мощностью 4,8 тыс. т/месяц по FeS04 х7Н2О. Купоросная установка принимает ОТР и маточные травильные растворы (МТР) в хранилища, перекачивает МТР потребителям. ОТР закачиваются в кристаллизаторы для охлаждения раствора до 5-7 градусов и далее передаются на центрифуги для выделения железного купороса. После разделения на жидкую и твердую фазу железный купорос передается по транспортерам в хранилище для упаковки и последующей реализации, жидкая фаза сливается в кислотную канализацию. Сброс растворов происходит только с купоросной установки с концентрацией кислоты до 50 г/дм3.

В настоящее время химзагрязненные сточные воды, поступающие с цехов: СПЦ-1и СПЦ-2 (травильное и термическое отделения); ЭНЦ (купоросная установка, котельная); КЛЦ (травильное отделение); ЦСФП (травильное отделение) завода в количестве до 600 м3/час собираются самотечной сетью в контактный резервуар, где нейтрализуются известковым молоком совместно со сточными водами ПХЛ и аглофабрик ОАО «Северсталь». Известковое молоко на нейтрализацию сточных вод подается от известкового хозяйства ОАО «Северсталь-метиз». После нейтрализации воды осуществляется ее осветление в золошламонакопителе №1 (ЗШН №1 на р. Шексна) ОАО «Северсталь», откуда вода в количестве около 515 м3/час возвращается на ОАО «Северсталь-метиз». Образовавшиеся дебалансные воды в количестве около 85 м3/час сбрасываются из ЗШН №2 в р. Кошта через выпуск № 3 ОАО «Северсталь». Блок-схема оборотного цикла химически загрязненных стоков ОАО «Северсталь-метиз» представлена на рисунке 2.

По данным ЛООС наибольший вклад по объему кислых стоков, формируемых на ОАО «Северсталь-метиз» в ЗШН вносят СПЦ-1и СПЦ-2 (рисунок 3):

Рисунок 3- Вклад различных цехов ОАО «Северсталь-метиз» по объему кислых стоков сбрасываемых в ЗШН ОАО « Северсталь»

Наибольший вклад по массе загрязняющих веществ в химически загрязненных стоках, формируемых на ОАО «Северсталь-метиз» в ЗШН вносят ЭНЦ, СПЦ-2 и КЛЦ (рисунок 4):

Рисунок 4- Вклад различных цехов ОАО «Северсталь-метиз» по массе загрязняющих веществ в ЗШН ОАО « Северсталь»

На рисунке 5 изображены массы загрязняющих веществ в кислых стоках ОАО « Северсталь-метиз» сбрасываемых в ЗШН «Северсталь».

Рисунок 5- Масса загрязняющих веществ в кислых стоках ОАО «Северсталь-метиз», сбрасываемых в ЗШН ( по видам загрязнений ), т/год

Таким образом, наибольший вклад среди загрязняющих веществ в ЗШН на р. Шексна стоками ОАО «Северсталь-метиз» вносится сульфатами - 59% и железом общим - 32%.

Контроль качества сточных вод осуществляется ЛООС «Северсталь-метиз» и лабораторией ОАО «Северсталь» в точке смешения всех потоков сточных вод (РКС) ОАО «Северсталь-метиз». Характеристика состава химически загрязненных сточных вод в резервуаре кислых стоков по данным ЛООС и лаборатории «Северсталь» представлена в таблице 6.

Таблица 6- Состав химически загрязненных сточных вод в резервуаре кислых стоков

Определяемый показатель	Значение величины показателя, мг/дм3
	по данным ЛООС	по данным лаборатории «Северсталь»	среднее значение
1	2	3	4
рН	2,20	2,74	2,47
Взвешенные вещ.	60,93	98,11	79,52
Нефтепродукты	2,44	3,13	2,79
Роданиды	1,42	1,89	1,66
Цианиды	0,15	0,11	0,13
Аммоний-ион	44,18	93,44	68,81
Нитриты	3,45	8,11	5,78
Нитраты	36,05	45,79	40,92
Хлориды	309,3	351,2	330,3
Сульфаты	3210,7	3350,11	3280,4
Фосфаты (Р)	0,89	1,17	1,03
Железо общее	780,9	568,9	674,9
Цинк (+2)	32,66	5,61	19,14
Медь (+2)	0,55	0,65	0,60
Ионы марганца	8,78	4,42	6,60
Никель (+2)	1,16	0,57	0,87
Хром (+6)	0,01	0,00	0,01
Хром (+3)	1,25	0,23	0,74
Алюминий (+3)	0,01	0,00	0,01
Формальдегид	0,14	0,05	0,10
Фториды	9,79	42,7	26,2

По данным таблицы 6 выполнен анализ соответствия качества химически загрязненных сточных вод ОАО «Северсталь-метиз» требованиям приема данных вод в систему отведения ОАО «Северсталь», который показал, что при существующей системе водоснабжения и водоотведения на ОАО «Северсталь-метиз» не происходит соблюдения нормативных требований по большинству показателей (табл. 7).

Таблица 7- Характеристика химически загрязненных сточных вод в резервуаре кислых стоков ОАО «Северсталь-метиз»

Определяемый показатель	Значение величины показателя, мг/дм3	Кратность превышения допустимой концентрации
	среднее значение химзагрязненных сточных вод (по данным табл.6)	нормативные требования ОАО «Северсталь» к принимаемым водам
1	2	3	4
Взвешенные вещ.	79,52	86,75	0,92
Нефтепродукты	2,79	3,93	0,71
Роданиды	1,66	0,485	3,42
Цианиды	0,13	0,069	1,88
Аммоний-ион	68,81	31,2	2,2
Нитриты	5,78	3,01	1,92
Нитраты	40,92	23,9	1,71
Хлориды	330,3	191,5	1,72
Сульфаты	3280,4	1998	1,64
Фосфаты (Р)	1,03	0,34	3,03
Железо общее	674,9	158	4,27
Цинк (+2)	19,14	8,9	2,15
Медь (+2)	0,60	0,478	1,26
Марганец	6,60	1,91	3,46
Никель (+2)	0,87	0,242	3,60
Хром (+6)	0,01	0,02	0,50
Хром (+3)	0,74	0,07	10,57
Алюминий (+3)	0,01	0,04	0,25
Формальдегид	0,10	0,355	0,28
Фториды	26,2	6,0	4,37

По результатам проведенного анализа установлено, что требования, предъявляемые ОАО «Северсталь» к качеству принимаемых на обработку химически загрязненных сточных вод ОАО «Северсталь-метиз» не выполняются, так как наблюдаются превышения допустимых значений концентраций по таким компонентам как: роданиды, цианиды, ионы аммония, нитриты, нитраты, хлориды, сульфаты, фосфаты, железу общему, цинку (+2), меди,(+2), ионам марганца, хрому (+3) и фторидам. При этом отсутствуют данные по характеристике отдельных потоков, образующих общий химически загрязненный сток ОАО «Северсталь-метиз».

