ИТС 47-2017 Системы обработки (обращения) со сточными водами и отходящими газами в химической промышленности

     1.1.1 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу

В таблице 1.1 представлен общий объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников в Российской Федерации в 2010-2016 гг. По объемам выбросов в атмосферу от стационарных источников первое место занимают обрабатывающие производства - 5777,7 тыс. т/год (в 2016 г. - 33,3% от общего количества выбросов), причем основным загрязнителем выступает металлургическая промышленность (в 2016 г. 66,2% выбросов обрабатывающих производств приходилось на металлургическое производство, а на химическое производство - 6,5%). В атмосферный воздух предприятиями химической промышленности в 2016 г. было выброшено 375,7 тыс. т загрязняющих веществ. Это составило 2,17% от общего количества загрязняющих веществ, выброшенных в атмосферный воздух от стационарных источников (см. рисунок 1.1). За период 2010-2016 гг. в среднем для отрасли химической промышленности наблюдался рост выброса загрязняющих веществ в атмосферу на 12%, что связано с увеличением объемов производства. Другой крупный блок источников загрязнения атмосферного воздуха образуют предприятия по добыче полезных ископаемых - 4911,9 тыс. т в 2016 г. (28,3%). Значительные объемы выбросов в атмосферу характерны для предприятий топливно-энергетического комплекса, связанных с производством, передачей и распределением электроэнергии, а также с транспортированием по трубопроводам газа и продуктов его переработки - 3645,9 тыс. т/год (21,01%).

     1.1.2 Водопользование

В таблице 1.3 представлен общий объем сброса сточных вод в поверхностные водоемы в Российской Федерации в 2010-2015 гг. За последние пять лет объем сброса сточных вод сократился на 6 млрд м (сбросы сточных вод в 2010 г. составили 49,2 млрд м, в 2015 г. - 42,9 млрд м). Самый большой объем сточных вод приходится на производство и распределение электроэнергии, газа и воды - 73,66% от общей суммы сброса. Объем сброса сточных вод предприятиями химической промышленности составил 0,6 млрд м (1,4% от общей суммы сброса).

Таблица 1.3 - Объем сброса сточных вод в поверхностные водоемы по видам экономической деятельности, млрд м

Объекты, относящиеся к виду деятельности "Обрабатывающие производства" в 2014 г. забрали из водных объектов 4,4 млрд м, а в 2015 г. - 4,2 млрд м воды (в каждом году порядка 6% от общей величины по стране).

На обрабатывающие производства приходится самый большой объем оборотного и повторно-последовательного водоснабжения среди всех видов экономической деятельности. В 2014 г. соответствующая величина составила 44,4 млрд м (почти 33% от общей суммы по всем отраслям экономики), в 2015 г. - 45,1 млрд м (32%).

Сброс сточных вод от обрабатывающих производств в 2014 г. был на уровне 2,52 млрд м, в 2015 г. - 2,54 млрд м. Это равнялось 17% и почти 18% от общего сброса данных стоков в Российской Федерации в 2014 и 2015 гг. соответственно (см. таблицу 1.4). Сброс сточныхвод, содержащих загрязняющие вещества, предприятиями химической промышленности составил 0,54 млрд м, 3,7% от общего сброса данных стоков в 2015 г. (рисунке 1.4).

Таблица 1.4 - Сброс сточных вод в поверхностные водные объекты, млрд м

     1.2.1 Отходящие газы

Выбросы в атмосферу, образующиеся при производстве химической продукции, подразделяются на организованные и неорганизованные. Организованные выбросы в атмосферу, как правило, образуются после обработки отходящих газов при производстве химической продукции. Уменьшение или предотвращение неорганизованных выбросов в атмосферу обеспечивают путем создания систем вентиляции и аспирации, что позволяет предотвратить не только загрязнение атмосферного воздуха, но и вернуть сырьевые продуктовые компоненты в производство.

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

1. 1) организованные выбросы в атмосферу:

   1. а) выбросы в атмосферу, образующиеся непосредственно в технологическом процессе, например отходящие газы от стадий сушки или прокалки или газы от аспирации технологического оборудования, газы от регенерации катализаторов, отходящие газы от продувки или подогрева оборудования;

   2. б) отходящие газы от вентиляции складов, хранилищ и обработки сырья, полупродуктов и готовых продуктов, общей вентиляции производственных помещений;

   3. в) отходящие газы от энергогенерирующих установок, сопровождающих химические производства;

2. 2) неорганизованные выбросы в атмосферу:

   1. а) выбросы в атмосферу, образующиеся непосредственно в технологическом процессе, осуществляемые с большой поверхности или из открытого оборудования;

   2. б) выбросы в атмосферу от неплотностей оборудования, которые технически не могут быть локализованы/захвачены для дальнейшей очистки.

Особенностью крупнотоннажных производств химической промышленности являются относительно большой объем выбросов в атмосферу.

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

Производства неорганической химии

Производства аммиака, азотной кислоты, карбамида и аммиачной селитры могут характеризоваться выбросами в атмосферу, содержащими азотсодержащие соединения , .

При производстве серной кислоты газовые выбросы в атмосферу могут содержать , , туман серной кислоты.

Для производств экстракционной фосфорной кислоты методом сернокислотного разложения и при получении азотно-фосфорнокислого раствора при разложении природных фосфатов азотной кислотой в выбросах в атмосферу характерно наличие газообразных фторидов (, HF).

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

В производстве соляной кислоты отходящие газы подвергают очистке от не поглощенного в абсорбере хлористого водорода.

В выбросах в атмосферу производств хлора электролизным методом может содержаться хлор, который выделяют из смеси (хлорид натрия и соляная кислота) в виде товарного продукта методом сжижения.

