Показана принципиальная невозможность достижения требований к качеству сточных вод гальванического производства на уровне ПДК для рыбохозяйственных водоемов. Рассмотрены примеры применения различных перечней ПДК в Москве, а также излишняя ужесточенность норм к качеству сточных вод в других городах России.
В последние годы в России наблюдается некоторый рост промышленного производства, который, с одной стороны, приводит к оживлению гальванического производства, но, с другой сдерживается его высокой экологической опасностью. Уменьшению экологической опасности гальванопроизводства должны служить очистные сооружения предприятий. Однако, помимо объективных причин (устаревшие технологии очистки, плохое состояние оборудования и т.п.) существуют субъективные причины неэффективности природоохранных мероприятий, главными из которых являются необоснованное применение различных перечней ПДК и необоснованное региональное нормотворчество.
Исходя из различия в целях водопотребления и в требованиях разных водопотребителей к качеству водоемов, существуют как гигиенические, так и экологические нормативы для одних и тех же химических загрязнителей воды.
Гигиенические ПДК – максимальные концентрации веществ, при которых они еще не оказывают прямого или опосредованного влияния на состояние здоровья населения (при воздействии на организм человека в течение всей жизни), а гигиенические условия водопользования при этом не ухудшаются. Гигиенические нормативы регламентируют содержание загрязняющих веществ только в тех водоёмах, которые используются для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых целей, включая рекреационное водопользование, и не на всем протяжении водоёма или в местах выпуска сточных вод, а только у пунктов водопользования населения, ближайших от выпуска стоков. Различают две категории хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования: к первой категории относится использование водного объекта в качестве источника хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий питьевой промышленности; ко второй категории – использование водных объектов для культурно-бытовых целей населения, рекреации и спорта [1].
Появление новых источников загрязнения и расширение их географии привели к развитию самостоятельной системы рыбохозяйственных (экологических) ПДК, направленных на охрану водоёмов как базы для организованного рыбоводства и рыболовства. Различают две категории рыбохозяйственного водопользования: к первой категории относится использование водного объекта для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к кислороду; ко второй – использование водного объекта для промысловой добычи рыбы и других водных животных и растений [2].
Если водоём используется для рыбохозяйственных целей и водоснабжения населения, ориентируются на наиболее жесткий норматив.
При отнесении водного объекта к определенной категории органы Госкомрыболовства руководствуются постановлением Совета Министров СССР № 1045 от 15.09.1958 г., по которому: «Все водоёмы и их придаточные воды, которые используются или могут быть использованы для промысловой добычи рыбы и других водных животных и растений или имеют значение для воспроизводства запасов промысловых рыб, считаются рыбохозяйственными водоёмами». Таким образом, в соответствии с таким неоправданно расширительным определением все поверхностные водоёмы такой огромной страны, как Россия, отнесены к водоёмам рыбохозяйственного пользования [3], то есть, как бы предполагается, что во всех поверхностных водоёмах России сохраняются и воспроизводятся ценные виды рыб, обладающих высокой чувствительностью к кислороду, или они используются для промысловой добычи рыбы и других водных животных и растений. Получается, что во всех случаях поверхностная вода должна контролироваться по ПДК для рыбохозяйственных водоёмов (ПДКрх).
Кроме того, так как практически все выпуски сточных вод расположены в черте населенного пункта, то в соответствии с правилами и нормами охраны поверхностных вод [1] нормативы предельной загрязненности водных объектов распространяются на сами сбрасываемые воды, то есть не учитывается разбавление стоков в воде водоёма и ассимилирующая способность водоёмов.
Таким образом, к качеству стоков, сбрасываемых в водные объекты, повсеместно применяются требования перечня ПДКрх.
Мало того, такие требования предъявляются не только к городским стокам, сбрасываемым в водные объекты, но и к стокам, поступающим в городскую канализацию от предприятий. Тем самым, не только не учитывается разбавление промышленных сточных вод городскими бытовыми стоками, но и перекладывается неэффективность работы городских станций очистки на плечи предприятий. Это необоснованно и излишне ужесточает требования к качеству сточных вод предприятий и загоняет их в тупик из-за заведомо невозможного достижения таких ПДК с помощью типовых технологий очистки сточных вод гальванического производства.
Обоснуем это утверждение.
Практически на всех станциях очистки сточных вод гальванического производства применяется реагентный метод. Главными загрязнителями таких стоков являются ионы тяжелых металлов (ИТМ). Остаточная концентрация ИТМ, как рассчитанная из произведения растворимости соответствующих гидроксидов, так и наблюдаемая на практике, представлена в Таб. 1.
Таблица 1. Эффективность реагентного метода очистки стоков от ионов тяжелых металлов (ИТМ)
* данные по Cr6+ не приводятся, т.к. на стадии обезвреживания хромсодержащих стоков реакция химического восстановления Cr6+ до Cr3+ протекает нацело.