2.3 Экспериментальные исследования по определению качественного и количественного состава производственных сточных вод ОАО «Северсталь-метиз»

В связи с отсутствием данных по качественному и количественному составу всех потоков, формирующих кислый сток ОАО «Северсталь-метиз», были выполнены экспериментальные исследования состава химически загрязненных сточных вод. С этой целью были отобраны пробы осветленной воды, поступающей на ОАО «Северсталь-метиз» из ЗШН №1 на р. Шексна и сточных вод на следующих участках: СПЦ-1 (травильное отделение), СПЦ-1 (термическое отделение), СПЦ-2 (травильное отделение), СПЦ-2 (термическое отделение - колодец № 71), СПЦ-2 (термическое отделение- колодец № 83), КЛЦ (травильное отделение- 1линия), КЛЦ (травильное отделение 2-3 линия), резервуар кислых стоков.

Количественный химический анализ исследуемых проб выполнен в соответствии с нормативными методиками [21-32, 35] в лаборатории кафедры Промышленной экологии по следующим компонентам: взвешенные вещества, нефтепродукты, роданиды, цианиды, ионам аммония, нитритам, нитратам, хлоридам сульфатам, железу общему, цинку(+2), меди(+2), ионам марганца, никелю (+2), фторидам, хрому (III) и хрому (VI), с использованием фотометрического, комплексонометрического, потенциометрического методов анализа.

Результаты выполненного анализа представлены в таблице 8.

Таблица 8- Экспериментальные данные определения состава сточных вод подразделениями ОАО «Северсталь-метиз»

Определяемый компонент	НД на методы измерения	Интерв. изме- рения	Едини-ца измере- ния	СПЦ -1 трав. отдел.	СПЦ -1 терм. отдел.	СПЦ -2 терм. отдел. к.83	СПЦ -2 терм. отдел. к.71	СПЦ -2 трав. отдел.	КЛЦ трав. отдел. 1 линия	КЛЦ. трав. отдел. 2-3 линия	РКС	Осветл. вода
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Водородный показ. (рН)	ПНД Ф 14.1:2:3:4.121-97	1,0-14,0	безразм.	1,36	2,18	6,58	1,96	2,79	6,46	2,14	1,52	7,05
Взвешенные вещества				107	97	85	146	98	107	49	99	42
Жесткость	ПНД Ф 14.1:2.98-97	0,1-8,0	мг-экв/дм3	6,7	12,5	11,5	8,4	16,3	10,6	не опр	17,8	11,4
Кальций	ПНД Ф 14.1:2.95-97	1,0-100	мг/дм3	56,0	185,3	189,9	145,3	160,1	184,1	не опр	110,9	212,7
Магний	ПНД Ф 14.1:2.95-97	1,0-100	мг/дм3	47,1	40,2	24,9	13,9	101,1	17,3	не опр	148,9	9,7
NH3 и аммоний-ион (по N)	ПНД Ф 14.1:2.1-95	0,05-4,0	мг/дм3	112,4	115,7	49,8	111,9	73,5	34,9	146,0	121,3	45,5
Нитраты по NO3 (пот.)	МКХА 1104-00209438-94-06	2,0-100	мг/дм3	45	14	62	97	15	78	94	58	16,0
Нитриты по NO2	ПНД Ф 14.1:2.3-95	0,02-0,3	мг/дм3	0,1	0,6	6,4	5,4	0,9	1,0	3,0	0,8	3,4
Сульфаты (по SO4)	МКХА 1104-00209438-22-01	18-1000	мг/дм3	12345	1844	1383	5161	3105	1166	6856	15051	936
Хлориды (по Cl)	МКХА 1104-00209438-58-03	3,0-2000	мг/дм3	215	3497	204	1514	341	143	2720	2479	230
Фтор-анион	МКХА1104-00209438-17-01	0,10-23	мг/дм3	5,6	5,8	6,5	6,7	6,4	4,4	35,1	5,0	8,0
Бор	ПНД Ф 14.1:2:4.36-95	0,05-5,0	мг/дм3	0,00	1,2	4,2	1,8	4,3	5,3	3,0	0,00	1,2
Железо растворимое	ПНД Ф 14.1:2.2-95	0,05-2	мг/дм3	1522	204	120	222	343	57,7	270	2274	30,4
Железо валовое	ПНД Ф 14.1:2.2-95	0,05-2	мг/дм3	2820	212	178	399	580	72,8	363	3512	67,0
Кадмий растворимый	ПНД Ф 14.1:2:4.149-99	0,0003-0,2	мг/дм3	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000
Кадмий валовый	ПНД Ф 14.1:2:4.149-99	0,0003-0,2	мг/дм3	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000
Калий-ион	ГРБА.418422-015-01 ПС	0,4-3900	мг/дм3	199	175	180	183	153	116	226	207	168
Медь растворимая	ПНД Ф 14.1:2:4.149-99	0,001-0,3	мг/дм3	0,62	0,28	0,049	0,059	0,11	0,022	0,15	0,53	0,042
Медь валовая	ПНД Ф 14.1:2:4.149-99	0,001-0,3	мг/дм3	0,64	0,28	0,091	0,075	0,18	0,024	0,45	0,85	0,050
Марганец растворимый	ПНД Ф 14.1:2.103-97	0,05-1,5	мг/дм3	0,60	5,00	1,12	0,25	0,27	1,16	0,44	0,36	1,25
Марганец валовый	ПНД Ф 14.1:2.103-97	0,05-1,5	мг/дм3	0,80	5,80	1,48	0,35	0,35	1,44	0,53	0,44	1,60
Натрий	МКХА1104-00209438-20-01	3,0-500	мг/дм3	187,0	138,6	162,9	230,0	155,5	138,6	564,7	270,3	187,0
Никель растворимый	РД 52.24. 494-95	0,005-0,2	мг/дм3	0,37	0,37	0,055	0,23	0,12	0,15	0,25	0,49	0,014
Никель валовый	РД 52.24. 494-95	0,005-0,2	мг/дм3	0,41	0,38	0,059	0,24	0,13	0,17	0,27	0,51	0,016
Cвинец растворимый	ПНД Ф 14.1:2:4.149-99	0,0003-0,2	мг/дм3	0,21	0,035	0,000	0,075	0,047	0,000	0,000	0,015	0,000
Cвинец валовый	ПНД Ф 14.1:2:4.149-99	0,0003-0,2	мг/дм3	0,30	0,043	0,034	0,097	0,051	0,000	0,006	0,38	0,000
Хром (+6)	ПНД Ф 14.1:2.52-96	0,01-1,0	мг/дм3	0,005	0,000	0,015	0,004	0,000	0,005	0,011	0,004	0,006
Хром (+3)	ПНД Ф 14.1:2.52-96	0,01-1,0	мг/дм3	0,041	0,022	0,012	0,038	0,056	0,036	0,38	0,11	0,008
Хром валовый	ПНД Ф 14.1:2.52-96	0,01-1,0	мг/дм3	2,37	0,032	0,028	0,048	0,22	0,042	0,40	3,05	0,014
Цинк растворимый	ПНД Ф 14.1:2:4.149-99	0,010-0,5	мг/дм3	16,9	4,21	0,14	7,95	3,45	2,91	1437,5	45,0	0,14
Цинк валовый	ПНД Ф 14.1:2:4.149-99	0,010-0,5	мг/дм3	20,3	4,5	0,57	9,95	4,06	3,25	2204	47,2	0,40
Нефтепродукты	ПНД Ф 14.1:2:4.128-98	0,005-25,0	мг/дм3	3,72	0,93	0,34	0,78	1,77	0,89	1,29	3,13	0,25
Роданиды	ПНД Ф 14.1:2:4.128-98	-	мг/дм3	0,50	0,65	0,60	0,29	0,59	1,16	0,66	0,73	0,086
Цианиды	ПНД Ф 14.1:2:4.128-98	-	мг/дм3	0,29	0,11	0,127	1,00	0,44	0,00	0,85	0,81	0,023

