Принципиальная невозможность выполнения нормативных требований к качеству сточных вод в 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.
Сегодня у меня в гостях мой коллега по цеху Денис Павлов технический директор ГК "Транснациональный Экологический Проект".
Не так давно я приглашал коллег высказать своё мнение о проблемах отрасли, и вот сейчас я предлагаю вам, уважаемые читатели, большую, сложную, но очень интересную статью Дениса Павлова, присланную им для публикации на моём канале.
Сегодня в России отмечается умеренный рост промышленности, который, с одной стороны, стимулирует развитие гальванического производства, а с другой — ограничивается его значительной экологической опасностью.
Снижению экологического риска должно способствовать эффективное функционирование локальных очистных сооружений. Но, кроме объективных факторов (низкоэффективные методы очистки, износ оборудования и др.), есть субъективные, ключевыми из которых являются использование разнородных перечней ПДК, не основанных на НДТ (наилучших доступных технологиях).
Появление норм сброса сточных вод для рыбохозяйственных водоемов (ПДКрх) в СССР было не единовременным актом, а постепенным процессом. Была разработана методика установления ПДК вредных веществ именно для водных организмов, которые не оказывают прямого вредного воздействия на рыбу и кормовую базу (зоопланктон, водоросли) в течение длительного времени.
Результаты исследований были систематизированы и легли в основу первых официальных нормативов. Ключевым документом стали «Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами», утвержденные в 1961 году (с последующими редакциями), которые с тех пор являются самыми строгими в мире.
В этих правилах впервые был законодательно введен раздельный подход к нормированию. Для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования – более мягкие нормы, ориентированные на здоровье человека. Для водоемов рыбохозяйственного назначения – гораздо более строгие нормы (иногда в десятки раз строже), призванные обеспечить сохранение всей экосистемы.
Ключевая причина появления отдельной категории норм – требования к качеству воды для жизни рыбы и сохранения воспроизводства рыбных запасов оказались на порядок жестче, чем требования для воды, используемой человеком для купания или даже питья (после очистки).
Многие вещества, почти безвредные для человека, в малых дозах губительны для икры, молоди рыб или разрушают кормовую базу. Многочисленные эксперименты показали, что именно концентрация не более 0,001 мг/л по ионам меди является той пороговой величиной, которая не нарушает жизнедеятельность наиболее чувствительных видов гидробионтов.
После демонтажа СССР промышленные предприятия были приватизированы одними физ. и юр. лицами, водоканалы и надзорные органы другими физ. и юр. лицами. Владельцы контролирующих организаций стали зарабатывать на штрафах, повсеместно предъявляя к составу сточных вод, сливаемых в водоемы, норм рыбохозяйственных ПДК.
Более того, нормативы ПДКрх применяют не только к муниципальным сточным водам, сбрасываемым в водоемы, но и к промстокам, перекачиваемым в систему городской канализации. Разбавление очищенных промстоков предприятий хоз-бытовыми сточными водами, как правило, не берется в расчет. Низкая эффективность работы муниципальных станций водоочистки необоснованно перекладывается на предприятия, доводя ситуацию до абсурда.
Сегодня задача предприятий (пусть и в завуалированном виде) - очистка исходной водопроводной воды, соответствующей общероссийскому СанПиН 2.1.3684-21, до норм близких к ПДКрх. Критическим аргументом против применения ПДКрх к промышленным стокам - практическая недостижимость данных показателей любыми известными методами: «практическая» - в плане, что внедрение дополнительных стадий доочистки делает производство экономически нежизнеспособным.
Техническая невыполнимость нормативов даже при использовании передовых технологий водоочистки делает практически все российские предприятия постоянными нарушителями природоохранного законодательства. Лишает их любых стимулов к улучшению экологической эффективности. Усугубляет ситуацию волюнтаристское нормотворчеством в регионах.
Итог. Везде кроме России в индустриальных странах ПДК основаны на возможностях НДТ. На практике НДТ - это рентабельная цепочка водоочистного оборудования, с одной стороны позволяющая достичь предприятиям минимально возможных технологически остаточных концентраций загрязняющих веществ в очищенной воде, с другой стороны не приводящая к росту стоимости производимой предприятиями продукции до неконкурентоспособной!
Личный практический опыт
С учетом 20-летнего опыта в сфере проектирования и строительства очистных сооружений гальванического производства и производства печатных плат, предлагаю сравнить расчетные остаточные концентрации, на примере ионов меди и цинка, практические результаты внедрения очистных сооружений и авторского надзора, региональные требования ПДК и требования к качеству воды для промывных операций в гальваническом производстве (ГОСТ Р 58431–2019).
Проведем расчет остаточной концентрации ионов меди по произведению растворимости (ПР) при осаждении нерастворимого гидроксида меди, ПР=2,2∙10−20.
