Пути повышения качества и экологичности очистки сточных вод на ЛОС СКП ваза

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА И ЭКОЛОГИЧНОСТИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НА ЛОС СКП ВАЗА

A.L. Kaplan, R.N. Shishkina, E.S. Tokareva

WAYS TO ACHIEVE ENHANCEMENT AND ECOLOGICAL COMPATABILITY ON THE LOCAL TREATMENT FACILITIES OF VAZ BODY-ASSEMBLING

MANUFACTURE

Ключевые слова: ЛОС, коагулянт, биологические культуры.

Key words: local treatment facilities, coagulant, cultures.

Аннотация

С целью повышения качества очистки сточных вод на ЛОС СКП ВАЗа предлагается новый состав коагулянта с введением биологической культуры на основе анаэробных микроорганизмов Pseudomonas и Bacillus.

Abstract

A new coagulant composition is suggested in order to enhance sewage treatment on VAZ body-assembling manufacture. The composition is based on the culture of anaerobic bacteria (Pseudomonas and Bacillus).

АВТОВАЗ является крупнейшим производителем легковых автомобилей в России и Восточной Европе. Это огромное предприятие с десятками корпусов и производств. Предприятие является одним из крупнейших потребителей воды в городе. Сборочно-кузовное производство (СКП) является одной из крупных структурных единиц

ОАО «АВТОВАЗ».

СКП располагает необходимыми производственными ресурсами, площадями, технологическим, контрольным и испытательным оборудованием для выполнения всех процессов на этапах жизненного цикла автомобилей. Перечень технологических процессов, применяемых в СКП, включает в себя сварку и окраску автомобилей, механическую обработку деталей и узлов машин, электролитическую обработку.

Все это ведет к воздействию производства на окружающую среду, вызывая загрязнение атмосферного воздуха, почвы и водоемов.

К источникам загрязнения водоемов относятся дождевые сточные воды, промышленная и хозбытовая канализация СКП. Данные сточные воды поступают в Куйбышевское и Саратовское водохранилища после очистных сооружений канализации (ОСК).

В структуре СКП имеются такие производства, как гальваника, окраска, катафорез, где образуются загрязненные сточные воды, нуждающиеся в предварительной очистке на ЛОС перед сбросом их в общую промышленную канализацию [1]. В случае несовершенства технологии очистки соответствующих стоков на локальных очистных неизбежно поступление агрессивных растворов на биологические очистные сооружения, что может привести к гибели микроорганизмов, находящихся в активном иле, и, как результат, остановке очистных сооружений.

На ОАО «АВТОВАЗ» активно идут процессы развития, они коснулись всех сфер производства. Различного рода усовершенствования происходят и на ЛОС. Но не всегда модернизация ведет к повышению качества и экологичности очистки сточных вод [2].

На ЛОС производится обезвреживание стоков с применением физико-химических и химических методов - коагуляция, флотация, нейтрализация.

После очистки вода либо вновь возвращаются на нужды производства, либо сбрасывается в промышленную канализацию.

На процессе нейтрализации основывается очистка сточных вод, отходящих от участков гальваники и катафореза.

Нейтрализация и очистка технологических вод после установок катафореза перед сбросом их в производственную канализацию обеспечивает очистку технологических вод после промывки кузовов и очистку ультрофильтрата, грунта, анолита. Работа ЛОС основана на принципе коагуляции с последующей фазой флотации [3].

Нейтрализация применяется также после установок гальваники.

Сброс концентрированных стоков осуществляется от 12 установок гальванического цеха. Выходящие из гальваники концентрированные стоки поступают в сборники концентратов: щелочные - (ОН), кислые - (Н) и хромосодержащие-(Сг). Сборники кислых и хромосодержащих концентратов соединены между собой, так же как и два сборника щелочных концентратов.

Обработка стоков производится в двух нейтрализаторах, работающих независимо друг от друга.

После очистки воды сбрасываются в производственную канализацию.