В производстве хлорной извести в выбросах в атмосферу также может содержаться свободный хлор.

Выбросы в атмосферу производств минеральных удобрений (комплексных удобрений, аммиачной селитры, карбамида, хлористого калия и др.), алюминия фтористого, а также технических, кормовых и пищевых фосфатов могут содержать твердые взвешенные частицы.

Химическая промышленность в целом потребляет относительно большое количество энергии, получаемой обычно за счет сжигания органического топлива с выбросами загрязнений, характерных для энергетической промышленности. Данные выбросы нельзя считать показателями, корректно определяющими уровень развития технологий в химической промышленности, так как они зачастую зависят от используемого сырья и вида топлива и определяют в большей степени технику и технологию генерации энергии (электрической или тепловой), что не является предметом настоящего справочника НДТ.

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

Производства органической химии

Выбросы в атмосферу от производств продуктов органической химии, таких как метанол, меламин, ацетилен, винилацетат, метилацетат, поливиниловый спирт, уксусная кислота и других, могут содержать остаточные содержания продуктов или сырьевых компонентов (например, выбросы от установок получения меламина содержат и взвешенные вещества меламин и карбамид). Очистка отходящих газов от конденсируемых примесей осуществляется методом конденсации, от взвешенных веществ - при помощи методов газовой фильтрации, от растворимых газов - методом абсорбции.

Выбросы в атмосферу, образующиеся при производстве технического углерода, могут содержать взвешенные вещества (например, сажу).

Выбросы в атмосферу от производства каучуков содержат преимущественно мономеры, углеводороды, входящие в состав растворителя (для процессов растворной полимеризации), пыль полимерную, а также оксид углерода, диоксиды азота.

Производство синтетических моющих средств. Основное количество синтетических моющих средств получают методом распылительной сушки. При этом образуются отработанный теплоноситель, воздух из эрлифта, воздух из аспирационных систем, отсасываемый от узлов пыления при транспортировании и переработке исходных материалов и готового продукта.

Производство лакокрасочных материалов и их компонентов (например, пигментов, наполнителей, пленкообразующих, растворителей, пластификаторов, отвердителей и т.д.) сопровождается образованием значительного количества выбросов в атмосферу, которые могут содержать органические растворители, пыль пигментов, водорастворимые сульфаты.

В ИТС 22-2016 "Очистка выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух при производстве продукции (товаров), а также при проведении работ и оказании услуг на крупных предприятиях" приведены основные способы очистки выбросов. Специфические способы очистки газовых выбросов в атмосферу рассматриваются в отраслевых справочниках. В данном справочнике НДТ рассмотрены способы, являющиеся общими для химической промышленности.

     1.2.2 Сточные воды

Как правило, химические предприятия имеют интегрированную систему водоснабжения и водоотведения, при этом сточные воды, содержащие загрязненные вещества, могут собираться и/или усредняться в единый поток (или несколько потоков). При необходимости их либо подвергают обработке с последующим использованием, либо очистке перед сбросом в водный объект, либо передают на очистку в специализированную организацию. Возможны другие методы обращения со сточными водами.

Основное количество загрязненных вод при производстве химической продукции не образуется непосредственно из реакции химического синтеза, за исключением случаев, когда вода получается в результате химической реакции. Вода используется как для осуществления физико-химических и физико-механических процессов при получении продукции, так и при проведении вспомогательных операций и технологических процессов. Аналогичным образом можно классифицировать источники образования сточных вод, содержащих загрязненные вещества:

1. 1) прямое образование сточных вод:

   1. а) маточные растворы;

   2. б) промывные воды от очистки (промывки) продукции;

   3. в) паровые конденсаты (соковый пар);

   4. г) закалочные жидкости;

   5. д) воды от промывки/очистки отходящих газов;

2. 2) косвенное образование сточных вод:

   1. а) промывные воды от очистки оборудования;

   2. б) воды от создания вакуума в вакуумных системах;

   3. в) воды от процессов водоподготовки (концентраты, регенерация систем по получению умягченной и обессоленной воды);

   4. г) продувки котлов и охлаждающих водооборотных циклов;

   5. д) хозяйственные, поливомоечные воды (включая воды от уборки производственных помещений);

   6. е) дренажные воды с территорий предприятий.

Достаточно большое количество воды используется для вспомогательных технологических операций, образуя потоки воды с низким уровнем загрязнения (условно чистые воды). К ним относятся:

- воды от генерации вакуума;

- воды от абсорбционной очистки отходящих и аспирационных газов;

- воды из охлаждающих систем, например охлаждения насосов.

Данные потоки могут использоваться повторно в технологических процессах напрямую без очистки или проходя дополнительную очистку.

Состав сточных вод является характерным для каждого производства конкретной продукции. Вышеуказанное приводит к необходимости применения (кроме общих принципов) индивидуального подхода при выборе метода и оборудования для обработки/очистки сточных вод или их использования.

В ИТС 8-2015 "Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях" сформулированы основные принципы обращения со сточными водами и их очистки. Специфические способы обращения со сточными водами должны быть рассмотрены в отраслевых справочниках. В данном справочнике НДТ рассмотрены способы, являющиеся общими для химической промышленности.

Производства неорганической химии

Сточные воды от установок аммиака, азотной кислоты, азотсодержащих удобрений (аммиачная селитра, карбамид и др.) характеризуются содержанием иона аммония (), нитрат-иона () и нитрит-иона ().

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

Сточные воды от производства экстракционной фосфорной кислоты, фосфорсодержащих минеральных удобрений, технических, кормовых и пищевых фосфатов содержат фосфат-ион () и фторид-ион ().