Следовательно, на всем протяжении хозяйственно-бытовой канализации любого города имеются три точки, в которых к сточным водам должны применяться различные перечни ПДК (Рис. 1), как это делается в г. Москве (описано ниже):
1 – на выходе с предприятия – предельная концентрация вредных веществ в сточных водах, принимаемых в систему городской канализации;
2 – перед поступлением на городские станции биологической очистки – допустимая концентрация вредных веществ в сточных водах, принимаемых на биологическую очистку;
3 – в створе сброса сточных вод в природный водоём в соответствии с его категорией – либо ПДК вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКкульт), либо ПДК в воде водных объектов рыбохозяйственного назначения (ПДКрх).
Рис. 1. Схема применения различных перечней ПДК в сточных водах
Рассмотрим применение различных перечней ПДК тяжелых металлов в сточных водах на примере г. Москвы (Рис.2).
Рис. 2. Схема изменения концентрации ионов тяжелых металлов в сточных водах по пути от гальваники до водного объекта (Q – объём водостока)
На предприятии сточные воды гальванического производства (Q1), содержащие ионы тяжелых металлов, подвергаются реагентной очистке на станции нейтрализации, в результате чего концентрация ИТМ достигает значений, указанных в Таб.1. После очистки сточные воды гальванического производства (Q1) подвергаются разбавлению хозяйственно-бытовыми стоками (Q2) от административных, хозяйственно-бытовых и других подразделений предприятия, не загрязняющих стоки ионами тяжелых металлов. Как правило, объём водопотребления (водоотведения) гальванического производства составляет порядка 25 % от общего водопотребления (водоотведения) предприятия (Q3). Следовательно, концентрация ИТМ на выходе с предприятия в 4 раза ниже их концентрации в гальванических стоках, прошедших очистные сооружения. При нормальной (проектной) эффективности работы очистных сооружений реальная концентрация тяжелых металлов в хозяйственно-бытовой канализации на выходе с предприятия (Q3) составит: Fe2+ 0,075-0,250 мг/л, Fe3+ 0,075-0,125 мг/л, (Feобщ. 0,150-0,375 мг/л), Cr3+ 0,013-0,025 мг/л, Cu2+ 0,025-0,038 мг/л, Ni2+ 0,063-0,188 мг/л, Zn2+ 0,013-0,025 мг/л, Cd2+ 0,625 мг/л, Al3+ 0,025-0,125 мг/л.
Согласно «Правилам приема производственных сточных вод в московскую городскую канализацию (временным)» № 127, утвержденным решением исполкома Моссовета от 20 января 1984 г., Мосводоканал устанавливает следующие предельные концентрации тяжелых металлов в сточных водах, принимаемых в систему городской канализации (на Рис.2 ПДК МВК),: Feобщ. 3,0 мг/л; Cr3+ 1,0 мг/л; Cu2+ 0,5 мг/л; Ni2+ 0,5 мг/л; Zn2+ 2,0 мг/л; Cd2+ 0,01 мг/л; Al3+ 1,0 мг/л.
Таким образом, в г. Москве сточные воды, поступающие с предприятий в городскую хозяйственно-бытовую канализацию при нормальной (проектной) эффективности работы очистных сооружений по очистке гальваностоков, удовлетворяют требованиям перечня ПДК (за исключением кадмия), устанавливаемым Мосводоканалом. Снижение концентрации кадмия в сточных водах предприятий в г. Москве достигается за счёт ограничения применения кадмирования согласно постановлению Правительства Москвы № 893 от 05.11.96 г.
В городской хозяйственно-бытовой канализации сточные воды предприятий (Q3) смешиваются с бытовыми стоками от жилищного фонда города (Q4), в которых возможные концентрации тяжелых металлов составляют следующие величины: Feобщ. 1-2 мг/л; Cr3+ 0 мг/л; Cu2+ 0,01-0,03 мг/л; Ni2+ 0 мг/л; Zn2+ 0,02-0,3 мг/л; Cd2+ 0 мг/л; Al3+ 0,5 мг/л [4]. При условии, что суточный объём производственных сточных вод максимально может достигать 50 % от общего расхода сточных вод города, концентрация тяжелых металлов в смешанных стоках
составляет не более: Feобщ. – 0,575-1,188 мг/л; Cr3+ – 0,007-0,013 мг/л; Cu2+ – 0,018-0,034 мг/л; Ni2+ – 0,032-0,094 мг/л; Zn2+ – 0,017-0,163 мг/л; Cd2+ – 0,313 мг/л; Al3+ – 0,253-0,313 мг/л.