Данные оценки качества сточных вод по цехам, а так же в резервуаре кислых стоков представлены в таблице 9.

Таблица 9- Содержание загрязняющих веществ в сточных водах на различных участках ОАО «Северсталь-метиз»

Определяемый показатель	Кратность превышения норматива
	СПЦ-1 трав.	СПЦ-1 терм.	СПЦ-2 терм. к. 71	СПЦ-2 трав.	СПЦ-2 терм. к. 83	КЛЦ 2-3 линия	КЛЦ трав. 1 линия	РКС
Взвешенные вещ.	1,23	1,12	1,68	1,13	0,98	0,56	1,23	1,14
Нефтепродукты	0,95	0,24	0,20	0,45	0,09	0,32	0,22	0,80
Роданиды	1,01	1,30	0,60	1,22	1,24	1,36	2,39	1,51
Цианиды	4,20	1,59	14,49	6,38	1,84	12,32	0	11,74
Аммоний-ион	3,60	3,71	3,59	2,36	1,60	4,68	1,12	3,89
Нитриты	0,03	0,20	1,79	0,30	2,13	0,99	0,33	0,27
Нитраты	1,88	0,59	4,06	0,63	2,59	3,93	3,26	2,43
Хлориды	1,12	18,26	7,91	1,78	1,07	14,20	0,75	12,95
Сульфаты	6,18	0,92	2,58	1,55	0,69	3,43	0,58	7,53
Железо общее	9,63	1,29	1,4	2,17	0,76	1,71	0,37	14,39
Цинк (+2)	1,90	0,47	0,89	0,39	0,02	161,52	0,33	5,06
Медь (+2)	1,30	0,59	0,12	0,23	0,10	0,31	0,05	1,11
Марганец	0,31	2,61	0,13	0,14	0,59	0,23	0,61	0,19
Никель (+2)	1,53	1,53	0,95	0,50	0,23	1,03	0,62	2,02
Хром (+6)	0,25	0,00	0,20	0,00	0,75	0,55	0,25	0,20
Хром (+3)	0,59	0,31	0,54	0,80	0,17	5,43	0,51	1,57
Фториды	0,93	0,97	1,12	1,07	1,08	5,85	0,73	0,83

Согласно полученным экспериментальным данным качественный состав различных цехов идентичен, а количественные характеристики изменяются в незначительных пределах. Таким образом, раздельное отведение и очистка потоков сточных вод является нецелесообразным. Наиболее загрязненные сточные воды образуются в СПЦ-1 и в КЛЦ.

Анализ экспериментальных данных показал, что согласно существующей системе водоснабжения ОАО «Северсталь-метиз» осветленная вода, поступающая на ОАО «Северсталь-метиз» из золошламонакопителя на р. Шексна не удовлетворяет требованиям к качеству воды в системе технического водоснабжения ОАО «Северсталь-метиз». (таблица 10). Наблюдается несоответствие по таким компонентам как взвешенные вещества, нефтепродукты, ионы аммония, нитриты, хлориды, сульфаты, железо общее, ионы марганца и фториды. По таким веществам как роданиды, цианиды, ионы алюминия, а так же ионы хрома 3+ и ионы хрома 6+ в осветленной воде предусматривается полное их отсутствие, что не соответствует полученным экспериментальным данным.

Таблица 10- Характеристика фактического качества осветленной воды

Определяемый показатель	Концентрация загрязняющих веществ, мг/дм3	Кратность превышения
	Требуемое качество осветлённой воды	Фактическое качество осветленной воды
рН, ед	6,5 - 8,5	7,1
Взвешенные вещ.	13,0	42	3,2
Нефтепродукты	0,12	0,25	2,1
Аммоний-ион	28,32	45,5	1,6
Нитриты	2,18	3,4	1,6
Нитраты	18,64	16,0	0,9
Хлориды	124,00	230	1,9
Сульфаты	926,20	936	1,01
Железо общее	2,30	30,4	13,2
Цинк (+2)	2,20	0,14	0,06
Медь (+2)	0,10	0,042	0,42
Марганец	0,64	1,25	2,0
Никель (+2)	0,14	0,014	0,1
Фториды	4,63	8,0	1,7

Наблюдается несоответствие по таким компонентам как взвешенные вещества, нефтепродукты, ионы аммония, нитриты, хлориды, сульфаты, железо общее, ионы марганца и фториды. По таким веществам как роданиды, цианиды, ионы алюминия, а так же ионы хрома 3+ и ионы хрома 6+ в осветленной воде предусматривается полное их отсутствие, что не соответствует полученным экспериментальным данным.

Сравнительная оценка качества осветленной воды относительно нормативных требований ОАО «Северсталь» к принимаемым на нейтрализацию сточным водам ОАО «Северсталь-метиз» представлена в таблице 11.