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

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

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

Производства органической химии

Сточные воды, содержащие загрязняющие вещества, могут образовываться на производствах основного органического и нефтехимического синтеза: производство акрилонитрила, синтетических жирных кислот, бутадиена, изопрена, фенола и ацетона, производство искусственных волокон, синтетических полимеров и пластмасс, минеральных пигментов; производство масляных и водоэмульсионных красок, капролактама; производство метанола, поверхностно-активных веществ (ПАВ), горного воска и др.

Способы снижения образования сточных вод приведены ниже:

- снижение образования сточных вод за счет вторичного использования в производственных процессах, организации и/или модернизации водооборотных циклов (в частности внедрение бессточных систем);

- использование локальных очистных сооружений с последующим использованием очищенных вод в производственных процессах;

- удаление в изолированные водовмещающие пласты горных пород.

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

     1.2.3 Отходы

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

При получении экстракционной фосфорной кислоты при очистке отходящих газов от фтористых неорганических соединений (, HF) образуются растворы кремнефтористоводородной кислоты (), утилизация которых зависит главным образом от спроса на продукты их переработки. Избыточное количество растворов кремнефтористоводородной кислоты направляется на нейтрализацию Ca-содержащими компонентами, в результате которой образуются смесь нерастворимых кремнегеля и фторида кальция. Вода после очистки используется в технологическом процессе.

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

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

Сточные воды, содержащие биоразлагаемые компоненты, обычно подвергаются биохимическим методам очистки. В результате очистки в качестве отхода может образоваться избыточный активный ил.

     1.4.1 Процессно-интегрированный метод

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

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

- разработка новых способов синтеза;

- использование более чистых или просто других видов сырья и материалов;

- использование более чистых или эффективных видов топлива;

- оптимизация стадий процесса;

- усовершенствование методов контроля;

- применение более эффективных катализаторов и/или растворителей;

- рециклинг или повторное использование вспомогательных потоков (промывных вод, инертных газов, растворителей, отработанных катализаторов);

- использование остатков в качестве сырья для других производственных процессов;

- использование остатков в качестве источника генерации энергии.

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

     1.4.2 Методы "на конце трубы"

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

Очистка отходящих газов

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

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

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

Очистка сточных вод, содержащих загрязняющие вещества

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

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

- децентрализованные системы водоотведения, обрабатывающие сточные воды у источника их образования и направляющие отходящий поток в водные объекты;

- системы, подобные централизованным системам водоотведения, предполагающие наличие на площадке централизованной установки сбора и очистки (зачастую такие системы принимают стоки от соседних предприятий и/или муниципальные стоки от городских поселений);

- централизованные системы водоотведения с установленными выше по течению установками предварительной обработки потока у источника или объединенных потоков (аналогично предыдущему пункту, могут принимать стоки от субабонентов);

- системы с передачей вод на доочистку на централизованные, в том числе муниципальные, очистные сооружения;

- системы с предварительной локальной очисткой вод с последующей передачей на доочистку на централизованные, в том числе муниципальные, очистные сооружения.

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

- оператор производственной установки показывает более ответственную позицию по отношению к эффективности очистки, когда он непосредственно отвечает за качество сбрасываемых вод;

- сток не разбавляется другими стоками и веществами и позволяет обрабатывать концентрированные потоки, к примеру делает экономически целесообразным извлечение ценных сырьевых и продуктовых компонентов физико-химическими методами или же упрощает удаление загрязнений. Более того при высокой степени извлечения загрязнений может появиться возможность повторного использования воды на этой или же другой установке, что не только снижает нагрузку на водные объекты в части сброса сточных вод, но и снижает объемы забора исходной воды, таким образом эффект от внедрения таких мероприятий усиливается многократно;

- снижение риска неконтролируемого загрязнения сточных вод высокими концентрациями загрязнителей при отклонениях от технологических режимов;

- большая гибкость при необходимости расширения производства или большая оперативность по отношению к изменяющимся условиям;

- системы для обработки сточных вод, находящиеся у источника проектируются непосредственно под параметры стока и благодаря этому часто показывают более высокие эксплуатационные качества, чем стандартные методы;

- исключается дополнительное разбавление потоков сточных вод, за счет чего увеличивается эффективность обработки.

Преимущества централизованных систем обработки вод:

- наличие синергетического эффекта при переработке смеси сточных вод, содержащих биоразлагаемые компоненты, с учетом того, что потоки сточных вод содержат только биоразлагаемые компоненты или загрязняющие вещества, не снижающие степень очистки;

- наличие положительных эффектов от смешения потоков, таких как корректировка температуры, pH среды и выравнивание солесодержания;

- более эффективное использование химикатов (т.е. биогенных элементов) и оборудования и, следовательно, снижение соответствующих операционных затрат;

- возможно возникновение дополнительных эффектов очистки при совместной очистке промышленных и муниципальных стоков, выражающиеся в эффекте сорбирования и "обезвреживания" вредных компонентов на активном иле в процессе биологической очистки, к примеру, согласно ИТС 10 такая очистка способствует значительному снижению в очищенных стоках ионов тяжелых металлов.

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

     1.4.3 Термические методы очистки сточных вод

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

     1.4.4 Бессточные схемы производства

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

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

- многие способы очистки сточных вод предполагают перевод растворенных примесей в малорастворимые соединения и выделение последних путем седиментации, фильтрации, центрифугирования или флотации, при этом неизбежно образуются отходы, которые необходимо утилизировать или размещать на объектах размещения;

- создание бессточных схем сопряжено с необходимостью создания полей испарения либо внедрение энергоемких процессов (в том числе связанных с сжиганием топлива), предполагающих высокие испарения, что в свою очередь сопряжено с сопутствующими проблемами очистки так называемых "вторичных выбросов", а также связанные с эксплуатацией выпарных и пылегазоочистных систем;

- и первое и второе так или иначе связано с выведением относительно больших площадей под создание полей испарения или под размещение отходов.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

- надлежащий выбор пласта - коллектора (геологической структуры участка недр);

- соответствие технических решений требованиям локализации сточных вод и их надежной изоляции от биосферы;

- наличие эффективной системы мониторинга недр в периоды жизненного цикла объекта.