Смешанные стоки (Q5) с такой концентрацией тяжелых металлов направляются на городские станции биологической очистки. Согласно «Правилам приема производственных вод в системы канализации населенных пунктов» [4] допустимая концентрация тяжелых металлов в сточных водах, принимаемых на биологическую очистку (на рис.2 ДК биол.), составляет: Feобщ. 5,0 мг/л; Cr3+ 2,5 мг/л; Cu2+ 0,5 мг/л; Ni2+ 0,5 мг/л; Zn2+ 1,0 мг/л; Cd2+ 0,1 мг/л; Al3+ 0,75 мг/л. Таким образом, в г. Москве городские сточные воды, получаемые от смешения производственных и бытовых стоков, удовлетворяют перечню допустимых концентраций тяжелых металлов (кроме кадмия) для биологической очистки.
Практика показала, что в процессе биологической очистки стоков происходит значительное снижение концентрации ионов тяжелых металлов (на 40-80 %) за счет их адсорбции активным илом. Но даже без учета этого городские стоки (Q5), содержащие промышленные и бытовые сточные воды, по концентрации ИТМ удовлетворяют требованиям перечня ПДК вредных веществ (кроме железа и кадмия) в воде хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения (ПДКкульт.). Превышение содержания железа в стоках над ПДКкульт. определяется подавляющим вкладом в это превышение загрязненности железом бытовых стоков.
Применение к городским сточным водам требований перечня ПДК культурно-бытового назначения имеет логическую правоту, основанную на тезисе: «стоки должны контролироваться по такому же перечню ПДК, по какому контролируется вода, поступающая на предприятия и в жилой сектор». Тем более, что ПДК ИТМ в питьевой воде (ПДКпит.) практически совпадает с их ПДК в воде хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения (ПДКкульт.) (рис.2).
С учётом того, что ни Москва-река, ни Яуза, ни другие речки г. Москвы при всём желании нельзя отнести к водоёмам рыбохозяйственного назначения, требования правил и норм охраны поверхностных вод [1] от загрязнений сточными водами гальванического производства в г. Москве вполне достижимы. Для этого необходимо обеспечить нормальную работу станций нейтрализации. Если объём гальванических стоков превышает 25 % от общего объёма водопотребления предприятия, то для выполнения указанных требований необходимо в гальванических цехах сократить расход воды на промывку и/или внедрить локальные установки очистки промывных вод.
Однако, к стокам, сбрасываемым в водные объекты, и даже к стокам предприятий, поступающим в городскую канализацию, повсеместно применяют требования перечня ПДК для рыбохозяйственных водоёмов, что фактически делает невозможным сбрасывать питьевую воду в сточные воды без очистки. Абсурдность требований очищать сточные воды предприятий до чистоты более глубокой, чем чистота питьевой воды, вряд ли может вызвать сомнения. Однако сегодня все требования к предприятиям по чистоте стоков фактически (хотя и в несколько завуалированной форме) сводятся к тому, чтобы стоки были значительно чище, чем вода, поступающая на предприятие. Еще одним важнейшим контраргументом применения ПДК для рыбохозяйственных водоёмов к сточным водам предприятий является практическая невозможность достижения такой чистоты стоков ни одним из известных методов. "Практическая" в том смысле, что применение многих методов доочистки стоков делает функционирование промышленных предприятий экономически неоправданным. Таким образом, сам факт наличия гальванического производства в составе предприятия делает его нарушителем природоохранного законодательства.
Такое положение усугубляется волюнтаристским региональным нормотворчеством. Во многих регионах устанавливаются требования к сточной воде предприятий гораздо более жесткие, чем даже ПДК для водоёмов рыбохозяйственного назначения. Например, в соответствии с положением «Инструкции по нормированию выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в атмосферу и в водные объекты», утвержденной заместителем председателя Госкомприроды СССР 11 сентября 1989 г., если фактический сброс веществ со сточными водами меньше расчетного предельно допустимого сброса (ПДС), то в качестве ПДС принимается фактический сброс (п. 3.4). Данное положение региональными природоохранными органами трактуется прямолинейно, без учёта главного назначения установления нормативов ПДС – недопустимости превышения ПДК, установленных нормативными документами федерального уровня, или в случае их превышения под влиянием природных факторов сохранения (не ухудшения) состава и свойств воды природного водоёма. Поэтому региональные органы и позволяют себе устанавливать для стоков предприятий нормы качества на уровне практически чистой воды, например, если во время отбора проб на предприятии по какой-либо причине (простой производства, ремонт оборудования и т.п.) не образовывались загрязненные стоки. Подобные действия региональных природоохранных органов по установлению ПДС, том числе и по принципу «от достигнутого уровня» (например, в результате повышения эффективности работы очистных сооружений), отрицательно влияют на заинтересованность предприятий в улучшении качества очистки сточных вод.