Особенностью технологического процесса окраски кузовов является повторное использование отработанной воды, применяемой в окрасочных камерах для очистки воздуха, выбрасываемого в атмосферу, от частиц лакокрасочного материала (ЛКМ) [4]. Кондиционированный воздух подается в окрасочные камеры через потолочные фильтры, а удаляется вытяжными вентиляторами. Удаляемый кондиционированный воздух проходит очистку от загрязнений окрасочными аэрозолями (лакокрасочный материал, не осевший на поверхность кузова), водой, поступающей с гидрофильтров. Очистка воздуха, загрязненного ЛКМ, осуществляется водяной завесой, создаваемой гидрофильтрами, которые расположены в боковых стенах окрасочных камер. Выходящая из гидрофильтров вода по наклонному лотку отводится на рекуперацию в ванны декантации, т.к. повторное использование воды без специальной очистки приводит к загрязнению оборудования, вытяжных систем и систем трубопроводов.

Подача очищенной воды на систему гидрофильтров окрасочных камер осуществляется насосами кабин по трубопроводам.

Отделение декантации включает четыре идентичные ванны и шесть «Гидропаков», расположенных на специальной площадке над первой ванной. Вода от гидрофильтров кабин окраски поступает по сточным каналам в соответствующую ванну декантации.

Система шиберов на входе в ванну позволяет перераспределять водные потоки по смежным ваннам.

На входе в ванну автоматически добавляется флоакулянт для всплытия коагулированной ранее краски на поверхность. Точки подвода химикатов определяются фирмами-поставщиками в зависимости от типа лакокрасочных материалов (ЛКМ).

«Гидропак» представляет собой механическую систему рекуперации краскошлама после добавления флокулянта и коагулянта благодаря воздушному вспениванию смеси воды, ЛКМ и химиката.

В конце ванны всплывшая краска с водой забирается на очистку насосами «Гидропаков».

В системе «Гидропак» вода меняет направление несколько раз, прежде чем попасть в «спокойную зону». Добавление флокулянта на стадии сепарации в блоке «Гидропака» согласовывается с производителем химикатов.

ЛКМ всплывает и собирается на поверхности «спокойной зоны» расширительного бака, откуда периодически удаляется скребковым механизмом в контейнер сбора краскомассы (каждый из 6 «Гидропаков» оснащен одним скребком. Частота вращения

скребков устанавливается в зависимости от собираемого ЛКМ), а очищенная вода возвращается в ванну декантации.

Наполненные контейнеры выкатываются из-под блоков «Гидропаков» на специальных тележках и при помощи погрузчика перемещаются на платформу сбора контейнеров, расположенную над первой ванной.

Очищенная вода в конце ванны забирается циркуляционными насосами в нижней части ванны и направляется к кабинам окраски. Насосная станция с площадками обслуживания находится на отметке -9,5 м и обслуживается кран-балкой грузоподъемностью 3 тонны.

Перед насосами кабин имеются точки дозирования коагулянта, чтобы уже в кабинах окраски шел процесс коагуляции ЛКМ.

Система обвязки позволяет работать смежным ваннам в режиме, когда одна из ванн находится на очистке или ремонте. При этом все группы насосов будут работать на свои кабины окраски.

В окрасочных камерах используется ХППВ вода (хозяйственно-пожарно-питьевая).

Технологический процесс коагуляции основан на поддержании pH в пределах 8 до 9, чтобы краскомасса не выпадала в осадок [5]. В цикл декантации воды входят 4 ванны емкостью 1500 м3 каждая. В работе одновременно находятся 3 ванны, между которыми имеется система переключения. В течение недели одна ванна сливается, чистится и вновь заполняется водой. Слив осуществляется в промышленную канализацию. Периодичность чистки ванн: 1 раз в 3 недели согласно графику. Для этого ведется журнал «Заправки ванн», где фиксируется количество используемого материала:

коагулянта Ч-1 (на основе соляной кислоты), щелочи (едкого натра) и время чистки ванны и замены pH.

Полная чистка ванны происходит поэтапно: верхний слой сливается в

промышленную канализацию в объеме У ванны, нижний слой воды откачивается в соседнюю ванну, накопившийся слой осадка убирается вручную. График чистки согласовывается.

В зависимости от состава отходы частично перерабатываются на специализированных предприятиях г.о. Тольятти. Краски после демеркуризации растворяются и продаются для хозяйственных нужд. Оставшиеся отходы направляются для переработки в ПППО ОАО «АВТОВАЗ», частично вывозятся на захоронение на специализированные полигоны г.о. Тольятти.