Для выполнения этих условий предусматривается целый комплекс научно обоснованных мероприятий как на стадии проектирования объектов изоляции сточных вод в глубоких пластах-коллекторах, так и на стадии их строительства и последующей эксплуатации. Сущность указанных мероприятий представлена в таблице 1.6.

Таблица 1.6 - Основные аспекты системы обеспечения экологической безопасности, рационального использования и охраны недр

     
Рисунок 2.1 - Модель системы экологического менеджмента

СЭМ может принимать форму стандартизированной или нестандартной ("настраиваемой") системы. Внедрение и соблюдение международно признанной стандартизированной системы, такой как EN ISO 14001:2015, может повысить доверие к СЭМ, особенно при условии надлежащей внешней проверки. EMAS обеспечивает дополнительную достоверность в связи с взаимодействием с общественностью посредством заявления об охране окружающей среды и механизма обеспечения соблюдения применимого природоохранного законодательства. Однако нестандартизированные системы могут в принципе быть одинаково эффективными при условии того, что они должным образом разработаны и внедрены.

Стандартизированные системы (EN ISO 14001:2015 или EMAS) и нестандартизированные системы в принципе применяются к организациям, настоящий документ использует более узкий подход, не считая всех видов деятельности организации, например, в отношении их продуктов и услуг.

СЭМ может содержать следующие компоненты:

I. заинтересованность руководства, включая высшее руководство;

II. экологическую политику, которая включает в себя постоянное совершенствование установки посредством менеджмента;

III. планирование и установление необходимых процедур, целей и задач в сочетании с финансовым планированием и инвестициями;

IV. выполнение процедур, требующих особого внимания:

1. а) структура и ответственность;

2. б) набор, обучение, информированность и компетентность;

3. в) связи;

4. г) участие сотрудников;

5. д) документы;

6. е) эффективный контроль процесса;

7. ж) программы технического обслуживания;

8. з) готовность к чрезвычайным ситуациям и реагирование;

   V. обеспечение соблюдения природоохранного законодательства;

   VI. проверку работоспособности и принятие корректирующих мер с уделением особого внимания к следующим действиям:

   1. а) мониторинг и измерение,

   2. б) корректирующие и превентивные действия,

   3. в) ведение записей,

   4. г) независимый (когда это практически возможно) внутренний и внешний аудит для определения независимо от того, соответствует ли СЭМ запланированным мероприятиям и надлежащим ли образом внедряется и поддерживается;

      VII. обзор СЭМ и ее постоянную пригодность, адекватность и эффективность со стороны высшего руководства;

      VIII. подготовку регулярной экологической декларации;

      IX. валидацию органом по сертификации или внешним верификатором СЭМ;

      X. следование за развитием более чистых технологий;

      XI. рассмотрение воздействия на окружающую среду от возможного снятия с эксплуатации установки на этапе проектирования нового завода и на протяжении всего срока его службы;

      XII. применение отраслевого бенчмаркинга на регулярной основе;

      XIII. план управления отходами.

В частности, для сектора химической промышленности также важно учитывать следующие потенциальные особенности СЭМ:

XIV. на установках/объектах с несколькими операторами, создание объединений, в которых определяются роли, обязанности и координация операционных процедур каждого оператора установки в целях расширения сотрудничества между различными операторами;

XV. инвентаризацию сточных вод и выбросов в атмосферу.

СЭМ содействует и поддерживает постоянное улучшение экологических характеристик установки. Если установка уже имеет хорошие общие экологические характеристики, СЭМ помогает оператору поддерживать высокий уровень производительности.

     2.3.1 Методы снижения потребления исходной воды

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

1. 1) контроль объема потребляемой воды (использование приборов измерения потока);

2. 2) возможность разделения потоков загрязненных вод, сточных вод и условно чистых вод; возможность разделения потоков сточных вод, содержащих загрязняющие вещества, и условно чистых вод;

3. 3) совершенствование стратегий по снижению потребления исходной воды, например:

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

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

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

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

   5. д) использование систем создания вакуума без использования воды;

   6. е) использование вакуумных систем с закрытым водяным циклом;

   7. ж) использование систем с противоточной промывкой;

   8. з) использование CIP-систем (Cleaning-ln-Place).

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

Процедура рассмотрения и принятия решений при разработке стратегии оптимизации системы водоиспользования и, в частности, снижения потребления исходной воды и уменьшения стоков может быть упрощенно отражена в виде блок-схемы, приведенной на рисунке 2.2.

     2.3.2 Методы на "конце трубы"

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

При оценке качества вод принимаются во внимание следующие основные характеристики:

1. 1) общие показатели: pH, минерализация (сухой остаток), БПК, ХПК, соотношение БПК:ХПК, содержание взвешенных веществ;

2. 2) неорганические показатели: азотная группа (аммоний-ион, нитраты, нитриты, общий азот), общий фосфор, сульфиды, хлориды, сульфаты, фториды, металлы (Na, Ca, Mg, Al, Fe, Mn, Cr, Cu, Zn);

3. 3) органические показатели: общий органический углерод, содержание нефтепродуктов, АОХ, фенолов, ПХДД/ПХДФ.

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

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

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

     
Рисунок 2.3 - Классификация методов очистки отходящих газов

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

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

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

- биохимических методов.

Обычно применяют комбинацию разных методов (многоступенчатые схемы очистки).

