Водоотведение промышленных предприятий(фармацевтическая промышленность)

1. Введение

 

В составе  инженерных коммуникаций каждого промышленного  предприятия имеется комплекс водоотводящих сетей и сооружений, с помощью которых осуществляется отведение с территории предприятия отработавших вод (если дальнейшее использование их невозможно по техническим условиям либо нецелесообразно по технико-экономическим показателям), а также сооружений по очистке сточных вод и извлечению из них ценных веществ и примесей.

Переход на бессточные системы или системы с минимальным  сбросом сточных вод может быть осуществлён путём многократного использования отработавших вод и замены водяного охлаждения на воздушное. При переводе ряда отраслей промышленности на безводные технологические процессы исключается образование сточных вод.

При проектировании очистных сооружений необходимо учитывать состав и свойства производственных сточных вод, нормы водоотведения на единицу продукции, условия выпуска производственных сточных вод в городскую водоотводящую сеть и водоёмы, а также необходимую степень их очистки.

 

2.Норма водоотведения в фармацевтической промышленности.

 

Химико – фармацевтическая промышленность (ХФП) характеризуется  рядом специфических особенностей, наиболее существенными из которых являются многообразие ассортимента выпускаемой продукции, большие расходы разнообразного сырья, а также многостадийность производства. Это обуславливает образование значительного количества сточных вод, твёрдых и пастообразных отходов, содержащих разнообразные органические и неорганические соединения и могущих в ряде случаев приводить к существенному загрязнению водоёмов и почвы.

Производство химико – фармацевтических препаратов, в  том числе витаминов и антибиотиков, требует значительного расхода воды, вследствие чего предприятия ХФП традиционно располагаются в бассейнах многоводных рек. Вместе с тем сложность производства обусловливает привлечение высококвалифицированного персонала, поэтому предприятия обычно располагаются в крупных населённых пунктах. Сочетание этих факторов, а также то, что источники водоснабжения предприятий одновременно являются источниками водоснабжения населённых пунктов, особенно обостряет проблемы очистки вод и охраны водоёмов от загрязнений.

Сточные воды предприятий  по производству лекарственных препаратов подлежат прежде всего локальной  обработке с целью извлечения и регенерации ценного сырья. Локальная обработка сточных вод на стадиях технологического процесса (обычно физико – химическими методами) должна способствовать также изъятию из сточных вод (перед их последующей биологической очисткой) химических веществ, не подвергающихся биологическому окислению и тормозящих окисление других компонентов.

Обычно считают допустимым такой состав органических загрязнений  в сточных водах перед их биологической  очисткой, при котором после неё  отношение ХПК очищенных стоков к их БПК_полн не превышает 10.

При невозможности изъятия  загрязнений содержащие их сточные  воды подвергают термическому обезвреживанию.

Норма водоотведения  сточных вод, которые не будут  оказывать отрицательное влияние очистные сооружения, окружающую среду в целом следующие: содержание взвешенных веществ не должно превышать 0,75 мг/л, вода не должна приобретать запахи и привкусы интенсивностью более 2-х баллов, не должна сообщать посторонних запахов и привкусов рыбе, значение рН не должно выходить за пределы 6,5-8,5, БПК_п не должна превышать 6 мг/л, общее солесодержание не должно быть >1000 мг/л, для хлоридов – 300 мг/л, сульфатов – 100 мг/л. На поверхности не должно обнаруживаться плавающие плёнки, пятна масел и скопление других примесей. Вода не должна содержать возбудителей заболеваний, ядовитые вещества.

 

3. Состав  и характер загрязнений сточных  вод

 

Производство химико – фармацевтических препаратов основано на сложном органическом синтезе и использовании микробиологических процессов. Оно подразделяется на синтетическое, биосинтетическое и получение лекарственных средств из растительного и животного сырья. В зависимости от способа производства и области применения препараты разделяются на следующие группы: антибиотики, витамины, синтетические лекарственные средства, фитохимические и органопрепараты.