Таблица 11- Данные оценки качества осветленной воды поступающей на технологические цели ОАО «Северсталь-метиз»

Определяемый показатель	Концентрация загрязняющих веществ, мг/дм3	Кратность превышения норматива
	Нормативные требования ОАО «Северсталь» к принимаемым сточным водам	Фактическое качество осветленной воды
Взвешенные вещ.	86,75	42	0,5
Нефтепродукты	3,93	0,25	0,06
Роданиды	0,485	0,086	0,2
Цианиды	0,069	0,023	0,3
Аммоний-ион	31,2	45,5	1,5
Нитриты	3,01	3,4	1,1
Нитраты	23,9	16	0,7
Хлориды	191,5	230	1,2
Сульфаты	1998	936	0,5
Железо общее	158	30,4	0,2
Цинк (+2)	8,9	0,14	0,02
Медь (+2)	0,478	0,042	0,09
Марганец	1,91	1,25	0,7
Никель (+2)	0,242	0,014	0,06
Хром (+6)	0,02	0,006	0,3
Хром (+3)	0,07	0,008	0,1
Фториды	6,0	8,0	1,3

Таким образом, при существующей системе водоотведения и водоснабжения фактическое качество осветленной воды подаваемой на технологические цели в цеха ОАО «Северсталь-метиз» уже не соответствует требованиям, предъявляемым к сточным водам ОАО «Северсталь-метиз» принимаемым ОАО «Северсталь». Установлено несоответствие осветленной воды по ионам аммония, нитритам, хлоридам и фторидам. Источниками поступления данных веществ является золошламонакопитель.

2.4 Разработка технических решений по достижению нормативных требований химически загрязненных сточных вод ОАО«Северсталь-метиз»

Отсутствие собственной системы отведения химически загрязненных стоков определяет зависимость ОАО «Северсталь-метиз» от ОАО «Северсталь», которое устанавливает и требует выполнения условий приема сточных вод ОАО «Северсталь-метиз». Ужесточение требований природоохранных органов к качеству стоков сбрасываемых в водные объекты заставляет ОАО «Северсталь-метиз» платить повышенную плату за превышение нормативов (в 5-кратном или 25-кратном размере);

В настоящее время ОАО «Северсталь» требует принятия конкретных решений со стороны ОАО «Северсталь-метиз» по улучшению экологической ситуации на выпуске №3 из золошламонакопителя в р.Кошта. Платежи за транспортировку стоков и сброс загрязняющих веществ со стоками выросли более чем в 2 раза, все это требует поиска потенциала для снижения издержек и минимизации экологических и экономических рисков по данному аспекту деятельности. В связи этим в данной работе выполнен поиск направлений по усовершенствованию существующей системы очистки химически загрязненных сточных вод на предприятии ОАО«Северсталь-метиз». На основании выполненного анализа существующей системы водоснабжения и водоотведения, а так же проработки литературных и патентных источников разработано техническое решение по достижению нормативных требований химически загрязненных сточных вод ОАО «Северсталь-метиз». Наиболее целесообразным является организация собственной станции нейтрализации. На рисунке 5 представлена схема предлагаемых очистных сооружений.

Рисунок 5- Схема предлагаемых очистных сооружений

Согласно предлагаемому техническому решению непрерывные (промывные) химически загрязненные стоки существующей насосной станцией перекачиваются в резервуар кислых стоков - усреднитель, из которого насосами общий сток подается в смеситель, откуда после смешения с известковым молоком, самотеком поступают в камеру реакции, где завершается процесс нейтрализации сточных вод. Из камеры реакции стоки самотеком подаются на осветление в отстойники, из которых осветленная вода самотеком отводится в сборный резервуар осветленной воды, откуда насосами подается обратно на технологические цели в цеха. Шламовая пульпа из отстойников периодически откачивается насосами в центрифугу-декантер. Обезвоженный шлам удаляется механизированными линиями в бункер. Шлам из бункера вывозится на шламоотвал.

Расчет очистных сооружений:

Согласно [41], были рассчитаны очистные сооружения. Исходные данные: расход сточных вод, включающих отработавшие травильные растворы после купоросной установки и промывные воды Q = 7200 м3/сут; поступление стоков на нейтрализационную установку носит периодический характер; содержание серной кислоты в сточных водах C = 1,14 кг/м3, а сульфата железа С1 = 1,83 кг/м3.

Предусматривают нейтрализацию сточных вод негашеной известью в виде известкового молока, при этом происходят следующие реакции:

с серной кислотой:

H2SO4 + CaO + H2O > CaSO4 + 2H2O,

сульфатом железа:

FeSO4 + CaO + H2O > CaSO4 + Fe(OH) 2.

Согласно [7], на основании вышеприведенных реакций и исходных данных по содержанию свободной кислоты и связанного железа в сточных водах определяем расход извести на нейтрализацию кислых сточных вод и осаждение железа по формуле:

G = K (aС+ b1C1)Q ,

где K- коэффициент запаса, K = 1,1; В -- количество активной части в товарном продукте, %, для известкового молока; B = 50 %; а- удельный расход негашеной извести на нейтрализацию серной кислоты, кг/кг, а = 0,56; b1- количество негашеной извести, требуемое для перевода железа из растворенного состояния в осадок, кг/кг, b1 = 1,0 (в пересчете на сульфат железа FeSO4 b1 = 0,37);

G = 1,1 (0,56·1,14+ 0,37·1,83)7200=20837,5 кг/сут

Известь приготовляют в виде известкового молока в растворных баках общей емкостью:

V=100,

где V общая емкость растворных баков для приготовления известкового молока, м3; число заготовок известкового молока в сутки; концентрация известкового молока по гашеной извести, %.

V=100 = 34,7 м3

Принимаем два железобетонных бака прямоугольной формы, размерами 4Ч4 и глубиной наполнения 2,2 м; в баках устанавливают лопастные мешалки с вертикальной осью и частотой вращения 40 мин-1.

Подача рабочего раствора в нейтрализуемую воду производится при помощи насосов или различных дозаторов (черпаковых, поплавковых, тарированных насадок с постоянным напором и т.п.). Дозаторы блокируются с автоматическими рН-метрами, обеспечивающими надежность и непрерывность процесса нейтрализации. Для транспортирования рабочих растворов применяются полиэтиленовые трубы и кислотостойкие насосы. Расход известкового молока находится по формуле:

qиз = ,

qиз = = 2,4 дм3/с

Общий расход сточных вод qст и известкового молока находится по формуле:

qобщ = qст + qиз = 83,3 + 2,4 = 85,7 дм3/с

Для перемешивания реагента со сточной водой применяются смесители любого типа, время перемешивания tсм = 5 мин. Вместимость смесителя рассчитывается по формуле:

Vсм = qобщ·60·tсм/1000 = 85,7·60·5/1000 = 25,7 м3

Смеситель принимается круглым в плане со следующими размерами: Dсм = 5 м; Нсм = 5,2 м. В смесителе устанавливают лопастную мешалку с частотой вращения 40 мин-1.

Из смесителя сточные воды подают в проточную камеру нейтрализации, объем которой рассчитывают, исходя из продолжительности нейтрализации tн = 30 мин:

Vн = qобщ·60·tн/1000 = 85,7·60·30/1000 = 154,3 м3.