Данное положение усугубляется волюнтаристским региональным нормотворчеством. Во многих регионах устанавливаются требования к сточным водам предприятий гораздо более жесткие, чем даже ПДК для водоёмов рыбохозяйственного назначения. Например, в соответствии с положением "Инструкции по нормированию выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в атмосферу и в водные объекты", если фактический сброс веществ со сточными водами меньше расчетного предельно допустимого сброса (ПДС), то в качестве ПДС принимается фактический сброс (п.3.4). Так образом, если во время отбора проб на предприятии по каким-либо причинам (например, простой производства или ремонт оборудования) не образовывались загрязненные стоки, то ПДС соответствовал бы качеству чистой воды. Подобные действия региональных органов в области использования и охраны водных объектов по установлению ПДС от достигнутого уровня отрицательно влияют на заинтересованность предприятий в улучшении качества очистки сточных вод.
Региональная самодеятельность в установлении норм качества сточных вод зачастую доходит до абсурда. Так, например, в г. Калуга ПДК цинка в стоках, направляемых в хоз.-быт. канализацию, в 3 раза меньше, чем ПДК цинка в стоках ливневой канализации. И это с учётом того, что ливневые стоки сбрасываются непосредственно в реку Ока, а хозяйственно-бытовые стоки перед сбросом в природный водоём разбавляются бытовыми стоками от городской жилой застройки и проходят очистку на городских очистных сооружениях.
Для примера в Таб.2 приведены сравнительные данные по ПДК ионов тяжелых металлов в стоках, сбрасываемых предприятиями в городскую канализацию, применяемые в различных странах и городах.
Из представленной таблицы видно, что не только наши вышеописанные соображения, но и практика других стран показывают крайнюю необоснованную жёсткость требований, предъявляемых к качеству сточных вод российских предприятий. И это при том, что, несмотря на в тысячи раз менее жёсткие требования в Европе и в США (Таб.2), в последние десятилетия произошло возрождение реки Рейн и резкое снижение загрязненности Великий Американских озёр, где уже разрешён промысловый лов рыбы, а в нашей стране даже с учётом падения объёмов промышленного производства не произошло сколько-нибудь значимых подвижек в улучшении состояния водных ресурсов.
Таблица 2. ПДК тяжелых металлов в стоках, сбрасываемых предприятиями в городскую канализацию, применяемые в различных странах и городах
Следовательно, дело не в самом снижении ПДК в промышленных стоках, а в различном подходе к сохранению качества окружающей среды. В большинстве индустриально развитых стран предприятию-водопользователю установлены такие нормативы качества сточных вод, которые он может выполнить на имеющихся сооружениях очистки стоков, причем эти нормативы для всех сооружений определенных типов и мощности – единые. Следовательно, установленные нормативы вполне достижимы и направлены на то, чтобы заставить всех (без исключения) водопользователей не превышать установленные нормы и нести ответственность за их нарушения. Кроме того, при реализации на очистных сооружениях более эффективных технологий очистки предприятие подпадают под действие поощрительных мер и налоговых льгот, что превращает предприятие в лицо, заинтересованное в природоохранных мероприятиях.
Принципиальная невозможность выполнения нормативных требований к качеству сточных вод в регионах РФ даже при реализации самых современных технологий очистки превращает практически 100% предприятий в нарушителей природного законодательства и полностью лишает их стимула добиваться улучшения экологической ситуации. Необоснованно жесткие и невыполнимые требования, несправедливые плата за загрязнение, штрафы и санкции ставят предприятия на грань банкротства. И то, что при этом предприятия не закрываются, происходит благодаря прямому или опосредованному подкупу природоохранных организаций в виде платы за разработку, согласование и бесконечные пересогласования нормативов ПДС.
Всё это говорит о том, что необходимо существенно изменить систему управления качеством вод и водными ресурсами на федеральном и региональном уровнях, а также водное законодательство. Этот вопрос неоднократно поднимался в печати, в том числе на страницах журналов «Водоснабжение и санитарная техника» [3, 5] и «Гальванотехника и обработка поверхности» [6].
Литература:
1. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения, № 4630-88.
2. Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая среда и человек.: Учебн. пособие для студентов вузов. – М.: Высш. школа, 1980. – 424 с.
3. Гюнтер Л.И., Жмур Н.С. Водоснабжение и санитарная техника. - 1999. -№ 12. -С. 5-9.
4. Правила приема производственных вод в системы канализации населенных пунктов. - М.: МЖКХ РСФСР, 1987. 104 с.
5. Нечаев А.П. Водоснабжение и санитарная техника. - 1999. -№ 1. -С. 2-6.
6. Иванов А.Г. Гальванотехника и обработка поверхности. - 2001. -1, №1. -С..50-51
Статья посвящена памяти доктора химических наук, профессора, заслуженного деятеля науки РФ - Владимира Николаевича Кудрявцева (с 1986 по 2013 – заведующий кафедрой «Технология электрохимических производств» РХТУ им. Д.И. Менделеева) и доктора технических наук, профессора кафедры «Технологии электрохимических производств» РХТУ им. Д.И. Менделеева - Сергея Станиславовича Виноградова.