Вновь вводимая в работу ванна заполняется водой в объеме 1500 м , куда добавляется 1000 л 10 %-го раствора едкого натра и 1500 л жидкого коагулянта Ч-1. Ежедневный расход щелочи - 100 л, Ч-1 - 150 л.

В целом процесс очистки производственных вод не вызывает серьезных проблем, качество нейтрализации вполне удовлетворяет производство. Основная проблема возникает на установках декантации. Воды в процессе декантации (после коагуляции) мутные, имеет высокий сухой остаток шлам липкий, краскошлам имеет повышенную влажность, степень очистки оборотной воды в системе низкая, расход химикатов в несколько раз превышает нормативные показатели.

Установки декантации в 2006 г. претерпели модернизацию и вступили в работу с августа.

Контрактом № 3397 от 18.03.05 г. с ЗАО «Промкоинекс» на поставку оборудования очистки сточных вод кабин цеха 44-1 были определены 3 показателя эффективности работы установки:

1. Степень влажности краскошлама не более 20 %.

2. Степень очистки воды от краски после обработки в блоках «Гидропак»- 98 %.

3. Степень очистки оборотной воды от краски 95 %.

Протокол результатов анализа состава воды и краскошлама ванны декантации № 1 представлены в табл. 1.

Таблица 1 - Результаты анализов состава воды ванны декантации №1

п/п Наименование анализа Наименование ингредиента Единица измере- ния Концент- рация Степень очистки, %

1 Анализ оборотной воды: - в гидрофильтре кабины окраски - в сливном канале Содержание взвешенных веществ мг/л 2590 2820 8

2 Анализ воды, обработанной в «Гидропаке»: - до «Гидропака» - после «Гидропака» Содержание взвешенных веществ мг/л 5502,5 3445 37

3 Анализ отходов краскошлама Агрегатное состояние Растворитель Вода Смолы Пигменты, наполнители pH водной вытяжки Визуальн ое % % % % Пастооб- разное 16.5 32,0 51.5 7.05 50

Анализы проб воды и шлама, проведенные в лаборатории ВИК ЭП и УЛИР, показали, что фактические результаты в несколько раз превышают изначально предлагаемые расходы коагулянта Ч-1, а фактическая степень очистки воды не соответствует планируемой.

Соответственно, увеличен выход краскошлама. Значительное его количество оседает на дне ванны и требует ручной чистки ванн. Мониторинг по качественному показателю отходов в последнее время не проводится в связи с тем, что модернизированная ванна № 1 работает не в проектном режиме и обеспечивает 5 кабин окраски по обходному варианту.

Вывод: по состоянию на 01.05.08 г.

1) процесс коагуляции и флотации не эффективен;

2) отсутствует четкое разделение фракций вода - твердое вещество;

3) не достигнуты проектные показатели работы установки;

4) процесс требует улучшения.

Напрашивается вывод о необходимости замены используемого коагулянта на более совершенный и безопасный. Проведенный патентный поиск альтернативного варианта коагулянта дал следующие результаты.

Используемый коагулянт Ч-1, патент РФ № 2139254, класс С 02 F 1/52 [7]. Состав коагулянта, мас. %:

цинкофосфатный шлам - 15-20; соляная кислота - 5-15; борная кислота - 0,3-0,5;

триэтаноламин - 1-3; полиакриламид - 1; вода - остальное.

Имеет ряд недостатков:

соляная кислота имеет высокую водорастворимость, поэтому массовый процент ее содержания в коагулянте недостаточен, в результате ухудшается эффективность коагулянта. В то же время увеличение содержания соляной кислоты приведет к повышению коррозионной активности коагулянта, что также нежелательно, следовательно, изначально выбор соляной кислоты неудачен;

синтетические вещества, входящие в состав коагулянта, несут потенциальную угрозу для контактирующих с ними работников, являясь причиной кожных заболеваний.

Коагулянт Ч-1 поступает на участок ЛОС в бойлерах из нержавеющей стали, по 14 штук 2 раза в неделю. На боковую поверхность бойлера наносят знак опасности «едкое вещество». Класс опасности 8, подкласс 8.1. По ГОСТ 19433-88 коагулянт Ч-1 -агрессивная пожаро- и взрывоопасная жидкость.

При попадании на кожу вызывает ожоги и воспалительные заболевания кожи типа дерматитов и экзем. Пары продукта раздражают верхние дыхательные пути, вызывают головокружения, отек легких, коньюктивы и поражение роговиц глаз.