Размеры камеры нейтрализации принимаются 6 Ч 6 м, глубина 4,3 м; камеру нейтрализации оборудуют мешалкой с частотой вращения 40 мин-1.

После нейтрализации сточные воды подают в отстойники вертикального типа с продолжительностью отстаивания не менее 2 ч.

Приняв скорость восходящего потока х = 0,2 мм/с, определим площадь отстойника:

Fот =qобщ /х = 85,7/0,2 = 428,5 м2,

Диаметр отстойника находится по формуле:

Dот = = = 23,4 м,

Высоту отстойной части отстойника h1, принимаем равной 1500 мм.

Продолжительность пребывания сточных вод в отстойнике рассчитывается по формуле:

t= h1/( х - 3600) = 1500/(0,2 · 3600) = 2,08 ч.

Днище отстойника принимают конусным с углом наклона к горизонту, равным 45°. Объем осадочной части Vос берут из расчета суточного хранения осадка. Объем осадка составляет 25 % суточного расхода сточных вод и равен Vос=1800 м3. Осадок накапливается в цилиндрической части отстойника высотой h3 = 1,8 м и конической части отстойника высотой h4=3м. Высоту нейтрального слоя в отстойнике принимаем h2 = 2 м. Таким образом, общая высота отстойника:

Нот= h1+ h2+ h3+ h4= 1,5 + 2 + 1,8 + 3 = 8,3 м.

Принимают два железобетонных отстойника диаметром 24 м каждый с кислотоупорной облицовкой. Отстойники попеременно выключаются для выгрузки осадка.

Приемная камера осветленной воды принимается железобетонной двух секционной с объемом каждой секции 230 м3.

Количество образующегося шлама - 20% от объема сточных вод, то есть, 88 м3/ч при содержании твердого вещества в нем в количестве 6%. Шлам направляется в центрифугу-декантер. Согласно [42], задачами центрифуги является кларификация жидкости, обезвоживание твёрдого вещества, кларификация твёрдого вещества. Мощность декантеров составляет 0,5 - 150 м3/ч. Центрифуга-декантер применяется для разделения двух или трёхфазных жидкостей (суспензий) с различной плотностью.

Осветление жидкостей, как и обезвоживание твёрдых веществ, выделяемых из суспензий, являются основными задачами декантеров. Они также используются для сгущения суспензий, для разделения двух жидких фаз различной плотности с отделением и классификацией твёрдых веществ.

Отделение твёрдых веществ от жидкости происходит во вращающемся, цилиндрическом/коническом барабане.

Под действием центробежного ускорения специфические твёрдые вещества оседают на стенке барабана и непрерывно продвигаются разгрузочным шнеком к системе выгрузки твёрдых веществ.

При определённых задачах, например, при обработке шлама, качество отделения и обезвоживания твёрдых веществ может быть улучшено путём подачи флокулянтов (полиэлектролитов).

Рисунок 6 - Поперечный разрез декантирующей центрифуги:

1 - главный двигатель; 2-гидравлическая соединительная муфта; 3-барабан; 4-шнек, открытое исполнение; 5- запорные кольца для фугата; 6 - ременный привод; 7 - планетарная передача; 8 - скребок твердого вещества (запатентован); 9 - система выгрузки твердого вещества со скребком (запатентована); 10 - подводящая труба, подвижная; 11 - подставка (стандартная); 12 - канал для удаления твердого вещества; 13 - спуск фугата;14 - амортизатор колебаний; 15 - сток промывочной воды

Для регулирования и оптимизации параметров технологического процесса разделения фаз применяется специальный вариатор частоты вращения барабана.

Основными компонентами устройства являются специальный вторичный двигатель, преобразователь частоты и регулятор. Система разработана PIERALISI.

Количество образующегося обезвоженного шлама составляет 4 м3/ч. В состав шлама входят в основном гипс (около 68 % от массы сухого вещества) и оксиды и гидроксиды железа (около 25 % от массы сухого вещества). Шлам вывозится на шламоотвал, объем складирования принимается 420 тыс. м3 на десятилетний период эксплуатации. Потребная площадь для организации шламоотвала 10 га при высоте ограждающих дамб около 5-6 метров. Ограждающие дамбы возводятся из грунтов, обладающих низким коэффициентом фильтрации (глин или суглинков). Ложе отвала экранируется глинистым грунтом для исключения фильтрации воды из него в водоносные горизонты. В шламоотвал предусматривается въезд автотранспорта. Укладка шлама в отвал производится с использованием землеройных машин, с образованием наклонной поверхности шлама, обеспечивающей сток с нее дождевых вод.

Целесообразно также рассмотреть вопрос возможности использования шлама в строительной промышленности.

Данное техническое решение позволит очистить сточные воды до концентраций, представленных в таблице 12.

Таблица 12 - Характеристика сточных вод в условиях реализации технического решения

Определяемый компонент	Концентрация загрязняющих веществ после реализации технического решения, мг/дм3
Взвешенные вещества	29,70
Роданиды	0,69
Цианиды	0,28
Аммоний-ион	72,50
Нитраты	20,32
Хлориды	123,01
Сульфаты	161,50
Железо общее	17,20
Цинк (+2)	0,16
Медь (+2)	0,05
Никель (+2)	0,10
Хром (3+)	0,044

Установлено что реализации технического решения позволяет направить сточные воды в оборот, тем самым не зависеть от нормативных требований, предъявляемых ОАО «Северсталь».

2.5 Экологическая оценка технического решения по достижению нормативных требований химически загрязненных сточных вод ОАО«Северсталь-метиз»

Экологическая оценка технических решений по достижению нормативных требований химически загрязненных сточных вод ОАО«Северсталь-метиз» выполнена на основании расчета величины техногенной нагрузки на поверхностные воды р. Кошта.

Согласно [38], выполнен расчет техногенной нагрузки на поверхностные воды р. Кошта по существующей схеме и в условиях реализации технического решения. Суммарная техногенная нагрузка загрязняющими веществами определена по формуле:

где - масса i-го загрязняющего вещества в составе сточной воды j-го источника, т/год;i=1,2….p - определенные загрязняющие вещества в сточных водах; Q - водный сток реки, км3/год, Q=0,02 м3/с.

При существующей схеме водоотведения и очистки расход дебалансовых вод, сбрасываемых в р. Кошта составляет 272 тыс. м3/год, а в условиях реализации технического решения расход продувочных вод, сбрасываемых в р. Кошта составит 192 тыс. м3/год. Исходные данные для расчета величины техногенной нагрузки при существующем варианте очистки и в условиях реализации технического решения представлены в таблице 13. В таблице 14 представлены полученные расчетные данные.