В последние годы в России наблюдается некоторый рост промышленного производства, который, с одной стороны, приводит к оживлению гальванического производства, но, с другой сдерживается его высокой экологической опасностью. Уменьшению экологической опасности гальванопроизводства должны служить очистные сооружения предприятий. Однако, помимо объективных причин (устаревшие технологии очистки, плохое состояние оборудования и т.п.) существуют субъективные причины неэффективности природоохранных мероприятий, главными из которых являются необоснованное применение различных перечней ПДК и необоснованное региональное нормотворчество.
Исходя из различия в целях водопотребления и в требованиях разных водопотребителей к качеству водоемов, существуют как гигиенические, так и экологические нормативы для одних и тех же химических загрязнителей воды.
Гигиенические ПДК – максимальные концентрации веществ, при которых они еще не оказывают прямого или опосредованного влияния на состояние здоровья населения (при воздействии на организм человека в течение всей жизни), а гигиенические условия водопользования при этом не ухудшаются. Гигиенические нормативы регламентируют содержание загрязняющих веществ только в тех водоёмах, которые используются для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых целей, включая рекреационное водопользование, и не на всем протяжении водоёма или в местах выпуска сточных вод, а только у пунктов водопользования населения, ближайших от выпуска стоков. Различают две категории хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования: к первой категории относится использование водного объекта в качестве источника хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий питьевой промышленности; ко второй категории – использование водных объектов для культурно-бытовых целей населения, рекреации и спорта [1].
Появление новых источников загрязнения и расширение их географии привели к развитию самостоятельной системы рыбохозяйственных (экологических) ПДК, направленных на охрану водоёмов как базы для организованного рыбоводства и рыболовства. Различают две категории рыбохозяйственного водопользования: к первой категории относится использование водного объекта для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к кислороду; ко второй – использование водного объекта для промысловой добычи рыбы и других водных животных и растений [2].
Если водоём используется для рыбохозяйственных целей и водоснабжения населения, ориентируются на наиболее жесткий норматив.
При отнесении водного объекта к определенной категории органы Госкомрыболовства руководствуются постановлением Совета Министров СССР № 1045 от 15.09.1958 г., по которому: «Все водоёмы и их придаточные воды, которые используются или могут быть использованы для промысловой добычи рыбы и других водных животных и растений или имеют значение для воспроизводства запасов промысловых рыб, считаются рыбохозяйственными водоёмами». Таким образом, в соответствии с таким неоправданно расширительным определением все поверхностные водоёмы такой огромной страны, как Россия, отнесены к водоёмам рыбохозяйственного пользования [3], то есть, как бы предполагается, что во всех поверхностных водоёмах России сохраняются и воспроизводятся ценные виды рыб, обладающих высокой чувствительностью к кислороду, или они используются для промысловой добычи рыбы и других водных животных и растений. Получается, что во всех случаях поверхностная вода должна контролироваться по ПДК для рыбохозяйственных водоёмов (ПДКрх).
Кроме того, так как практически все выпуски сточных вод расположены в черте населенного пункта, то в соответствии с правилами и нормами охраны поверхностных вод [1] нормативы предельной загрязненности водных объектов распространяются на сами сбрасываемые воды, то есть не учитывается разбавление стоков в воде водоёма и ассимилирующая способность водоёмов.
Таким образом, к качеству стоков, сбрасываемых в водные объекты, повсеместно применяются требования перечня ПДКрх.
Мало того, такие требования предъявляются не только к городским стокам, сбрасываемым в водные объекты, но и к стокам, поступающим в городскую канализацию от предприятий. Тем самым, не только не учитывается разбавление промышленных сточных вод городскими бытовыми стоками, но и перекладывается неэффективность работы городских станций очистки на плечи предприятий. Это необоснованно и излишне ужесточает требования к качеству сточных вод предприятий и загоняет их в тупик из-за заведомо невозможного достижения таких ПДК с помощью типовых технологий очистки сточных вод гальванического производства.
Обоснуем это утверждение.
Практически на всех станциях очистки сточных вод гальванического производства применяется реагентный метод. Главными загрязнителями таких стоков являются ионы тяжелых металлов (ИТМ). Остаточная концентрация ИТМ, как рассчитанная из произведения растворимости соответствующих гидроксидов, так и наблюдаемая на практике, представлена в Таб. 1.
Таблица 1. Эффективность реагентного метода очистки стоков от ионов тяжелых металлов (ИТМ)
* данные по Cr6+ не приводятся, т.к. на стадии обезвреживания хромсодержащих стоков реакция химического восстановления Cr6+ до Cr3+ протекает нацело.