Сточные воды образуются на всех стадиях производства: при  подготовке сырья, в процессах фильтрации, экстракции, при химической очистке  газовых выбросов. Поскольку производство химико – фармацевтических препаратов представляет собой многостадийной процесс, в общий сток поступают минеральные соли, свободные кислоты и щёлочи, а также многочисленная группа органических и неорганических продуктов и полупродуктов, образующихся в процессах химического и биологического синтеза и извлечения действующих начал из растительного и животного сырья. Производственные полупродукты из – за неполноты реакций также частично остаются в отходах производства.

Кроме того, многие виды сырья не участвуют в реакции  непосредственно, а только создают необходимую реакционную среду, например, растворители, некоторые кислоты и щёлочи. Поэтому нормируемое количество сырья и полупродуктов, участвующих в производстве, может во много раз превышать массу готового продукта.

Общий сток производства какого-либо препарата формируется из отдельных стоков, образующихся на различных стадиях данного производства. Поскольку современная технология получения лекарственных препаратов основана на периодичности процессов и только немногие производства работают в непрерывном режиме, сброс сточных вод, содержащих отходы по данной стадии, также имеет в основном периодический характер. Цикл производства может включать несколько химических процессов, проходящих в различных технологических аппаратах, причём в каждом из этих процессов участвуют различные виды химического сырья.

Также некоторое количество сточных вод появляется от мытья  оборудования, нагрев котлов, и других технических нужд.

В составе сточных  вод предприятия много содержания органических веществ и солей. Соотношение между ХПК и БПК высокое, что указывает на значительную долю биохимически неокисляющих органических веществ. Цвет стоков изменяется от зеленовато-жёлтого до тёмно-коричневого. В данном случае характерные загрязнения нашего завода следующие: БПК_п=2000 мг/л, ХПК=4750 мг/л, рН=11,0, взвешенные вещества 750 мг/л. Требуемая степень очистки в нашем случае должна составлять 90 %.

 

4. Категории  сточных вод и принятие системы  канализации

 

Сточные воды химико –  фармацевтического предприятия  могут быть разделены на 2 группы:

1) Сточные воды, образованные  в технологическом процессе производства препаратов (промывка сырья, оборудования, фильтрующих сред, смол и т.п.);

2) Стоки, образующиеся  от различных энергетических  объектов, устройств по охране окружающей среды, складских комплексов, лабораторий, а также стоки бытовой канализации и прочих компонентов.

Специфика производства лекарственных препаратов не позволяет  строго регламентировать количество и  состав образующихся сточных вод  на единицу готового продукта. Это объясняется изменением процесса производства и номенклатуры сырья и полупродуктов, используемых в производстве, а также исключительным многообразием оформления технологических схем.

Также все  производственные сточные воды, образующиеся в технологическом процессе получения лекарственных препаратов, могут быть разделены на четыре категории: слабозагрязнённые, загрязнённые, сильнозагрязнённые, или концентрированные, токсичные.

Первая группа вод  может быть сброшена в канализацию, если их концентрация не будет мешать биологическим процессам, происходящим на станции очистки сточных вод.

К последней стадии относят  воды, которые категорически нельзя никуда сбрасывать. Они должны быть локализованы и переработаны либо уничтожены.

Следует отметить, что  приведённая классификация сточных вод может быть уточнена с учётом местных требований, предлагаемых методов локальной и общезаводской обработки стоков и технико – экономических расчётов. Однако независимо от эффективности систем очистки сточных вод следует по возможности проводить мероприятия технологического характера, ведущие к сокращению количества сточных вод и содержащихся в них загрязнений.

В нашем случае у нас  имеется завод по производству витаминов. Принимаем локальную очистку сточных вод на локальных очистных сооружениях с полной биологической очисткой и с сооружением по оборотному использованию воды. Степень очистки принимаем не менее 90 %. После локальных очистных сооружений вода сбрасывается в водоём.

 

5. Балансовая  схема водопотребления и водоотведения

промышленного предприятия

 

1. Определяем полный  расход воды Q на промпредприятии по формуле:

 

 м³/сут,

 

где - удельная норма водопотребления, м³/т

М – производительность предприятия по основному продукту.

 

2. Безвозвратные потери Q_п (м³/сут) с учётом коэффициента g

 

 м³/сут

 

g₁ - безвозвратные потери воды от суточного расхода, 0,08 %

 

3. Количество условно  чистых вод, подлежащих обработке

 

= м³/сут

 

- условно чистые воды от  суточного расхода, 66 %.