Таблица 13- Исходные данные для расчета величины техногенной нагрузки

Наименование показателя	до реализации технического мероприятия	в условиях реализации технического мероприятия
	концентрации загрязняющих веществ, мг/дм3	расход дебалансовых вод, м3/год	концентрации загрязняющих веществ, мг/дм3	расход продувочных вод, м3/год
1	2	3	4	5
Взвешенные вещества	42,0	272000	29,70	192050
Сульфаты	936		161,50
Железо общее	30,4		17,20
Нитраты	16,0		20,32
Хлориды	230,0		123,01
Ионы цинка	0,14	272000	0,16	192050
Ионы аммония	45,5		9,1
Ионы никеля	0,014		0,10
Ионы меди	0,042		0,05

Таблица 14 - Расчетные данные для определения величины техногенной нагрузки

№ п/п	Наименование показателя	Фактическая масса загрязняющих веществ, т/год
		до реализации технического мероприятия	в условиях реализации технического мероприятия
1	Взвешенные вещества	11,424	5,704
2	Сульфаты	254,592	31,016
3	Железо общее	8,269	3,303
4	Нитраты	4,352	3,902
5	Хлориды	62,560	23,641
6	Цинк (+2)	0,038	0,030
7	Ионы аммония	12,376	1,747
8	Никель (+2)	0,004	0,01
9	Медь (+2)	0,011	0,002

В таблице 15 приведены данные расчета техногенной нагрузки на р. Кошта до и после принятия технического решения.

Таблица 15- Данные расчета техногенной нагрузки на поверхностные воды р. Кошта до и после принятия технического решения

Вариант	Суммарная техногенная нагрузка загрязняющими веществами, А, т/км3
Существующий вариант	57036
В условиях практической реализации технического решения	11186

По результатам данных табл. 14 и табл. 15 установлено, что, в условиях практической реализации технического решения суммарная техногенная нагрузка загрязняющими веществами, на р. Кошта снизится в 5,1 раз.

2.6 Выводы

Анализ существующей системы отведения и обработки химически загрязненных сточных вод ОАО «Северсталь-метиз» показал, что требования, предъявляемые ОАО «Северсталь» к качеству химически загрязненных сточных вод ОАО «Северсталь-метиз» не выполняются, так как наблюдаются превышения допустимых значений концентраций по роданидам, цианидам, ионом аммония, нитритам, нитратам, хлоридам, сульфатам, фосфатам, железу общему, цинку (+2), меди, (+2) ионам марганца, хрому (+3) и фторидам. Анализом данных установлено, что осветленная вода, поступающая на ОАО «Северсталь-метиз» из золошламонакопителя на р. Шексна не удовлетворяет требованиям к качеству воды в системе технического водоснабжения ОАО «Северсталь-метиз» по ионам аммония, нитритам, хлоридам и фторидам.

Для достижения нормативных требований химически загрязненных сточных вод ОАО «Северсталь-метиз» на основании выполненного анализа существующей системы водоснабжения и водоотведения, а так же проработки литературных и патентных источников разработано техническое решение, заключающиеся в организации собственной станции нейтрализации.

Экологическая оценка, выполненная по показателю антропогенной нагрузки установила, что в условиях реализации технического решения суммарная антропогенная нагрузка на р. Кошта снизится в 5.1 раза.

ГЛАВА 3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Расчет платы за сброс загрязняющих веществ в водные объекты

Расчет платы за сброс загрязняющих веществ в водные объекты произведен согласно методике [36,34,11]. Плата за сбросы загрязняющих веществ в размерах, не превышающих установленные природопользователю предельно допустимые нормативы сбросов, определяется путем умножения соответствующих ставок платы на величину загрязнения и суммирования полученных произведений по видам загрязняющих веществ:

П н вод = Кинд • Снi вод • Мi вод,

при Мi вод ? М нi вод ,

где Пн вод - плата за сбросы загрязняющих веществ в размерах, не превышающих предельно допустимые нормативы сбросов, руб.;

Кинд - коэффициент индексации платы;

Снi вод - ставка платы за сброс 1 тонны i-го загрязняющего вещества в границах предельно допустимого норматива сброса, руб/т;

Мi вод - фактический сброс i-го загрязняющего вещества, т;

Мнi вод - предельно допустимый сброс i-го загрязняющего вещества, т;

i - вид загрязняющего вещества (i = 1, 2 ... n);

n - количество загрязняющих веществ.

Снi вод = Нбнi вод • Кэ вод,

где Нбнi вод - базовый норматив платы за сброс 1 тонны i-го загрязняющего вещества в размерах, не превышающих предельно допустимого норматива сброса, руб/т;

Кэ вод - коэффициент экологической ситуации и экологической значимости поверхностного водного объекта (Кэ вод = 1,14).

Плата за сверхлимитный сброс загрязняющих веществ определяется путем умножения соответствующих ставок платы за загрязнение в пределах установленных лимитов на величину превышения фактической массы сбросов над установленными лимитами, суммирования полученных произведений по видам загрязняющих веществ и умножения этих сумм на пятикратный повышающий коэффициент:

Псл вод = 5 ·К инд • С слi вод • (М i вод- М лi вод),

при М i вод > М лi вод,

где Псл вод - плата за сверхлимитный сброс загрязняющих веществ, руб.;

С лi вод - ставка платы за сброс 1 тонны i-го загрязняющего вещества в пределах установленного лимита, руб/т;

М i вод - фактическая масса сброса i-го загрязняющего вещества, т;

М лi вод - масса сброса i-го загрязняющего вещества в пределах установленного лимита, т.

С лi вод = Н блi вод • К э вод

где Н блi вод - базовый норматив платы за сброс 1 тонны i-го загрязняющего вещества в пределах установленного лимита, руб/т.

Общая плата за сброс загрязняющих веществ определяется суммированием ее составляющих:

Пвод = Пн вод + Нсл вод.

Исходные данные для расчета платы за сброс загрязняющих веществ в р. Кошта представлены в таблице 16.