Выбор метода очистки зависит от следующих факторов:

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

2. б) объемы очищаемых газов и их температура;

3. в) наличие сопутствующих газообразных примесей и пыли;

4. г) потребность во вспомогательных материалах;

5. д) наличие пространства для сооружения газоочистной установки;

6. е) простота эксплуатации и технического обслуживания;

7. ж) климатические и природные ограничения;

8. з) доступность ресурсов;

9. и) возможность использования или утилизации выделенных примесей;

10. к) взрыво- и пожароопасность;

11. л) экономической целесообразности применения метода.

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

2.4.1.1 Циклоны

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

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

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

2.4.1.2 Мокрые пылеуловители

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

Классификация мокрых пылеуловителей представлена на рисунке 2.4.

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

2.4.1.3 Электроосаждение

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

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

2.4.1.4 Очистка с использованием фильтрации

Способы очистки отходящих газов с использованием принципа фильтрации широко применяются в химической промышленности, для этого используются фильтры различной конструкции, движущей силой процесса фильтрации выступает перепад давления, который возникает на пористой перегородке, которая задерживает частицы аэрозоля на поверхности или в порах. Общая классификация фильтров для очистки газовых потоков приведена на рисунке 2.5.

2.4.2.1 Абсорбция

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

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

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

- насадочные башни - форсуночные и центробежные скрубберы;

- скрубберы Вентури;

- барботажно-пенные скрубберы;

- тарельчатые и другие скрубберы.

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

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

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

2.4.2.2 Хемосорбция

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

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

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

2.4.2.3 Адсорбция

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

Основными направлениями использования адсорбции являются:

- извлечение летучих органических соединений для их повторного использования или циркуляции в замкнутом цикле; также может использоваться в качестве автономной системы, в качестве стадии концентрирования для повышения эффективности последующего извлечения, например с помощью мембранной сепарации или для обработки выбросов систем газоочистки;

- очистка от загрязняющих веществ (например, ЛОС, , запахи, микропримеси газов, которые не могут быть использованы для циркуляции в замкнутом цикле или каким-либо иным образом) также может осуществляться с использованием в качестве адсорбента гранулированного активированного угля, который не регенерируется, а подвергается сжиганию.

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

- гранулированный активированный уголь (адсорбент с широким диапазоном эффективности как для полярных, так и неполярных соединений), который может быть пропитан, например, окислителями (перманганатом калия или соединениями серы) для улучшения удержания тяжелых металлов; можно использовать в сочетании с полимерами;

- цеолиты, свойства которых зависят от их производства, служащие простыми молекулярными ситами, избирательными ионообменниками или гидрофобными адсорберами летучих органических соединений; можно использовать в сочетании с полимерами;

- макропористые полимерные частицы, которые используются в виде гранул или шариков, не обладают высокой избирательностью в отношении летучих органических соединений;

- силикагель;

- натрий-силикаты алюминия.

К основным видам адсорбционных систем относят:

- адсорбцию с неподвижным слоем;

- адсорбцию с псевдоожиженным слоем;

- непрерывную адсорбцию с подвижным слоем;

- адсорбцию при переменном давлении (PSA - pressure selective adsorption).

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

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

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

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

1. 1) создается давление газа, поступающего в адсорбер;

2. 2) адсорбция происходит при высоком давлении, и, следовательно, образуются чистые компоненты;

3. 3) давление сбрасывается;

4. 4) производится продувка при низком давлении или под вакуумом.

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

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

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

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

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

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

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

2.4.2.4 Термическая нейтрализация

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

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

- отсутствие шламового хозяйства;

- небольшие габариты очистных установок;

- простота обслуживания;

- высокая эффективность обезвреживания при низкой стоимости очистки и др.

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

- прямое (непосредственное) сжигание в пламени;

- термическое окисление;

- каталитическое сжигание.

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

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

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

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

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

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

2.4.2.5 Каталитическое окисление

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

Каталитическое окисление базируется на взаимодействии удаляемых веществ с одним из компонентов, присутствующих в очищаемом газе, или со специально добавляемым в смесь веществом. Катализатор, взаимодействуя с одним из реагирующих соединений, образует промежуточное вещество, которое распадается с образованием продукта регенерированного катализатора.

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

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

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

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

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

- быстродействующие ингибиторы (например, фосфор, висмут, мышьяк, сурьма, свинец, ртуть), воздействие которых приводит к необратимой потере каталитической активности в зависимости от температуры потока и концентрации таких веществ в потоке;

- ингибиторы замедленного действия (например, железо, олово, кремний), воздействие которых приводит к необратимой потере каталитической активности, но при более высоких концентрациях, чем у быстродействующих ингибиторов;

- обратимые ингибиторы (например, сера, галогены), воздействие которых приводит к образованию обратимого поверхностного покрытия на поверхности катализатора в зависимости от температуры потока и концентрации таких веществ в потоке;

- поверхностные блокировщики (например, твердые органические вещества), образующие обратимый покрывающий слой, блокирующий поверхность катализатора;

- активаторы поверхностный эрозии и блокировщики (например, инертные частицы), образующие покрывающий слой на поверхности катализатора в сочетании с эрозией катализатора в зависимости от размера частиц, свойств гранул и скорости потока отходящих газов.

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

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

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

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

Используют два конструктивных вида каталитических устройств:

- каталитические реакторы, в которых происходит контакт газового потока с твердым катализатором, размещенным в отдельном корпусе;

- термокаталитические реакторы, в которых в общем корпусе размещены контактный узел и подогреватель.