Вторым аналогом в патентном поиске является патент: 2156741 [6].

Заявитель(и^: Государственное предприятие Комплексный научно-

исследовательский и конструкторско-технологический институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии Автор(ы): Л.В. Гандурина; Л.Н. Буцева; В.С. Штондина.

Изобретение относится к области физико-химической очистки сточных вод окрасочных производств, в частности к реагентам для извлечения из воды водо- и органоразбавляемых лакокрасочных материалов (ЛКМ) на основе акриловых, меламиновых, полиуретановых, нитроцеллюлозных, эпоксидных и алкидных пленкообразующих, и может быть использовано в деревообрабатывающей, машиностроительной, автомобильной и других отраслях промышленности.

Техническим результатом от использования заявляемого коагулянта является повышение эффективности очистки сточных вод от лакокрасочных материалов различных видов, расширение спектра действия коагулянта и снижение расхода коагулянта. Соотношение ингредиентов, мас. %:

хлориды или сульфаты 2- и 3-валентных металлов или их смеси - 30-55;

активированный бентонит - 3-65;

катионный полиэлектролит - 1-2;

анионный полиэлектролит - 1-2;

карбонат натрия - остальное.

Недостатком этого коагулянта является наличие в его составе токсичных соединений, таких как катионный и анионный полиэлектролит, а входящий в состав коагулянта карбонат натрия снижает эффект осветления обрабатываемой воды.

Третим аналогом является патент: 2006482 [8].

Заявитель(и): Волжское объединение по производству легковых автомобилей. Автор(ы): Т.И. Чекрыжева; Г.В. Изместьева.

Изобретение относится к очистке сточных вод от взвешенных коллоидных загрязнений методом коагуляции, а именно к очистке сточных вод от лакокрасочных материалов в автомобильном и сельскохозяйственном машиностроении, химической промышленности.

Целью изобретения является получение коагулянта, способного более полно коагулировать эмали, грунты и их смеси с последующей регенерацией лакокрасочных материалов.

Для достижения указанной цели в состав для приготовления коагулянта универсального вводят цинкофосфатный шлам и дополнительно полиакриламид - гель

технический, при этом содержание всех указанных ингредиентов в составе для приготовления коагулянта составляет, мас. % : цинкофосфатный шлам - 5-20; азотная кислота 20-26; борная кислота 0,3-0,5; триэтаноламин 1-3; полиакриламид 1; вода - остальное.

Регулируется рН рабочего раствора путем добавки 10 %-го раствора кальцинирован-ной или каустической соды.

Недостатком коагулянта является высокая химическая агрессивность при его производстве, хранении, транспортировании и высокая коррозионная активность из-за входящей в состав азотной кислоты, необходимость дополнительной нейтрализации очищенных сточ-

ных вод.

В результате проведенных исследований был разработан коагулянт, относящийся к области физико-химической очистки сточных вод окрасочных производств, в частности к реагентам для извлечения из воды водо- и органоразбавляемых лакокрасочных материалов (ЛКМ) на основе акриловых, меламиновых, полиуретановых, нитроцеллюлозных, эпоксидных и алкидных пленкообразующих, и может быть использовано в деревообрабатывающей, машиностроительной, автомобильной и других отраслях промышленности.

Техническим результатом от использования предлагаемого коагулянта является повышение эффективности очистки сточных вод от лакокрасочных производств автопромышленности с целью повторного использования коагулирующегося продукта для нанесения в качестве грунтовки металлических поверхностей.

Для достижения указанного результата входящие в состав коагулянта прототипа триэтаноламин и полиакриламид заменяются на биологическую культуру на основе псевдомонас Pseudomonas и бацилос Bacillus, при этом уменьшается содержание азотной и борной кислоты и вводится кремневая кислота. В итоге содержание всех указанных ингредиентов в составе для приготовления коагулянта, мас. %: цинк-фосфатный шлам -15-20; биологический штамм -1-3; азотная кислота -10-12; борная кислота - 0,2-0,3; кремниевая кислота - 0,3-0,5; вода - остальное.

Цинкофосфатный шлам имеет ограниченную растворимость, и получение коагулянта с концентрацией основного компонента выше 20 % уменьшает стабильность коагулянта при длительном хранении.