Таблица 16- Исходные данные для расчета платы за сброс загрязняющих веществ в р. Кошта

Наименование загрязняющего вещества	Фактический сброс загрязняющего вещества в водные объекты, т/год	НДС, т/год	Норматив платы в пределах установленных допустимых нормативов сбросов, руб/т	Норматив платы в пределах установленных лимитов сбросов, руб/т	Коэффи-циент индексации платы, Кинд
	базовый вариант	предлага-емый вариант
Взвешенные вещества	11,424	5,704	22,10	366	1830	1,93
Сульфаты	254,592	31,016	385,44	2,8	14	1,58
Железо общее	8,269	3,303	0,39	2755	13775	1,58
Нитраты	4,352	3,902	15,18	6,9	34,5	1,58
Хлориды	62,560	23,641	1077,48	0,9	4,5	1,93
Цинк (+2)	0,038	0,030	0,039	27548	137740	1,93
Ионы аммония	12,376	1,747	1,93	551	2755	1,58
Никель (+2)	0,004	0,01	0,039	27548	137740	1,93
Медь (+2)	0,011	0,002	0,0039	275481	1377405	1,93

До реализации технических решений:

П н вод=0,21 · 1,93 • 11,424 · 512,4+ 1,58 · 3,92 · 254,592 + 1,58 · 3857,0 · 8,269+ 1,58 · 9,66 · 4,352+ 1,93 · 1,26 · 62,560+ 1,93 · 38567,2 · 0,038+ 1,58 · 771,4 · 12,376+ 1,93 · 38567,2 · 0,004+ 1,93 · 385673,4 · 0,011= 80957,81 руб.

Псл вод =5 · (1,58 · 19285 · (8,269 - 0,39) + 1,58 · 3857 · (12,376 -1,93) + 1,93·1928367 · (0,011 - 0,0039)) = 1518670,22 руб.

Пвод = 80957,81 + 1518670,22 = 1599628,03 руб.

Для предлагаемого варианта:

П н вод=0,21 · 1,93 • 5,704· 512,4+ 1,58 · 3,92 · 31,016+ 1,58 · 3857,0 · 3,303+ 1,58· 9,66 · 3,902+ 1,93 · 1,26 · 23,641+ 1,93 · 38567,2 · 0,030+ 1,58 · 771,4 · 1,747+ 1,93 · 38567,2 · 0,01+ 1,93 · 385673,4 · 0,009= 32648,14 руб.

Псл вод =5·1,58·19285·(3,303-0,39)= 443799,92 руб.

Пвод = 32648,14 + 443799,92 = 476448,06 руб.

При условии повторного использования сточных вод в обороте и 5% продувочных вод, сбрасываемых в р. Кошта, плата за сброс загрязняющих веществ в водные объекты сократится на:

1599628,03 -476448,06 = 1123180,24 руб/год

3.2 Определение величины предотвращенного экологического ущерба водным объектам

Экономические показатели существующего и предлагаемого вариантов определяют в виде величины удельного регионального ущерба, представляющего собой удельные стоимостные оценки ущерба на единицу приведенной массы загрязняющих веществ, поступающих в окружающую среду.

Оценку предотвращенного экологического ущерба для водных ресурсов проводят в соответствии с действующей нормативной методикой [13] по формуле:

где - экологический ущерб водным ресурсам, р./год;

Уудв - показатель удельного ущерба водным объектам, наносимого единицей (условная тонна) приведенной массы загрязняющих веществ на конец отчетного периода в рассматриваемом районе (в соответствии с [36], для Вологодской области =7359,1 руб/т);

- приведенная масса загрязняющих веществ, усл. т;

Кэ - коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния водных объектов по бассейнам основных рек в регионе (по данным [43 ], для водных объектов Вологодской области Кэ=1,14).

Приведенная масса загрязняющих веществ рассчитывается по формуле:

где - фактическая масса i-го загрязняющего вещества или группы веществ с одинаковым коэффициентом относительной эколого-экономической опасности для i-го загрязняющего вещества или группы веществ, т;

- коэффициент относительной эколого-экономической опасности для i-го загрязняющего вещества;

N - количество учитываемых загрязняющих веществ.

Таблица 17 - Исходные данные расчета экологического ущерба от загрязнения водных объектов

Показатель	Коэффициент относительной эколого-экономической опасности	Фактическая масса i-го загрязняющего вещества , т
		базовый вариант	Станция нейтрализации
Взвешенные вещества	0,21	11,424	5,704
Сульфаты	0,01	254,592	31,016
Железо общ.	10	8,269	3,303
Нитраты	0,025	4,352	3,902
Хлориды	0,0033	62,560	23,641
Цинк (+2)	100	0,038	0,030
Ионы аммония	2,5	12,376	1,747
Никель (+2)	100	0,004	0,01
Медь (+2)	1000	0,011	0,002

Для базового варианта:

б=11,424 · 0,21 + 254,592 ? 0,01 + 8,269 · 10 + 4,352 · 0,025 + 62,560 · 0,0033+ 0,038 ? 100 + 12,376 ? 2,5 + 0,004 ? 100 +0,011?1000=134,09 т

=7359,1·134,09·1,14 = 1124931,16 руб.

В условиях реализации технического решения:

т.р.= 5,704· 0,21+31,016? 0,01 + 3,303· 10 + 3,902· 0,025 + 23,641· 0,0033+ 0,030? 100 + 1,747? 2,5 + 0,01? 100 +0,002?1000 = 44,93 т

?MгВ = б - т.р.,

где ?MгВ - приведенная масса загрязняющих веществ, снимаемых (ликвидируемых) в результате природоохранной деятельности и осуществления соответствующих водоохранных мероприятий, ?MгВ, усл.тонн.

?MгВ =134,09 - 44,93 = 89,16 руб.

=7359,1·89,16 ·1,14 = 747996,59 руб.

Таблица 18 - Расчетные данные определения величины предотвращенного экологического ущерба

Показатели	Количественная характеристика показателей
Предотвращенный экологический ущерб для водных ресурсов, руб.	747996,59

3.3 Расчет затрат на внедрение технического решения по достижению нормативных требований ОАО « Северсталь-метиз»

Строительство собственной станции нейтрализации на ОАО«Северсталь-метиз» позволит предприятию снизить затраты на нейтрализацию и транспортировку стоков по существующей схеме, а так же уменьшить воздействие на окружающую среду. Для практической реализации разработанного проекта требуются затраты, связанные с покупкой оборудования, строительно-монтажными и пуско-наладочными работами, а также затратами на эксплуатацию объектов. Эксплуатация станции нейтрализации требует затрат на электроэнергию, амортизацию, заработную плату новым кадрам, а так же расходы на реагент.

Технико-экономический расчет внедрения очистных сооружений

Таблица 19 - Затраты на строительство и эксплуатацию станции нейтрализации

Виды затрат	На реализацию технических решений, руб.
Капитальные затраты
Стоимость оборудования и строительно-монтажные работы	122533000
Эксплуатационные затраты
1978000

Срок окупаемости предлагаемых технических решений:

,

где Кзатр - капитальные затраты на оборудование и строительство блока коагуляции, руб.; ЭСУММ - суммарные годовые затраты на эксплуатацию, руб.; Пр - экономическая прибыль от строительства очистного комплекса, руб.