Модельная установка термокаталитического окисления может включать следующие элементы:

- каталитический реактор (основной модуль), который предназначен для очистки выбросов от органических и неорганических соединений (за исключением галоген- и серосодержащих веществ);

- теплообменный модуль (основной модуль), который обеспечивает предварительный подогрев входящего неочищенного газа и охлаждение очищенного горячего газа (рекуперация тепла);

- фильтрационный модуль (дополнительный модуль), который обеспечивает очистку от взвешенных веществ, смолистых веществ);

- сорбционный модуль (дополнительный модуль), который обеспечивает очистку кислых газов, галоген-, серо- и фосфоросодержащих соединений, а также аккумуляцию загрязняющих веществ;

- дополнительные модули, например для подачи мочевины (в случае высокого содержания оксидов азота), управления потоками (смешение воздуха, электрозадвижки), проведения различных видов мониторинга (измерение перепадов давления, температуры, концентраций).

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

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

2.4.3.1 Биофильтры

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

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

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

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

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

2.4.3.2 Биоскрубберы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

     Раздел 3. Экологические аспекты рассматриваемой межотраслевой проблемы

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

Характерные выбросы в атмосферу приведены в таблице 3.1, наиболее массовыми загрязнителями являются: оксиды азота, окись углерода, различные углеводороды и пыль.

Таблица 3.1 - Характерные выбросы в атмосферу

На предприятиях химической промышленности сточные воды собираются, очищаются от загрязняющих веществ и направляются на повторное использование в производстве. Воды, которые не могут быть использованы, после очистки сбрасываются в поверхностные водные объекты, удаляются в изолированные пласты горных пород, или утилизируются термическими методами. Предупреждение попадания загрязняющих веществ в водоемы обеспечивается наличием на предприятиях установок для очистки сточных вод. Кроме того, на ряде предприятий очищенная вода возвращается в производство путем организации оборотных циклов.

Основные загрязняющие вещества, содержащиеся в сточных водах, отдельных производств, приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Основные загрязняющие вещества, содержащиеся в сточных водах

Более подробная информация о сбросах и выбросах загрязняющих веществ в атмосферу от конкретных производств химических предприятий приведена в соответствующих отраслевых справочниках.

     Раздел 4. Определение наилучших доступных технологий

Термин "наилучшие доступные технологии" определен в Федеральном законе "Об охране окружающей среды" N 7-ФЗ.

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

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

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

Порядок определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии определен Постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. N 1458 "О порядке определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям", на основании которого Министерство промышленности и торговли Российской Федерации разработало Методические рекомендации по определению технологии в качестве наилучшей доступной технологии.

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

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

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

3. в) применение ресурсо- и энергосберегающих методов;

4. г) период внедрения;

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

Кроме того, в качестве источников информации о применяемых на практике технологиях, относящихся к НДТ, был использован справочник ЕС по НДТ Best Available Techniques (ВАТ) Reference Document for Common Waste Water and Waste Gas Treatment/Management Systems in the Chemical Sector.

     Раздел 5. Наилучшие доступные технологии

В данном разделе приведены сведения о наилучших доступных технологиях "Системы обработки (обращения) со сточными водами и отходящими газами в химической промышленности". НДТ изложены по принципу "от общего к частному".

В соответствии с Федеральным законом от 21 июля 2014 г. N 219-ФЗ "О внесении изменений в Федеральный закон "Об охране окружающей среды" и отдельные законодательные акты Российской Федерации" наилучшая доступная технология - технология производства продукции (товаров), выполнения работ, оказания услуг, определяемая на основе современных достижений науки и техники и наилучшего сочетания критериев достижения целей охраны окружающей среды при условии наличия технической возможности ее применения. При этом к наилучшим доступным технологиям могут быть отнесены как технологические процессы, оборудование, организационные и технические способы, так и другие способы, способствующие защите окружающей среды.

     5.1 Мероприятия организационного и управленческого характера

     НДТ 1. Применение системы экологического менеджмента (СЭМ)

Для всех подотраслей химической промышленности НДТ являются методы и инструменты СЭМ. Подробное описание СЭМ приведено в разделе 2.1.

СЭМ представляет собой часть системы менеджмента организации, необходимую для разработки и внедрения экологической политики и управления экологическими аспектами. Система менеджмента - это совокупность взаимосвязанных элементов, используемых для установления политики и целей, а также для достижения этих целей. СЭМ включает в себя организационную структуру, деятельность по планированию, распределение ответственности, практики, процедуры, процессы и ресурсы.

Если обратиться к главному, то основные функции СЭМ сводятся к формированию следующих основных аспектов:

1. 1) заинтересованность (вовлеченность) руководства, включая высшее руководство;

2. 2) экологическая политика, которая включает в себя постоянное совершенствование производства при помощи средств управления;

3. 3) планирование и установление необходимых процедур, целей и задач в сочетании с финансовым планированием и инвестициями;

4. 4) внедрение процедур, требующих особого внимания к:

   1. а) структуре и ответственности;

   2. б) набору, обучению, информированности и компетентности персонала;

   3. в) коммуникациям;

   4. г) участию сотрудников;

   5. д) документообороту;

   6. е) эффективному контролю процессов;

   7. ж) программам технического обслуживания;

   8. з) готовности к чрезвычайным ситуациям и своевременному реагированию;

   9. и) соблюдению природоохранного законодательства;

5. 5) проверка работоспособности и принятие корректирующих мер с обращением особого внимания на следующие действия:

   1. а) мониторинг и инструментальные измерения;

   2. б) корректирующие и превентивные действия;

   3. в) поддержание записей;

   4. г) независимый (когда это практически возможно) внутренний и внешний аудит, для того чтобы определить, соответствует ли СЭМ запланированным мероприятиям, внедряется и поддерживается ли надлежащим образом;

6. 6) пересмотр СЭМ на предмет ее постоянной пригодности, адекватности и эффективности со стороны высшего руководства;

7. 7) постоянное следование за развитием более чистых технологий;

8. 8) рассмотрение возможного воздействия на окружающую среду при выводе производственной установки из эксплуатации, на этапах проектирования нового предприятия и на протяжении всего срока его эксплуатации;

9. 9) план управления отходами.