Азотная кислота служит для поддержания основного компонента -цинкофосфатного шлама в растворенном состоянии. При содержании азотной кислоты ниже нижнего предела 10 % не достигается стабильность коагулянта.

Введение борной кислоты в состав коагулянта позволяет поддерживать концентрацию ионов водорода (рН) в рабочем растворе на определенном уровне, т.е. оказывает буферное действие и смягчает влияние всевозможных факторов.

Введение биологической культуры на основе анаэробных микроорганизмов псевдомонас Pseudomonas и бацилос Bacillus, не только делает коагулянт высококачественным коагулирующим средством и экологически более безопасным, но и экономит электроэнергию вследствие отсутствия необходимости в использовании аэробных воздуходувок. Используемый состав, состоящий из высушенного отработанного ила после аэротенков, включающий в себя в качестве ассоциативных микроорганизмов термофильный штамм прокариотических микроорганизмов, Bacillus sp. ВКПМ В-5061. Данный штамм испытан на живучесть микрофлоры в диапазоне от -15 до 90 0С. Применяемый для деструкции нефтепродуктов состав обладает в полной мере теми же морфологическими, культуральными и физико-биохимическими признаками, что и селекционированный штамм Bacillus sp. ВКПМ В-5061, и представляет собой смесь слипшихся бактерий активного ила из вторичных

отстойников и селекционированного штамма в виде закругленных грамотрицательных подвижных палочек, которые образуют зооскопления. Анаэроб с высокой температурой роста (до 90 0С) обладает каталазной, оксидазной и уреазной активностью. Разлагает нефтепродукты и фосфаты. Наиболее активные подобранные ассоциативные культуры утилизируют дизельное топливо, бензин и керосин.

Pseudomonas. Клетки прямые или слегка изогнутые, подвижные палочки, грамотрицательные, спор не образуют. Физиолого-биохимические признаки. Аэроб и факультативный анаэроб. Восстанавливает нитраты в нитриты.

За счет наличия в составе кремневой кислоты возможно повторное использование лакокрасочных материалов с высокой эффективностью покрытия в хозяйстве для покраски.

Использование предлагаемого коагулянта для очистки сточных вод от лакокрасочных материалов дает следующие преимущества:

- повышение экологической безопасности коагулянта для окружающей среды, благодаря использованию в нем биологической культуры;

- утилизацию отходов процесса фосфотирования (повторное применение цинкофосфатного шлама в процессе рециркуляции);

- повторное использование скоагулируемой продукции;

- увеличение выхода скоагулированной краскомассы до 82 %;

- получение шлама с более низким процентом влажности.

В качестве рекомендации предлагается внести в план модернизаций СКП ОАО «АВТОВАЗ» замену используемого коагулянта на коагулянт с применением биологических культур.

Такая модернизация снизит затраты предприятия, обеспечит безопасность труда и повысит экологическую безопасность коагулянта.

Библиографический список

1. Добындо М.Н. и др. Обеспечение экологической безопасности производства АО «АВТОВАЗ» / М.Н. Добындо, А.Я. Гильбух, Н.Р. Петрова, В.Я. Анисимов. - Самара: Корпорация «Федоров», Изд-во учеб. лит., 2002. - 264 с.

2. Локальные очистные сооружения корпус 01/1.

3. Яковлев С.В. Очистка производственных сточных вод: Учеб. пособие для студентов вузов / С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов. - М.: Стройиздат, 1979. - 320 с.

4. Понаморев В.Г. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов / В.Г. Понаморев, Э.Г. Иоакимис, И.Л. Монгайт. - М.: Химия 1985. - 256 с.

5. Родионов А.И. Техника защиты окружающей среды: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. / А.И. Родионов, В.Н. Клушин, Н.С. Торочешнико. - М.: Химия, 1989. - 512 с.

6. Патент РФ № 2156741, класс C02F1/56, C02F1/56, C02F101:30, C02F103:38, заяв. 22.12.99, опубл. 27.09.00;

7. Патент РФ № 2139254, класс С 02 F 1/52, заяв. 18.02.98, опубл. 10.10.99.

8. Патент РФ № 2006482, класс С 02 F 1/58, заяв. 25.02.93, опубл. 30.01.94.

9. Патент РФ № 2195435, класс C 02F3/34, заяв. 05.03.2001, опубл. 27.12.2002.