Пр = П1 + Зт.н.в. + Зк.с. + Ршл. - П2,

где П1 - фактическая плата за сброс сточных вод, руб.; Зт.н.в. - плата за транспортировку нейтрализованной воды, руб; Зк.с. - плата за транспортировку кислых стоков, руб; Ршл. - плата за размещение шламов в ЗШН, руб; П2 - плата за сброс сточных вод, прошедших очистные сооружения, руб.

Пр= 1599628,03+ 2158000+2738000+729000-143783,42 =7080844,61 руб

Т= 122533000/(7080844,61-1978000)=17,3 года

Выводы

Выполнение экономических расчетов показало, что плата за сброс загрязняющих веществ со сточными водами в р. Кошта в условиях реализации технического решения снизится на 1123180,24 руб/год; установлено, что величина предотвращенного экологического ущерба на р. Кошта составит 747996,59 руб/год; срок окупаемости финансовых средств, инвестированных в реализацию разработанных технических решений составит 17,3 года. Таким образом, разработанные технические решения являются экономически выгодными.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ литературных источников показал, что метизная промышленность является источником образования химически загрязненных сточных вод, образующихся в результате обработки поверхности металлоизделий. В случае недостаточно эффективной очистки, сточные воды метизной промышленности негативно влияют на водные объекты и канализационные сети.

Анализ существующих методов очистки химически загрязненных кислых сточных вод метизной промышленности показал, что для сернокислотных сточных вод наибольшее распространение получил реагентный метод нейтрализации. Разработанные в настоящее время методы очистки сточных вод позволяют в условиях их практической реализации исключить или свести к минимуму поступления загрязняющих веществ в водные объекты.

Анализ существующей системы формирования, сбора, водоотведения и очистки химически загрязненных сточных вод ОАО «Северсталь-метиз» показал, что в условиях существующей системы водоотведения предприятию не удаётся выполнять нормативные требования, предъявляемые ОАО «Северсталь» к принимаемым водам по роданидам, цианидам, ионам аммония, нитритам, нитратам, хлоридам, сульфатам, фосфатам, железу общему, марганцу, никелю (+2), цинку(+2), меди (+2), фторидам и ионам хром (+3).

По результатам анализа состава химически загрязненных сточных вод, а так же проработки литературных и патентных источников разработано техническое решение, заключающиеся в организации собственной станции нейтрализации. Экологической оценкой, выполненной по показателю антропогенной нагрузки установлено, что в условиях реализации технического решения суммарная техногенная нагрузка на поверхностные воды р. Кошта снизится в 5,1 раза.

Расчетом экономической эффективности установлено, что в результате внедрения собственной нейтрализационной установки плата за сброс загрязняющих веществ в водный объект сократится на 1455844,61 руб/год, выявлено, что строительство очистных сооружений окупится за 17,3 года.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Аксенов, В.И. Галкин, Ю. А. Ладыгичев, М.Г. Ничкова, И. И. Водное хозяйство промышленных предприятий: Справочное издание. Книга 2 [Текст]/ В.И. Аксенов, Ю. А. Галкин, М.Г. Ладыгичев, И. И. Ничкова.- М.: Теплотехник.-2005.- 432 с.

Аксенов, В.И. Колтышев, С.М. Травильно-регенерационные комплексы [Текст]/ В.И. Аксенов, С.М. Колтышев.- М.: Теплотехник.- 2006. 240 с.

Арсеньев, В. В. Состояние и перспективы развития производства метизов в России [Текст]/ В. В. Арсеньев // Метизы.- 2007- №11 - с.15-17.

Барнаев, И. А. Полторацкий, Л. М. Состояние и перспективы метизного рынка России [Текст]/ И. А. Барнаев, Л. М. Полторацкий// Бюллетень НТИ. Черная металлургия.- 2008-№1 - с. 60-61.

Болдырев, Т.Е. Производственные сточные воды Вып. 2 [Текст]/ Т. Е. Болдырев.- М.: Медгиз, 1950.- 149 с.

Вайнштейн, И.А. Очистка и использование сточных вод травильных отделений (переработка растворов солей железа) [Текст]/ И. А. Вайнштейн.- М.: Металлургия, 1986. - 109 с.

Ветошкин, А.Г. Процессы и аппараты защиты гидросферы: учебное пособие [Текст] / А.Г. Ветошкин. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2004. - 188 с.

Глухов, В. В. Лисочкина, Т. В. Некрасова Т. П. Экономические основы экологии: учебник [Текст] / В. В. Глухов, Т. В. Лисочкина, Т. П. Некрасова. -СПб.: - Спец. Литература, 1995. -280 с.

Далидович, Л. К. Очистка гальванических сточных вод на Речинском метизном заводе [Текст]/ Л. К. Далидович// Метизы.- 2002- №1- с. 72-72.

Индивидуальные нормы водопотребления и водоотведения с учетом качества потребляемой воды для ОАО «ЧСПЗ» / Сост.: ОАО «Гипрометиз». Санкт - Петербург, 1998.

Инструктивно - методические указания по взиманию платы за загрязнение окружающейприродной среды/ Утверждено Министерством охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской Федерации 26 января 1993 года с изм., внесенными решением Верховного Суда РФ от 13.11.2007 N ГКПИ07-1000.

Кузнецов, В. Н. Механический способ обработки поверхности и удаления окалины с полосовой стали [Текст]/ В. Н. Кузнецов // Черные металлы.- 2010- №2.- с. 39-41.

Методика определения предотвращенного экологического ущерба: Утв. председателем Государственного комитета РФ по охране окружающей среды В.И. Даниловым-Данильяном 30 ноября 1999. - М., 1999. - 71 с.

Методы очистки сточных вод [Эл.ресурс] - Режим доступа: http://www.o8ode.ru/article/planetwa/rekuche/purewater/metody_o4ictki_cto4nyh_vod.htm

Нохиминов, А. Р. Новый способ очистки стальной канатки [Текст]/ А. Р. Нохиминов // Метизы.- 2008- №1(17).- с. 16-18.

Основные методы очистки сточных вод [Эл.ресурс] - Режим доступа: http://www.topas-eko.ru/methods.html

Пат. РФ 2236384 С1 С 02 F 1/58, 1/66//С 02 F 103:16 Способ очистки сточных вод от сульфат-ионов [Текст]/ Ким М. П.; Молодчик Г.Л.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие Межотраслевой научно-исследовательский институт экологии топливно-энергетического комплекса. - № 2003122247/15; заявл. 16.07.2003.; опубл.20.09.2004.

Пат. РФ 2174107 С1 С 02 F 1/66, 1/62//(С 02 F 1//66, 101:20) Способ нейтрализации и очистки сточных вод [Текст]/ Косов В. И.; Баженова Э. В.; заявитель и патентообладатель Тверской государственный технический университет. № 2000105003/12; заявл. 29.02.2000.; опубл. 27.09.2001.