Следовательно, на всем протяжении хозяйственно-бытовой канализации любого города имеются три точки, в которых к сточным водам должны применяться различные перечни ПДК (Рис. 1), как это делается в г. Москве (описано ниже):
1 – на выходе с предприятия – предельная концентрация вредных веществ в сточных водах, принимаемых в систему городской канализации;
2 – перед поступлением на городские станции биологической очистки – допустимая концентрация вредных веществ в сточных водах, принимаемых на биологическую очистку;
3 – в створе сброса сточных вод в природный водоём в соответствии с его категорией – либо ПДК вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКкульт), либо ПДК в воде водных объектов рыбохозяйственного назначения (ПДКрх).
Рис. 1. Схема применения различных перечней ПДК в сточных водах
Рассмотрим применение различных перечней ПДК тяжелых металлов в сточных водах на примере г. Москвы (Рис.2).
Рис. 2. Схема изменения концентрации ионов тяжелых металлов в сточных водах по пути от гальваники до водного объекта (Q – объём водостока)
На предприятии сточные воды гальванического производства (Q1), содержащие ионы тяжелых металлов, подвергаются реагентной очистке на станции нейтрализации, в результате чего концентрация ИТМ достигает значений, указанных в Таб.1. После очистки сточные воды гальванического производства (Q1) подвергаются разбавлению хозяйственно-бытовыми стоками (Q2) от административных, хозяйственно-бытовых и других подразделений предприятия, не загрязняющих стоки ионами тяжелых металлов. Как правило, объём водопотребления (водоотведения) гальванического производства составляет порядка 25 % от общего водопотребления (водоотведения) предприятия (Q3). Следовательно, концентрация ИТМ на выходе с предприятия в 4 раза ниже их концентрации в гальванических стоках, прошедших очистные сооружения. При нормальной (проектной) эффективности работы очистных сооружений реальная концентрация тяжелых металлов в хозяйственно-бытовой канализации на выходе с предприятия (Q3) составит: Fe2+ 0,075-0,250 мг/л, Fe3+ 0,075-0,125 мг/л, (Feобщ. 0,150-0,375 мг/л), Cr3+ 0,013-0,025 мг/л, Cu2+ 0,025-0,038 мг/л, Ni2+ 0,063-0,188 мг/л, Zn2+ 0,013-0,025 мг/л, Cd2+ 0,625 мг/л, Al3+ 0,025-0,125 мг/л.
Согласно «Правилам приема производственных сточных вод в московскую городскую канализацию (временным)» № 127, утвержденным решением исполкома Моссовета от 20 января 1984 г., Мосводоканал устанавливает следующие предельные концентрации тяжелых металлов в сточных водах, принимаемых в систему городской канализации (на Рис.2 ПДК МВК),: Feобщ. 3,0 мг/л; Cr3+ 1,0 мг/л; Cu2+ 0,5 мг/л; Ni2+ 0,5 мг/л; Zn2+ 2,0 мг/л; Cd2+ 0,01 мг/л; Al3+ 1,0 мг/л.
Таким образом, в г. Москве сточные воды, поступающие с предприятий в городскую хозяйственно-бытовую канализацию при нормальной (проектной) эффективности работы очистных сооружений по очистке гальваностоков, удовлетворяют требованиям перечня ПДК (за исключением кадмия), устанавливаемым Мосводоканалом. Снижение концентрации кадмия в сточных водах предприятий в г. Москве достигается за счёт ограничения применения кадмирования согласно постановлению Правительства Москвы № 893 от 05.11.96 г.
В городской хозяйственно-бытовой канализации сточные воды предприятий (Q3) смешиваются с бытовыми стоками от жилищного фонда города (Q4), в которых возможные концентрации тяжелых металлов составляют следующие величины: Feобщ. 1-2 мг/л; Cr3+ 0 мг/л; Cu2+ 0,01-0,03 мг/л; Ni2+ 0 мг/л; Zn2+ 0,02-0,3 мг/л; Cd2+ 0 мг/л; Al3+ 0,5 мг/л [4]. При условии, что суточный объём производственных сточных вод максимально может достигать 50 % от общего расхода сточных вод города, концентрация тяжелых металлов в смешанных стоках
составляет не более: Feобщ. – 0,575-1,188 мг/л; Cr3+ – 0,007-0,013 мг/л; Cu2+ – 0,018-0,034 мг/л; Ni2+ – 0,032-0,094 мг/л; Zn2+ – 0,017-0,163 мг/л; Cd2+ – 0,313 мг/л; Al3+ – 0,253-0,313 мг/л.
