Пример применения мониторинга сточных вод на предприятии Spring Manufacturing Company

В процессе обработки поверхности пружин фосфатирование используется для создания защитного покрытия, предотвращающего коррозию. Это предполагает погружение пружин в фосфатирующий раствор, содержащий ионы металлов, таких как цинк, марганец и никель. В результате химических реакций на поверхности пружины образуется нерастворимая плёнка фосфатных солей.

В результате этого процесса образуются два основных типа сточных вод:
1. Раствор для фосфатирования: фосфатирование требует периодической замены, что приводит к образованию высококонцентрированной жидкости. Основные загрязняющие вещества включают цинк, марганец, никель и фосфаты.
2. Промывочные воды после фосфатирования: После фосфатирования проводится несколько стадий промывки. Хотя концентрация загрязняющих веществ ниже, чем в отработанной ванне, объём промывочных вод существенный. Эти промывочные воды содержат остаточный цинк, марганец, никель и общий фосфор, что является основным источником сточных вод после фосфатирования на предприятиях по производству пружин.

Подробный обзор основных загрязняющих веществ:
1. Железо – первичный металлический загрязнитель
Источник: В основном образуется в процессе кислотного травления, при котором пружинная сталь обрабатывается соляной или серной кислотой для удаления окалины (ржавчины). Это приводит к значительному растворению ионов железа в сточных водах.
Обоснование мониторинга и контроля:
- Визуальное воздействие: При сбросе ионы железа окисляются до ионов железа, образуя красновато-коричневые осадки гидроксида железа, которые вызывают помутнение и изменение цвета водоемов.
- Экологические последствия: Накопленный гидроксид железа может оседать на руслах рек, удушая донные организмы и нарушая водные экосистемы.
- Проблемы с инфраструктурой: отложения железа могут привести к засорению труб и снижению эффективности системы.
- Необходимость очистки: Несмотря на относительно низкую токсичность, железо обычно присутствует в высоких концентрациях и может быть эффективно удалено путем регулирования pH и осаждения. Предварительная очистка необходима для предотвращения помех последующим процессам.

2. Цинк и марганец – «фосфатирующая пара»
Источники: Эти элементы в основном попадают в процесс фосфатирования, который критически важен для повышения стойкости к ржавчине и адгезии покрытия. Большинство производителей пружин используют фосфатирующие растворы на основе цинка или марганца. Последующая промывка водой выносит ионы цинка и марганца в сточные воды.
Обоснование мониторинга и контроля:
- Водная токсичность: оба металла оказывают значительную токсичность на рыбу и другие водные организмы даже при низких концентрациях, влияя на рост, воспроизводство и выживание.
- Цинк: ухудшает функцию жабр рыб, снижая эффективность дыхания.
- Марганец: Хроническое воздействие приводит к биоаккумуляции и потенциальному нейротоксическому эффекту.
- Соблюдение нормативных требований: Национальные и международные стандарты сбросов устанавливают строгие ограничения на концентрацию цинка и марганца. Эффективное удаление обычно требует химического осаждения с использованием щелочных реагентов для образования нерастворимых гидроксидов.

3. Никель – высокорисковый тяжёлый металл, требующий строгого регулирования
Источники:
- Присутствует в сырье: некоторые легированные стали, включая нержавеющую сталь, содержат никель, который растворяется в кислоте во время травления.
- Процессы обработки поверхности: некоторые специализированные гальванические или химические покрытия содержат соединения никеля.
Обоснование необходимости мониторинга и контроля (критическая важность):
– Опасность для здоровья и окружающей среды: никель и некоторые его соединения классифицируются как потенциальные канцерогены. Они также представляют опасность из-за своей токсичности, аллергенных свойств и способности к биоаккумуляции, представляя долгосрочную угрозу как для здоровья человека, так и для экосистем.
- Строгие нормы сброса: такие нормативы, как «Комплексный стандарт сброса сточных вод», устанавливают самые низкие допустимые концентрации никеля (обычно ≤0,5–1,0 мг/л), что отражает его высокий уровень опасности.
- Проблемы очистки: обычное щелочное осаждение может не обеспечить требуемых уровней; для эффективного удаления никеля часто требуются передовые методы, такие как использование хелатирующих агентов или сульфидного осаждения.

Прямой сброс неочищенных сточных вод может привести к серьёзному и стойкому загрязнению водоёмов и почвы. Поэтому все сточные воды должны проходить надлежащую очистку и тщательный контроль для обеспечения соответствия нормативным требованиям перед сбросом. Мониторинг в режиме реального времени на месте сброса сточных вод является важнейшей мерой, позволяющей предприятиям выполнять свои экологические обязательства, гарантировать соблюдение нормативных требований и минимизировать экологические и правовые риски.