В частности, для сектора химической промышленности также важно учитывать следующие потенциальные особенности СЭМ:

1. 1) на установках (объектах) с несколькими операторами создание объединений, в которых определяются роли, обязанности и координация операционных процедур каждого оператора установки в целях расширения сотрудничества между различными операторами;

2. 2) введение процедуры инвентаризации потоков сточных вод и отходящих газов.

Применимость систем экологического менеджмента не ограничена. Область действия (в том числе уровень детализации) и природа системы экологического менеджмента (например, стандартизированная или нестандартизированная) может зависеть от вида производства, его сложности и степени воздействия на окружающую среду.

     НДТ 2. Проектирование

НДТ 2 заключается в использовании современных технических решений (НДТ) и методов проектирования для целей строительства новых технологических установок и модернизации/реконструкции и технического перевооружения существующих производств с условием соблюдения действующего законодательства Российской Федерации. При разработке проектов следует руководствоваться наилучшими практиками в области ресурсо- и энергосбережения при соблюдении условий экономической целесообразности и конкурентоспособности.

Применимость НДТ 2 не ограничена.

     5.2 Производственный экологический контроль

     НДТ 3. Контроль основных параметров сточных вод/выбросов в атмосферу с использованием средств автоматизации

НДТ заключается в использовании средств и программ контроля для контроля основных параметров потоков (сточных вод, выбросов в атмосферу), определенных в процессе инвентаризации выбросов в атмосферу и их источников, а также инвентаризации сбросов сточных вод и их источников, в том числе с использованием средств автоматизации.

К основным параметрам контроля могут относиться: массовый и объемный расходы, температура, pH, влажность, содержание загрязняющих веществ и т.д.

При выборе основных параметров контроля учитываются особенности технологии производства, климатические особенности, состояние окружающей среды, доступность и точность средств контроля.

Данные, полученные в результате ПЭК с применением средств автоматизации, используются для регулирования технологических процессов, влияющих на выбросы в атмосферу, сбросы сточных вод с целью соблюдения установленных нормативов.

Применимость НДТ 3 ограничена технической возможностью проведения изменения параметров потока с установленной для данного метода точностью.

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

НДТ заключается в использовании средств и программ контроля для периодического контроля параметров потоков (сточных вод, выбросов в атмосферу), определенных в процессе инвентаризации выбросов в атмосферу и их источников, а также инвентаризации сбросов сточных вод и их источников инвентаризации (см. 2.2), характеризующих степень очистки данных потоков.

К основным параметрам контроля могут относиться для сточных вод, характеризующих степень очистки: ХПК, БПХ, содержание взвешенных веществ, общее содержание азота, общее содержание фосфора, минерализация (сухой остаток).

Для выбросов в атмосферу: содержание неорганической пыли, концентрация газообразных примесей, содержание ЛОС.

При выборе основных параметров контроля учитываются особенности технологии производства, климатические особенности, состояние окружающей среды, доступность и точность средств измерения.

Данные, полученные в результате ПЭК, используются для регулирования технологических процессов, влияющих на выбросы в атмосферу, сбросы сточных вод, с целью соблюдения установленных нормативов.

Применимость НДТ 4 ограничена возможностями по привлечению аккредитованных центров для контроля параметров потока и применимостью тех или иных методов контроля, обеспечивающих требуемую точность, а также возможностью отбора и транспортировки репрезентативных проб потока.

     5.3 Процессно-интегрированные решения

     НДТ 5. Совершенствование технологии, ресурсо- и энергосбережение

НДТ заключается во внедрении и постоянном поддержании принципов энерго- и ресурсосбережения (см. 1.4.1 и 2.3.1) при разработке новых технологий, реконструкции существующих или строительстве новых производств, операционном управлении производством продукции, использовании вспомогательных технологических процессов, с целью постоянного снижения потребления ресурсов (исходная или оборотная вода, теплоэнергия, топливо, электроэнергия) как в удельном, так и в валовом отношении.

Данная НДТ может применяться без ограничения.

     НДТ 6. Сокращение выбросов в атмосферу

НДТ является применение одного или нескольких из нижеперечисленных подходов:

- поддержание оптимального технологического режима, позволяющего снизить количество выделяющихся в газовую фазу веществ (снижение температуры сред на стадиях производства, получение продуктов и полупродуктов с минимальной пылимостью и летучестью и т.п.) и иметь оптимальный выход продуктов на каждой стадии производства;

- использование сырья более высокого качества (при наличии технической возможности и экономической целесообразности);

- использование герметичного оборудования и оборудования, работающего под разрежением.

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

     НДТ 7. Применение технологии двойного контактирования и двойной абсорбции при производстве серной кислоты из элементарной серы

Данный способ подробно описан в качестве наилучшей доступной технологии в ИТС 2-2015 и является оптимальным с точки зрения эмиссий загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

В основе метода двойного контактирования и двойной абсорбции лежит усовершенствование технологии серной кислоты, направленное на повышение степени превращения диоксида серы в триоксид серы. Количество , выбрасываемого в атмосферный воздух с отходящими газами, зависит от степени контактирования. Получение серной кислоты методом двойного контактирования обеспечивает конверсию до 99,8%, при этом выбросы в атмосферу сокращаются в 2-3 раза по сравнению с методом одинарного контактирования до 0,02%-0,04%, что находится на уровне ПДК. Дополнительной очистки газа от не требуется.