Смешанные стоки (Q5) с такой концентрацией тяжелых металлов направляются на городские станции биологической очистки. Согласно «Правилам приема производственных вод в системы канализации населенных пунктов» [4] допустимая концентрация тяжелых металлов в сточных водах, принимаемых на биологическую очистку (на рис.2 ДК биол.), составляет: Feобщ. 5,0 мг/л; Cr3+ 2,5 мг/л; Cu2+ 0,5 мг/л; Ni2+ 0,5 мг/л; Zn2+ 1,0 мг/л; Cd2+ 0,1 мг/л; Al3+ 0,75 мг/л. Таким образом, в г. Москве городские сточные воды, получаемые от смешения производственных и бытовых стоков, удовлетворяют перечню допустимых концентраций тяжелых металлов (кроме кадмия) для биологической очистки.
Практика показала, что в процессе биологической очистки стоков происходит значительное снижение концентрации ионов тяжелых металлов (на 40-80 %) за счет их адсорбции активным илом. Но даже без учета этого городские стоки (Q5), содержащие промышленные и бытовые сточные воды, по концентрации ИТМ удовлетворяют требованиям перечня ПДК вредных веществ (кроме железа и кадмия) в воде хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения (ПДКкульт.). Превышение содержания железа в стоках над ПДКкульт. определяется подавляющим вкладом в это превышение загрязненности железом бытовых стоков.
Применение к городским сточным водам требований перечня ПДК культурно-бытового назначения имеет логическую правоту, основанную на тезисе: «стоки должны контролироваться по такому же перечню ПДК, по какому контролируется вода, поступающая на предприятия и в жилой сектор». Тем более, что ПДК ИТМ в питьевой воде (ПДКпит.) практически совпадает с их ПДК в воде хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения (ПДКкульт.) (рис.2).
С учётом того, что ни Москва-река, ни Яуза, ни другие речки г. Москвы при всём желании нельзя отнести к водоёмам рыбохозяйственного назначения, требования правил и норм охраны поверхностных вод [1] от загрязнений сточными водами гальванического производства в г. Москве вполне достижимы. Для этого необходимо обеспечить нормальную работу станций нейтрализации. Если объём гальванических стоков превышает 25 % от общего объёма водопотребления предприятия, то для выполнения указанных требований необходимо в гальванических цехах сократить расход воды на промывку и/или внедрить локальные установки очистки промывных вод.
Однако, к стокам, сбрасываемым в водные объекты, и даже к стокам предприятий, поступающим в городскую канализацию, повсеместно применяют требования перечня ПДК для рыбохозяйственных водоёмов, что фактически делает невозможным сбрасывать питьевую воду в сточные воды без очистки. Абсурдность требований очищать сточные воды предприятий до чистоты более глубокой, чем чистота питьевой воды, вряд ли может вызвать сомнения. Однако сегодня все требования к предприятиям по чистоте стоков фактически (хотя и в несколько завуалированной форме) сводятся к тому, чтобы стоки были значительно чище, чем вода, поступающая на предприятие. Еще одним важнейшим контраргументом применения ПДК для рыбохозяйственных водоёмов к сточным водам предприятий является практическая невозможность достижения такой чистоты стоков ни одним из известных методов. "Практическая" в том смысле, что применение многих методов доочистки стоков делает функционирование промышленных предприятий экономически неоправданным. Таким образом, сам факт наличия гальванического производства в составе предприятия делает его нарушителем природоохранного законодательства.
Такое положение усугубляется волюнтаристским региональным нормотворчеством. Во многих регионах устанавливаются требования к сточной воде предприятий гораздо более жесткие, чем даже ПДК для водоёмов рыбохозяйственного назначения. Например, в соответствии с положением «Инструкции по нормированию выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в атмосферу и в водные объекты», утвержденной заместителем председателя Госкомприроды СССР 11 сентября 1989 г., если фактический сброс веществ со сточными водами меньше расчетного предельно допустимого сброса (ПДС), то в качестве ПДС принимается фактический сброс (п. 3.4). Данное положение региональными природоохранными органами трактуется прямолинейно, без учёта главного назначения установления нормативов ПДС – недопустимости превышения ПДК, установленных нормативными документами федерального уровня, или в случае их превышения под влиянием природных факторов сохранения (не ухудшения) состава и свойств воды природного водоёма. Поэтому региональные органы и позволяют себе устанавливать для стоков предприятий нормы качества на уровне практически чистой воды, например, если во время отбора проб на предприятии по какой-либо причине (простой производства, ремонт оборудования и т.п.) не образовывались загрязненные стоки. Подобные действия региональных природоохранных органов по установлению ПДС, том числе и по принципу «от достигнутого уровня» (например, в результате повышения эффективности работы очистных сооружений), отрицательно влияют на заинтересованность предприятий в улучшении качества очистки сточных вод.
Данное положение усугубляется волюнтаристским региональным нормотворчеством. Во многих регионах устанавливаются требования к сточным водам предприятий гораздо более жесткие, чем даже ПДК для водоёмов рыбохозяйственного назначения. Например, в соответствии с положением "Инструкции по нормированию выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в атмосферу и в водные объекты", если фактический сброс веществ со сточными водами меньше расчетного предельно допустимого сброса (ПДС), то в качестве ПДС принимается фактический сброс (п.3.4). Так образом, если во время отбора проб на предприятии по каким-либо причинам (например, простой производства или ремонт оборудования) не образовывались загрязненные стоки, то ПДС соответствовал бы качеству чистой воды. Подобные действия региональных органов в области использования и охраны водных объектов по установлению ПДС от достигнутого уровня отрицательно влияют на заинтересованность предприятий в улучшении качества очистки сточных вод.
Региональная самодеятельность в установлении норм качества сточных вод зачастую доходит до абсурда. Так, например, в г. Калуга ПДК цинка в стоках, направляемых в хоз.-быт. канализацию, в 3 раза меньше, чем ПДК цинка в стоках ливневой канализации. И это с учётом того, что ливневые стоки сбрасываются непосредственно в реку Ока, а хозяйственно-бытовые стоки перед сбросом в природный водоём разбавляются бытовыми стоками от городской жилой застройки и проходят очистку на городских очистных сооружениях.
Для примера в Таб.2 приведены сравнительные данные по ПДК ионов тяжелых металлов в стоках, сбрасываемых предприятиями в городскую канализацию, применяемые в различных странах и городах.
Из представленной таблицы видно, что не только наши вышеописанные соображения, но и практика других стран показывают крайнюю необоснованную жёсткость требований, предъявляемых к качеству сточных вод российских предприятий. И это при том, что, несмотря на в тысячи раз менее жёсткие требования в Европе и в США (Таб.2), в последние десятилетия произошло возрождение реки Рейн и резкое снижение загрязненности Великий Американских озёр, где уже разрешён промысловый лов рыбы, а в нашей стране даже с учётом падения объёмов промышленного производства не произошло сколько-нибудь значимых подвижек в улучшении состояния водных ресурсов.
Таблица 2. ПДК тяжелых металлов в стоках, сбрасываемых предприятиями в городскую канализацию, применяемые в различных странах и городах
Следовательно, дело не в самом снижении ПДК в промышленных стоках, а в различном подходе к сохранению качества окружающей среды. В большинстве индустриально развитых стран предприятию-водопользователю установлены такие нормативы качества сточных вод, которые он может выполнить на имеющихся сооружениях очистки стоков, причем эти нормативы для всех сооружений определенных типов и мощности – единые. Следовательно, установленные нормативы вполне достижимы и направлены на то, чтобы заставить всех (без исключения) водопользователей не превышать установленные нормы и нести ответственность за их нарушения. Кроме того, при реализации на очистных сооружениях более эффективных технологий очистки предприятие подпадают под действие поощрительных мер и налоговых льгот, что превращает предприятие в лицо, заинтересованное в природоохранных мероприятиях.
Принципиальная невозможность выполнения нормативных требований к качеству сточных вод в регионах РФ даже при реализации самых современных технологий очистки превращает практически 100% предприятий в нарушителей природного законодательства и полностью лишает их стимула добиваться улучшения экологической ситуации. Необоснованно жесткие и невыполнимые требования, несправедливые плата за загрязнение, штрафы и санкции ставят предприятия на грань банкротства. И то, что при этом предприятия не закрываются, происходит благодаря прямому или опосредованному подкупу природоохранных организаций в виде платы за разработку, согласование и бесконечные пересогласования нормативов ПДС.
Всё это говорит о том, что необходимо существенно изменить систему управления качеством вод и водными ресурсами на федеральном и региональном уровнях, а также водное законодательство. Этот вопрос неоднократно поднимался в печати, в том числе на страницах журналов «Водоснабжение и санитарная техника» [3, 5] и «Гальванотехника и обработка поверхности» [6].
Литература:
1. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения, № 4630-88.
2. Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая среда и человек.: Учебн. пособие для студентов вузов. – М.: Высш. школа, 1980. – 424 с.
3. Гюнтер Л.И., Жмур Н.С. Водоснабжение и санитарная техника. - 1999. -№ 12. -С. 5-9.
4. Правила приема производственных вод в системы канализации населенных пунктов. - М.: МЖКХ РСФСР, 1987. 104 с.
5. Нечаев А.П. Водоснабжение и санитарная техника. - 1999. -№ 1. -С. 2-6.
6. Иванов А.Г. Гальванотехника и обработка поверхности. - 2001. -1, №1. -С..50-51
Статья посвящена памяти доктора химических наук, профессора, заслуженного деятеля науки РФ - Владимира Николаевича Кудрявцева (с 1986 по 2013 – заведующий кафедрой «Технология электрохимических производств» РХТУ им. Д.И. Менделеева) и доктора технических наук, профессора кафедры «Технологии электрохимических производств» РХТУ им. Д.И. Менделеева - Сергея Станиславовича Виноградова.