 

4. Расход производственных  вод

 

= м³/сут

 

5. Концентрация основных  загрязнений сточных вод следующие:

 

БПК_п=2000 мг/л, ХПК_п=4750 мг/л, рН=11,0. Наличие взвешенных веществ в воде – 750 мг/л.

6. Расход бытовых сточных  вод на промышленном предприятии  (в цехах):

 

Q_ц=(25N₁+N₂45)/1000=(25×450+45×450)/1000=31,5 м³/сут

 

где N₁, N₂ – количество людей работающих в холодных и горячих цехах.

7. Расход сточных вод  от душевых:

 м³/сут

 

где - число душевых сеток, по заданию 48.

8. Расход воды на  поливку территории:

 

 л/сут = 0,24 м³/сут,

 

где 0,4 – расход воды на одну поливку,

W – площадь предприятия, которую надлежит поливать. W=600 м².

 

9. Расход на хозяйственно-бытовые  нужды составит:

 

 м³/сут

 

10. Расход сточных вод  подлежащих очистке:

 

 м³/сут

 

11. Концентрация бытовых  сточных вод промышленного предприятия по БПК:

 

 г/чел×сут

 

а – БПК₂₀ приходящегося на одного человека в сутки, принимаем а=75 мг/л, при q=100 л/сут.

 

12. Концентрация бытовых  сточных вод промпредприятия  по величине взвешенных веществ B_o:

 

 г/чел×сут

 

где b – масса взвешенных веществ на одного работающего, b=65 г/сут; n – число работающих.

Рассчитываем смешанное  значение БПК L_см

 

 мг/л

 

Рассчитываем смешанное  значение взвешенных веществ B_см

 

 мг/л

 

По результатам выше сделанных расчётов строим балансовую схему водопотребления и водоотведения. Балансовая схема приведена на 1 листе ватмана.

 

6. Расчёт  эффективности

проектирования  очистных сооружений

 

Эффективность использования воды на промышленном предприятии оценивается тремя показателями:

1). Техническое совершенство системы  водообеспечения оценивается количеством использованной оборотной воды Р_об, %:

 

%

 

где Q_об, Q_ист, Q_с – количество воды, используемой соответственно в обороте, забираемой из источника и поступающей в систему водообеспечения с сырьём.

 

2). Рациональность использования  воды, забираемой из источника,  оценивается коэффициентом использования :

 

<1

 

3). Потери воды, %, определяются  по формуле:

 

%

 

где - количество воды, используемой в производстве последовательно.

 

7. Технологическая  схема очистки сточных

вод фармацевтического завода

 

Схемы водоотводящих сетей зависят от рельефа местности, гидрогеологических факторов, расположения очистных сооружений, концентрации и качества сточных вод, а также технико-экономических факторов.

Принятие схемы водоотведения  целесообразно построить таким  образом, чтобы были учтены: производственный процесс данного предприятия, исходной сырьё, материальные ресурсы. Также необходимо принять во внимание экологические последствия.

Учитывая выше перечисленные условия  принимаем локальную очистку  сточных вод с последующим сбросом очищенной воды в водоём.

Технологическая схема очистки  сточных вод фармацевтического  завода приведена на втором листе  ватмана.

 

 

Сооружения локальной  очистки располагают в непосредственной близости от мест образования сточных вод перед их сбросом в нашем случае в водоём. Сооружения предназначены для максимального изъятия опасных веществ перед сбросом воды в водоём. Концентрация сбрасываемых сточных вод не должна отрицательно влиять на рыбу, водоросли и на окружающую среду вцелом.

Данное предприятие одновременно выпускает синтетические витамины В₁ (тиамин), В₂ (рибофлавин), С (аскорбиновая кислота), Е (токоферол), а также готовые лекарственные средства.

Схема очистки следующая: сточные воды поступают на насосную станцию, в которой расположены решётки, которые вылавливают из воды крупные нерастворимые загрязнения применяют решетки, затем вода идёт на песколовки,где улавливается песок и другие минеральные нерастворимые загрязнения, затем сточные воды усредняются, потом нейтрализуются известковым или карбидным молоком в целях снижения рН, затем сточная вода отстаивается в отстойнике.