     НДТ 8. Очистка стоков (конденсата сокового пара) от аммиака в производстве удобрений на основе азотнокислотной переработки фосфатного сырья

При производстве удобрений на основе азотнокислотной переработки фосфатного сырья на стадиях упарки аммонизированных азотно-фосфорнокислых растворов образуются конденсаты сокового пара.

НДТ является один из перечисленных способов:

- десорбция конденсата в тарельчатой колонне отпарки конденсата. Очищенный конденсат используется в технологическом процессе, скрубберные растворы возвращаются на переработку в производство;

- обессоливание методом непрерывного ионного обмена в импульсных противоточных колоннах напорного типа с подвижным слоем сорбента, отработанные регенерационные растворы используются в производстве;

- очистка методом электродиализа с использованием концентратов и очищенной воды в производстве;

- возврат скрубберных растворов на переработку в производство.

     НДТ 9. Очистка стоков (конденсата сокового пара) в производстве карбамида

В производстве карбамида конденсат сокового пара образуется на стадии упаривания раствора карбамида.

НДТ является двухступенчатая десорбция и гидролиз с узлом конденсации. Данный способ подробно описан в ИТС 2-2015 и является первой ступенью очистки конденсата сокового пара для получения возможности его использования в технологии или дальнейшей доочистки. Отличие от схемы двухступенчатой десорбции с гидролизом заключается в установке отдельного конденсатора для газов десорбции. Данное решение позволяет держать давление в конденсаторе, отличное от давления узла рецикла, что облегчает эксплуатацию данных узлов и позволяет в каждом узле держать то давление, которое является оптимальным. Применение такой схемы позволяет возвращать полезные компоненты в технологический процесс и получать сточные воды с минимальным содержанием аммиака и карбамида в очищенной сточной воде на уровне не более 2 ppm (мг/л).

     НДТ 10. Очистка сточных вод производства экстракционной фосфорной кислоты, упаренной фосфорной и суперфосфорной кислот

При производстве экстракционной фосфорной кислоты, упаренной фосфорной и суперфосфорной кислот образуются кислые сточные воды с содержанием кремнефтористоводородной и ортофосфорной кислот. Для очистки сточных вод от данных примесей используется процесс нейтрализации известковым молоком с осаждением малорастворимых соединений кальция. После обработки сточных вод известковым молоком получается суспензия, которая осветляется в радиальных отстойниках (с использованием полиэлектролитов) или в гидротехнических сооружениях. В зависимости от возможностей использования или необходимости удаления сгущенная суспензия подвергается обезвоживанию на фильтрах. Осветленная вода полностью используется в технологическом процессе.

     5.4 Образование сточных вод

     5.6 Обработка сточных вод

     НДТ 15. Удаление из сточных вод загрязняющих веществ в соответствии с их фазово-дисперсным составом

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

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

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

3. в) отделение быстрооседающих частиц в песколовках и гидроциклонах;

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

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

6. е) тонкая очистка от взвешенных веществ с помощью фильтров;

7. ж) глубокая очистка от взвешенных веществ с помощью мембран.

     НДТ 16. Очистка сточных вод от нефтепродуктов, минеральных масел и жиров

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

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

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

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

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

     НДТ 17. Очистка сточных вод от биологически разлагаемых органических загрязнений

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

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

2. б) отделение основного количества неэмульгированных нефтепродуктов методом сепарации;

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

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

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

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

     НДТ 18. Удаление из сточных вод азота

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

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

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

3. в) доочистка от соединений азота в биопрудах.

     НДТ 19. Удаление из сточных вод фосфора

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

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

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

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

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

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

     НДТ 20. Очистка сточных вод, содержащих биологически неразлагаемые и (или) токсичные органические загрязнения

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

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

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

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

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

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

6. е) ультрафильтрация с извлечением сложных органических и органо-минеральных компонентов сточных вод, в том числе для возврата в основной или вспомогательный производственные процессы;

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

     НДТ 21. Очистка сточных вод, содержащих тяжелые металлы

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

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

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

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

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

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

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

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

     НДТ 22. Очистка сточных вод от сульфидов

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

1. а) каталитическое окисление;

2. б) биохимическое окисление в биофильтрах;

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

4. г) озонирование;

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

     НДТ 23. Очистка сточных вод от неорганических солей (общей минерализации)

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

1. а) осаждение реагентами сульфатов, кальция, магния;

2. б) биологическая сульфатредукция;

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

     НДТ 24. Стабилизация органического вещества осадка

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

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

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

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

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

     НДТ 25. Обработка сточных вод термическими методами

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

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

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

3. в) жидкофазное окисление органических веществ;

4. г) огневое обезвреживание.

     НДТ 26. Бессточная технология очистки сточных вод от акриловой кислоты, бутилакрилата, метилакрилата, этилакрилата, изобутилацетата, бутанола, метанола, бутилбутоксипропионата, этилэтоксипропионата

Стоки после очистки возвращаются в производственный процесс (бессточная технология очистки стоков). Основные загрязняющие вещества в стоках - акриловая кислота, бутилакрилат, метилакрилат, этилакрилат, изобутилацетат, бутанол, метанол, бутилбутоксипропионат, этилэтоксипропионат.

Стадии процесса:

1. 1) стадия предварительной обработки сточных вод (нейтрализации органических кислот и эфиров);

2. 2) стадия концентрирования натриевых солей;

3. 3) отгонка низкокипящих органических веществ;

4. 4) стадия окисления натриевых солей органических кислот;

5. 5) стадия кристаллизации.

     НДТ 27. Закачка в изолированные пласты горных пород

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

     5.7 Выбросы в атмосферу

     НДТ 28. Сбор и локализация выбросов в атмосферу

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