Пример применения системы мониторинга сточных вод на заводе по производству пружин.

В процессе обработки поверхности пружин используется фосфатирование для образования защитного покрытия, предотвращающего коррозию. Этот процесс включает погружение пружин в фосфатирующий раствор, содержащий ионы металлов, таких как цинк, марганец и никель. В результате химических реакций на поверхности пружины образуется нерастворимая пленка фосфатной соли.

В результате этого процесса образуются два основных типа сточных вод.
1. Раствор для фосфатирования: Раствор для фосфатирования требует периодической замены, в результате чего образуется высококонцентрированная отработанная жидкость. К основным загрязняющим веществам относятся цинк, марганец, никель и фосфаты.
2. Вода, использованная для промывки после фосфатирования: После фосфатирования проводится несколько этапов промывки. Хотя концентрация загрязняющих веществ ниже, чем в отработанной ванне, объем воды значителен. Эта промывочная вода содержит остаточные количества цинка, марганца, никеля и общего фосфора, являясь основным источником сточных вод после фосфатирования на предприятиях по производству родников.

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

2. Цинк и марганец – «фосфатирующая пара»
Источники: Эти элементы в основном поступают из процесса фосфатирования, который имеет решающее значение для повышения коррозионной стойкости и адгезии покрытия. Большинство производителей пружин используют фосфатирующие растворы на основе цинка или марганца. Последующая промывка водой выносит ионы цинка и марганца в поток сточных вод.
Обоснование необходимости мониторинга и контроля:
- Токсичность для водных организмов: Оба металла проявляют значительную токсичность для рыб и других водных организмов даже при низких концентрациях, влияя на рост, размножение и выживание.
- Цинк: ухудшает функцию жабр рыб, снижая эффективность дыхания.
- Марганец: Хроническое воздействие приводит к биоаккумуляции и потенциально нейротоксическим эффектам.
- Соответствие нормативным требованиям: Национальные и международные стандарты сброса устанавливают строгие ограничения на концентрацию цинка и марганца. Эффективное удаление обычно требует химического осаждения с использованием щелочных реагентов для образования нерастворимых гидроксидов.

3. Никель – тяжелый металл высокого риска, требующий строгого регулирования.
Источники:
- Присуще сырьевым материалам: некоторые легированные стали, включая нержавеющую сталь, содержат никель, который растворяется в кислоте в процессе травления.
- Процессы обработки поверхности: В некоторых специализированных покрытиях, наносимых методом гальванического покрытия или химическим способом, используются соединения никеля.
Обоснование необходимости мониторинга и контроля (критическая важность):
- Опасность для здоровья и окружающей среды: Никель и некоторые соединения никеля 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.
- Жесткие пределы сброса: такие правила, как «Комплексный стандарт сброса сточных вод», устанавливают одни из самых низких допустимых концентраций никеля (обычно ≤0,5–1,0 мг/л), что отражает его высокий уровень опасности.
— Проблемы обработки: Традиционное щелочное осаждение может не обеспечить соответствие нормативным требованиям; для эффективного удаления никеля часто требуются передовые методы, такие как хелатирующие агенты или осаждение сульфидов.

Прямой сброс неочищенных сточных вод приведет к серьезному и стойкому загрязнению окружающей среды, водоемов и почвы. Поэтому все сточные воды должны проходить надлежащую очистку и строгие испытания для обеспечения соответствия требованиям перед сбросом. Мониторинг в режиме реального времени на выходе из места сброса является важнейшей мерой для предприятий, позволяющей выполнять экологические обязательства, гарантировать соблюдение нормативных требований и снижать экологические и правовые риски.