Для трехионного малорастворимого электролита соотношение между мольной растворимостью S и величиной произведения растворимости имеет следующий вид. Так как при диссоциации одного моля Cu(OH)2 образуется 1 моль Cu2+ и 2 моля ОН−, то концентрации этих ионов составят:
[Cu2+] = S моль/л, [ОН−] = 2S моль/л, тогда получим
ПР = [Cu2+][ОН−]2 = S(2S)2 = 4S3, откуда
S = 3Ö2,2∙10−20/4 = 1,77∙10−7 моль/л,
(1 моль Cu = 63,54 г), тогда остаточная концентрация ионов меди в сточной воде составит:
[Cu2+] = 63,54∙1,77∙10−7 = 0,000011 г/л или 0,011 мг/л.
Присутствие в гальваностоках ионов фоновых электролитов, например Na2SO4, NaCl, Na2CO3, NaNO3, на практике приводит к росту растворимости гидроксидов тяжелых металлов, повышая т.о. остаточную концентрацию ионов металлов в очищенной воде. Кроме того, в присутствии комплексообразователей, например, ионов аммония NH4+ эффективность процесса очистки сточных вод снижается за счет образования растворимых аммиакатных комплексов меди и цинка [Cu(NH3)4]2+ и [Zn(NH3)4]2+.
Остаточная концентрация ионов меди, получаемая на практике при реализации классической системы очистки с отстаиванием сточных вод с добавлением полиэлектролита при pH 9,3−9,5, мг/л составляет 0,5-1,0 мг/л. После механической фильтрации и сорбции на активированном угле 0,1-0,2 мг/л.
Также учитываем, что гальваника потребляет ≈ 25% воды от общего водопотребления промышленного предприятия, соответственно разбавление хозяйственно-бытовыми стоками будет в ≈ 4 раза.
Классические ОС со сбросом очищенной воды в горколлектор включают в себя: стадию реагентной обработки (в том числе реагентное восстановление шестивалентного хрома и реагентное окисление цианид-ионов при их наличии); извлечение гидроксидов (и сульфидов) тяжелых металлов в тонкослойном отстойнике (либо в электрофлотаторе); финишную механическую и сорбционную очистку; обезвоживание осадка на фильтр-прессе. При наличии ионов кадмия в технологию добавляется локальный мембранный электролизер с катодным осаждением кадмия.
Мембранные ОС с возвратом очищенной воды на промывные операции включают в себя: стадию мембранного концентрирования промывных вод на обратноосмотической установке (RO); стадию реагентной обработки (в том числе реагентное восстановление шестивалентного хрома и реагентное окисление цианид-ионов при их наличии); извлечение гидроксидов тяжелых металлов на фильтр-прессе с получением сухого осадка. При наличии у предприятия финансовых возможностей утилизацию солевого (RO) концентрата на вакуум-выпарной установке (ВВУ).
Итог. Чтобы прямо или опосредованно не платить водоканалам и природоохранным организациям, предприятие вынуждено внедрять очистные сооружения с замкнутым водооборотом (ZLD). Однако, для того чтобы ZLD стал рентабельным, предприятию потребуется полностью реконструировать гальванический цех с целью сокращения расхода воды на промывку, что, в свою очередь, потребует увеличения производственных площадей, которых, как правило, нет в наличии.
Выводы
Техническая невыполнимость требований норм ПДК сточных вод в России, даже при применении современных методов водоочистки, превращает все предприятия в нарушителей, не соблюдающих природоохранное законодательство. Это не просто формальное нарушение: оно уничтожает мотивацию к экологическому совершенствованию, поскольку любые инвестиции в очистку становятся неэффективными в глазах регулятора − ведь цели, по сути, недостижимы.
Необоснованно жёсткие ПДКрх, несоответствующие реальным возможностям технологий, сочетаются с чрезмерными платами и штрафами, ставящими предприятия на грань банкротства. То, что они продолжают функционировать, объясняется не экологической эффективностью, а системной коррупцией: прямым либо косвенным финансированием природоохранных органов через бесконечные, затяжные процессы разработки и согласования ПДС (предельно допустимые сбросы) и КЭР (комплексные экологические разрешения). Эти процедуры превратились в инструмент вымогательства, а не инструмент экологического контроля.
Необходимы системные изменения:
· Пересмотр нормативной базы – переход к ПДК, основанным на НДТ. Взять за основу опыт ЕС, где нормы устанавливаются исходя из эффективности применяемых технологий, а не из идеальных, недостижимых концентраций.
· Отмена платы за ПДС. Внедрение прозрачной, объективной системы экологических сборов, привязанной к фактическому объему и токсичности сбрасываемых загрязнителей, а не к формальным документам.
· Федеральное регулирование − прекращение волюнтаристского регионального нормотворчества, которое создаёт несогласованные, противоречивые и абсурдные требования ПДК.
· Создание независимого экспертного совета по водным ресурсам, включающего представителей промышленности, экологов, технических экспертов и общественности − для разработки реалистичных, технологически обоснованных стандартов.
Посвящается памяти моих коллег и учителей д.х.н., профессора, заслуженного деятеля науки РФ – Кудрявцева В.Н. (с 1986 по 2013 – заведующий кафедрой «Технология электрохимических производств» РХТУ им. Д.И. Менделеева) и д.т.н., профессора кафедры «Технологии электрохимических производств» РХТУ им. Д.И. Менделеева - Виноградова С.С.
Дзен-канал Дениса: