Раздел 1. Общая информация о рассматриваемой межотраслевой проблеме

Раздел 1. Общая информация о рассматриваемой межотраслевой проблеме

1.1 Химическая промышленность Российской Федерации (текущее состояние)

1.1.1 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу

В таблице 1.1 представлен общий объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников в Российской Федерации в 2010-2016 гг. По объемам выбросов в атмосферу от стационарных источников первое место занимают обрабатывающие производства - 5777,7 тыс. т/год (в 2016 г. - 33,3 % от общего количества выбросов), причем основным загрязнителем выступает металлургическая промышленность (в 2016 г. 66,2 % выбросов обрабатывающих производств приходилось на металлургическое производство, а на химическое производство - 6,5 %). В атмосферный воздух предприятиями химической промышленности в 2016 г. было выброшено 375,7 тыс. т загрязняющих веществ. Это составило 2,17 % от общего количества загрязняющих веществ, выброшенных в атмосферный воздух от стационарных источников (см. рисунок 1.1). За период 2010-2016 гг. в среднем для отрасли химической промышленности наблюдался рост выброса загрязняющих веществ в атмосферу на 12 %, что связано с увеличением объемов производства. Другой крупный блок источников загрязнения атмосферного воздуха образуют предприятия по добыче полезных ископаемых - 4911,9 тыс. т в 2016 г. (28,3 %). Значительные объемы выбросов в атмосферу характерны для предприятий топливно-энергетического комплекса, связанных с производством, передачей и распределением электроэнергии, а также с транспортированием по трубопроводам газа и продуктов его переработки - 3645,9 тыс. т/год (21,01 %).

Рисунок 1.1 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в 2016 г. (по данным Росстата "Сведения об охране атмосферного воздуха за 2016 г.")

Таблица 1.1 - Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ, отходящих от стационарных источников, по видам экономической деятельности, тыс. т

	2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016
Всего	19 115,6	19 162,3	19 630,3	18 446,5	17 451,9	17 295,7	17 349,3
Обрабатывающие производства	6431,0	6523,1	6406,5	6218,8	5932,4	5968,6	5777,7
из них:
- металлургическое производство и производство готовых металлических изделий	4289,2	4365,4	4262,2	4114,6	3954,0	3994,3	3824,1
- производство кокса и нефтепродуктов	733,3	742,0	753,1	736,5	628,3	609,2	601,2
- химическое производство	334,6	338,2	338,7	335,3	361,6	368,9	375,7
- производство прочих неметаллических минеральных продуктов	418,6	436,7	435,0	425,0	390,0	402,6	354,7
- производство пищевых продуктов, включая напитки, и табака	138,2	147,1	140,1	140,7	142,8	146,0	156,1
- целлюлознобумажное производство; издательская и полиграфическая деятельность	145,1	129,7	128,5	129,6	118,9	114,3	120,1
- обработка древесины и производство изделий из дерева	84,2	82,9	86,9	86,3	89,7	90,1	90,8
- производство транспортных средств и оборудования	93,1	86,0	89,9	85,8	78,8	74,6	75,9
Производство и распределение электроэнергии, газа и воды	4327,2	4071,2	4164,4	3868,7	3761,5	3671,5	3645,9
Добыча полезных ископаемых	5200,3	5616,0	6128,4	5265,9	4943,8	4754,7	4911,9
Транспорт и связь	2426,4	2248,0	2107,3	2219,9	1931,3	1885,4	1846,9
Сельское хозяйство	136,6	141,1	162,5	164,7	185,3	197,3	128,2

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу стационарными источниками загрязнения, их очистка и утилизация в 2016 г. приведены в приложении Б.

На предприятиях химической промышленности в 2016 г. образовалось 2109,3 тыс. т твердых загрязняющих веществ, что составляет 9,9 % от общего количества твердых загрязняющих веществ, отходящих от обрабатывающих производств. 98,3 % твердых загрязняющих веществ уловлено в системах очистки, выбросы твердых загрязняющих веществ в атмосферу от предприятий химической промышленности составили 36,9 тыс. т (7,5 % от выбросов твердых загрязняющих веществ в атмосферу воздух обрабатывающими производствами и 2,1 % от общих выбросов твердых загрязняющих веществ в атмосферу). Объемы выбросов твердых загрязняющих веществ в атмосферу предприятиями химической промышленности сопоставимы с объемами выбросов твердых загрязняющих веществ от сельского хозяйства, охоты и лесного хозяйства (35,4 тыс. т в 2016 г.) или от транспорта и связи (34,4 тыс. т в 2016 г.).

Количество образовавшихся газообразных и жидких загрязняющих веществ в 2016 г. от обрабатывающих производств составило порядка 10 000 тыс. т. Преобладающий объем выбросов газообразных и жидких загрязняющих веществ в атмосферу среди обрабатывающих производств пришелся на металлургическое производство и производство готовых металлических изделий (68,5 % от выбросов обрабатывающих производств). Предприятиями химической промышленности в 2016 г. выброшено 338,9 тыс. т газообразных и жидких загрязняющих веществ (6,4 % - от выбросов обрабатывающих веществ, 2,2 % - от общих выбросов газообразных и жидких загрязняющих веществ в атмосферу).

Диоксида серы предприятиями химической промышленности выброшено в 2016 г. 33,1 тыс. т, что составляет 1,4 % выбросов диоксида серы обрабатывающими производствами и 0,8 % от всех выбросов диоксида серы.

Выбросы оксида углерода в 2016 г. предприятиями химической промышленности составили 162,1 тыс. т (3,3 % от всех выбросов оксида углерода).

Преобладающее количество выбросов оксидов азота (в пересчете на NO₂) в атмосферу стационарными источниками в 2016 г. приходится на производство и распределение энергии, газа и воды (933,026 тыс. т, 51 % от всех выбросов оксидов азота в 2016 г.). Выбросы оксидов азота предприятиями химической промышленности составили 51,1 тыс. т (2,8 % от всех выбросов оксидов азота в 2016 г.). По количеству улавливаемых оксидов азота химическое производство значительно превосходит другие производства, процент улавливаемых оксидов азота на предприятиях по металлургическому производству и производству готовых изделий составил 0,5, при производстве и распределении электроэнергии, газа и воды - 0,2, при производстве древесины и производстве изделий из дерева - 0,4.

Выбросы углеводородов (без учета ЛОС) в атмосферу стационарными источниками загрязнения в 2016 г. составили 3406,1 тыс. т, при этом основное количество выбросов приходится на добычу полезных ископаемых (1477 тыс. т) и транспорт и связь (1192 тыс. т). Предприятиями химической промышленности было выброшено 10,9 тыс. т (0,3 % от общего количества выбросов углеводородов (без учета ЛОС)).

Среди обрабатывающих производств основной объем выбросов ЛОС в 2016 г. приходится на производство кокса и нефтепродуктов (252 тыс. т), предприятиями химической промышленности было выброшено 31 тыс. т ЛОС, что составляет 14,6 % от выбросов ЛОС от обрабатывающих производств и 4,7 % от всех выбросов ЛОС в 2016 г. (см. рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу стационарными источниками загрязнения в 2016 г.

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу предприятиями химической промышленности, их очистка и утилизация приведены в таблице 1.2 и на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу предприятиями химической промышленности
(по данным "Сведения об охране атмосферного воздуха за 2016 г.")

Таблица 1.2 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу предприятиями химической промышленности, их очистка и утилизация в 2016 г.

	Количество загрязняющих веществ, отходящих от стационарных источников загрязнения	В том числе выбрасывается без очистки		Поступает на очистные сооружения	Из них уловлено и обезврежено		Всего выброшено в атмосферный воздух загрязняющих веществ за отчетный год	Уловлено в процентах к количеству загрязняющих веществ	Вклад хим. промыш-ти в объем общих выбросов ЗВ в РФ, %
		Всего	В т.ч. от организованных источников выбросов		Всего	Из них утилизировано
Твердые ЗВ, тыс. т	2109,3	16,4	14,3	2092,9	2072,5	1276,5	36,9	98,3	2,14
Газообразные и жидкие ЗВ, тыс. т	1398,9	308,7	267,8	1090,3	1060,1	415,8	338,9	75,8	2,17
Диоксид серы, тыс. т	41,4	29,1	28,1	12,3	8,3	4,4	33,1	20,0	0,8
Оксид углерода, тыс. т	354,3	153,9	149,8	200,4	192,2	140,7	162,1	54,2	3,3
Оксиды азота (в пересчете на NO2), тыс. т	238,4	43,3	38,6	195,2	187,3	74,8	51,1	78,6	2,79
Углеводороды (без ЛОС), тыс. т	11,6	10,9	6,9	0,71	0,67	0,14	10,9	5,8	0,32
ЛОС, тыс. т	470,9	58,8	34,8	412,1	409,99	22,7	60,9	87,1	4,67
Прочие газообразные и жидкие вещества	282,4	*	*	*	*	*	*	*	12,5

* Брак источника.

1.1.2 Водопользование

В таблице 1.3 представлен общий объем сброса сточных вод в поверхностные водоемы в Российской Федерации в 2010 - 2015 гг. За последние пять лет объем сброса сточных вод сократился на 6 млрд м³ (сбросы сточных вод в 2010 г. составили 49,2 млрд м³, в 2015 г. - 42,9 млрд м³). Самый большой объем сточных вод приходится на производство и распределение электроэнергии, газа и воды - 73,66 % от общей суммы сброса. Объем сброса сточных вод предприятиями химической промышленности составил 0,6 млрд м³ (1,4 % от общей суммы сброса).

Таблица 1.3 - Объем сброса сточных вод в поверхностные водоемы по видам экономической деятельности, млрд м³)

	2010	2011	2012	2013	2014	2015
Всего	49,2	48,1	45,5	42,9	43,9	42,9
из них по видам экономической деятельности:
Производство и распределение электроэнергии, газа и воды	35,7	35,3	33,5	31,5	32,1	31,6
Обрабатывающие производства	4,3	4,2	4,1	3,7	3,6	3,3
из них:
- целлюлозно-бумажное производство; издательская и полиграфическая деятельность	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	0,9
- металлургическое производство и производство готовых металлических изделий	0,9	0,9	0,9	0,9	0,8	0,8
- химическое производство	0,8	0,8	0,7	0,7	0,6	0,6
- производство кокса и нефтепродуктов	0,3	0,3	0,2	0,2	0,2	0,2
- производство транспортных средств и оборудования	0,3	0,3	0,2	0,2	0,1	0,1
- производство пищевых продуктов, включая напитки, и табака	0,1	0,1	0,09	0,09	0,08	0,06
- производство прочих неметаллических минеральных продуктов	0,06	0,06	0,05	0,05	0,06	0,06
- обработка древесины и производство изделий из дерева	0,04	0,03	0,03	0,02	0,03	0,03
Сельское хозяйство, охота и лесное хозяйство	4,2	3,8	3,3	2,9	3,3	3,2
Добыча полезных ископаемых	1,3	1,3	1,4	1,3	1,3	1,3
Транспорт и связь	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2

Объекты, относящиеся к виду деятельности "Обрабатывающие производства" в 2014 г. забрали из водных объектов 4,4 млрд м³, а в 2015 г. - 4,2 млрд м³ воды (в каждом году порядка 6 % от общей величины по стране).

На обрабатывающие производства приходится самый большой объем оборотного и повторно-последовательного водоснабжения среди всех видов экономической деятельности. В 2014 г. соответствующая величина составила 44,4 млрд м³ (почти 33 % от общей суммы по всем отраслям экономики), в 2015 г. - 45,1 млрд м³ (32 %).

Сброс сточных вод от обрабатывающих производств в 2014 г. был на уровне 2,52 млрд м³, в 2015 г. - 2,54 млрд м³. Это равнялось 17 % и почти 18 % от общего сброса данных стоков в Российской Федерации в 2014 и 2015 гг. соответственно (см. таблицу 1.4). Сброс сточных ввод, содержащих загрязняющие вещества, предприятиями химической промышленности составил 0,54 млрд м³, 3,7 % от общего сброса данных стоков в 2015 г. (рисунке 1.4).

Таблица 1.4 - Сброс сточных вод в поверхностные водные объекты, млрд м³

	2012	2013	2014	2015
Всего	15,68	15,19	14,77	14,42
из них по видам экономической деятельности:
Производство и распределение электроэнергии, газа и воды	8,73	8,41	8,31	8,03
Обрабатывающие производства	2,88	2,71	2,52	2,54
из них:
- целлюлозно-бумажное производство; издательская и полиграфическая деятельность	0,91	0,91	0,86	0,83
- металлургическое производство и производство готовых металлических изделий	0,79	0,73	0,66	0,73
- химическое производство	0,65	0,60	0,54	0,54
- производство кокса и нефтепродуктов	0,14	0,11	0,10	0,11
- производство транспортных средств и оборудования	0,11	0,09	0,08	0,078
- производство пищевых продуктов, включая напитки, и табака	0,053	0,052	0,051	0,040
- производство прочих неметаллических минеральных продуктов	0,042	0,042	0,045	0,048
- обработка древесины и производство изделий из дерева	0,020	0,015	0,022	0,023
Транспорт и связь	0,033	0,031	0,031	0,031
Предоставление прочих коммунальных, социальных и персональных услуг	1,85	1,865	1,75	1,72
Добыча полезных ископаемых	0,93	0,85	0,81	0,84
Сельское хозяйство, охота и лесное хозяйство	0,85	0,82	0,78	0,77

Рисунок 1.4 - Сброс сточных вод в поверхностные водные объекты в 2015 г.
(по данным Росстат "Охрана окружающей среды")

Сброс сточных вод по объектам, занимающимся производством и распределением электроэнергии, газа и воды, в 2014 и 2015 г. составлял соответственно 8,31 и 8,03 млрд м³, или 56 % от общей величины по России в целом в каждом году.

Предприятия химической промышленности характеризуются значительным вводом в действие водоохранных объектов, особенно по водооборотным системам.

По вводу систем оборотного водоснабжения в 2013 г. основные мощности пришлись на предприятия химической промышленности (69 % от общего итога), в 2014 г. отраслевыми лидерами по вводу оборотных систем были предприятия химической промышленности и металлургические предприятия (по 26 % от суммарного объема вводов по стране). В 2015 г. предприятиями химической промышленности введено 63 % от общероссийской величины ввода оборотных систем, металлургическими предприятиями - 17 %.

Сброс основных загрязняющих веществ со сточными водами в водные объекты в 2015 г. приведен в таблице 1.5.

Таблица 1.5 - Сброс основных загрязняющих веществ со сточными водами в водные объекты в 2015 г.

	Сульфаты, тыс. т	Хлориды, тыс. т	Азот общий, т	Нитрат-анион (NO3), тыс. т	Жиры/ масла (природного происхождения), т	Фенол, т
Всего	1855,4	5570,2	25 496,0	421,2	2050,0	16,1
из них по видам экономической деятельности:
Производство и распределение электроэнергии, газа и воды	1187,7	3886,0	11 589,4	320,5	1901,6	5,9
Обрабатывающие производства	318,2	904,0	1077,0	36,8	29,9	8,3
из них:
- целлюлозно-бумажное производство; издательская и полиграфическая деятельность	78,9	102,2	125,7	2,6	0,1	5,7
- химическое производство	83,0	701,0	597,6	18,9	0,4	1,1
- производство транспортных средств и оборудования	4,0	3,1	34,3	0,5	0,6	0,0
- производство прочих неметаллических минеральных продуктов	9,7	4,8	8,1	0,1	0,2	0,0
- производство пищевых продуктов, включая напитки, и табака	3,4	5,4	20,4	0,3	7,0	0,0
- производство кокса и нефтепродуктов	17,7	16,2	127,0	5,2	0,0	0,7
- обработка древесины и производство изделий из дерева	0,5	0,5	13,6	0,1	3,7	0,1
- металлургическое производство и производство готовых металлических изделий	109,1	56,1	47,6	7,8	11,5	0,5
Предоставление прочих коммунальных, социальных и персональных услуг	145,1	334,8	12 144,1	42,8	85,9	1,1
Добыча полезных ископаемых	126,9	364,6	59,5	13,3	0,9	0,4
Сельское хозяйство, охота и лесное хозяйство	34,3	16,6	365,0	0,8	10,2	0,0
Транспорт и связь	11,8	3,5	77,1	0,4	1,5	0,1

1.2 Воздействие на окружающую среду

1.2.1 Отходящие газы

Выбросы в атмосферу, образующиеся при производстве химической продукции, подразделяются на организованные и неорганизованные. Организованные выбросы в атмосферу, как правило, образуются после обработки отходящих газов при производстве химической продукции. Уменьшение или предотвращение неорганизованных выбросов в атмосферу обеспечивают путем создания систем вентиляции и аспирации, что позволяет предотвратить не только загрязнение атмосферного воздуха, но и вернуть сырьевые продуктовые компоненты в производство.

Выбросы в атмосферу от крупнотоннажных производств неорганических веществ (аммиака, карбамида, неорганических кислот, удобрений и смежных с ними производств) включают в себя:

1) организованные выбросы в атмосферу:

а) выбросы в атмосферу, образующиеся непосредственно в технологическом процессе, например отходящие газы от стадий сушки или прокалки или газы от аспирации технологического оборудования, газы от регенерации катализаторов, отходящие газы от продувки или подогрева оборудования;

б) отходящие газы от вентиляции складов, хранилищ и обработки сырья, полупродуктов и готовых продуктов, общей вентиляции производственных помещений;

в) отходящие газы от энергогенерирующих установок, сопровождающих химические производства;

2) неорганизованные выбросы в атмосферу:

а) выбросы в атмосферу, образующиеся непосредственно в технологическом процессе, осуществляемые с большой поверхности или из открытого оборудования;

б) выбросы в атмосферу от неплотностей оборудования, которые технически не могут быть локализованы/захвачены для дальнейшей очистки.

Особенностью крупнотоннажных производств химической промышленности являются относительно большой объем выбросов в атмосферу.

Каждое производство конкретного вида продукции имеет свой характерный состав отходящих газов, что наряду с применением общепринятых способов очистки порождает необходимость в индивидуальном подходе при выборе метода (или комбинации методов) и оборудования для их очистки.

Производства неорганической химии

Производства аммиака, азотной кислоты, карбамида и аммиачной селитры могут характеризоваться выбросами в атмосферу, содержащими азотсодержащие соединения NH₃, NO_x.

При производстве серной кислоты газовые выбросы в атмосферу могут содержать SO₂, SO₃, туман серной кислоты.

Для производств экстракционной фосфорной кислоты методом сернокислотного разложения и при получении азотно-фосфорнокислого раствора при разложении природных фосфатов азотной кислотой в выбросах в атмосферу характерно наличие газообразных фторидов (SiF₄, HF).

Производства сложных удобрений на основе переработки экстракционной фосфорной кислоты и на основе переработки азотно-фосфорнокислого раствора характеризуются выбросом в атмосферу аммиака, газообразных фторидов (NO_x).

В производстве соляной кислоты отходящие газы подвергают очистке от не поглощенного в абсорбере хлористого водорода.

В выбросах в атмосферу производств хлора электролизным методом может содержаться хлор, который выделяют из смеси (хлорид натрия и соляная кислота) в виде товарного продукта методом сжижения.

В производстве хлорной извести в выбросах в атмосферу также может содержаться свободный хлор.

Выбросы в атмосферу производств минеральных удобрений (комплексных удобрений, аммиачной селитры, карбамида, хлористого калия и др.), алюминия фтористого, а также технических, кормовых и пищевых фосфатов могут содержать твердые взвешенные частицы.

Химическая промышленность в целом потребляет относительно большое количество энергии, получаемой обычно за счет сжигания органического топлива с выбросами загрязнений, характерных для энергетической промышленности. Данные выбросы нельзя считать показателями, корректно определяющими уровень развития технологий в химической промышленности, так как они зачастую зависят от используемого сырья и вида топлива и определяют в большей степени технику и технологию генерации энергии (электрической или тепловой), что не является предметом настоящего справочника НДТ.

На предприятиях отрасли химической промышленности могут вырабатываться значительные количества диоксида углерода, при этом предприятия, представляющие собой производственные комплексы, частично используют образующийся CO₂ в качестве исходного сырья (например, для синтеза карбамида и затем меламина), что позволяет уменьшить выбросы в атмосферу диоксида углерода.

Производства органической химии

Выбросы в атмосферу от производств продуктов органической химии, таких как метанол, меламин, ацетилен, винилацетат, метилацетат, поливиниловый спирт, уксусная кислота и других, могут содержать остаточные содержания продуктов или сырьевых компонентов (например, выбросы от установок получения меламина содержат NH₃ и взвешенные вещества меламин и карбамид). Очистка отходящих газов от конденсируемых примесей осуществляется методом конденсации, от взвешенных веществ - при помощи методов газовой фильтрации, от растворимых газов - методом абсорбции.

Выбросы в атмосферу, образующиеся при производстве технического углерода, могут содержать взвешенные вещества (например, сажу).

Выбросы в атмосферу от производства каучуков содержат преимущественно мономеры, углеводороды, входящие в состав растворителя (для процессов растворной полимеризации), пыль полимерную, а также оксид углерода, диоксиды азота.

Производство синтетических моющих средств. Основное количество синтетических моющих средств получают методом распылительной сушки. При этом образуются отработанный теплоноситель, воздух из эрлифта, воздух из аспирационных систем, отсасываемый от узлов пыления при транспортировании и переработке исходных материалов и готового продукта.

Производство лакокрасочных материалов и их компонентов (например, пигментов, наполнителей, пленкообразующих, растворителей, пластификаторов, отвердителей и т.д.) сопровождается образованием значительного количества выбросов в атмосферу, которые могут содержать органические растворители, пыль пигментов, водорастворимые сульфаты.

В ИТС 22-2016 "Очистка выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух при производстве продукции (товаров), а также при проведении работ и оказании услуг на крупных предприятиях" приведены основные способы очистки выбросов. Специфические способы очистки газовых выбросов в атмосферу рассматриваются в отраслевых справочниках. В данном справочнике НДТ рассмотрены способы, являющиеся общими для химической промышленности.

1.2.2 Сточные воды

Как правило, химические предприятия имеют интегрированную систему водоснабжения и водоотведения, при этом сточные воды, содержащие загрязненные вещества, могут собираться и/или усредняться в единый поток (или несколько потоков). При необходимости их либо подвергают обработке с последующим использованием, либо очистке перед сбросом в водный объект, либо передают на очистку в специализированную организацию. Возможны другие методы обращения со сточными водами.

Основное количество загрязненных вод при производстве химической продукции не образуется непосредственно из реакции химического синтеза, за исключением случаев, когда вода получается в результате химической реакции. Вода используется как для осуществления физико-химических и физико-механических процессов при получении продукции, так и при проведении вспомогательных операций и технологических процессов. Аналогичным образом можно классифицировать источники образования сточных вод, содержащих загрязненные вещества:

1) прямое образование сточных вод:

а) маточные растворы;

б) промывные воды от очистки (промывки) продукции;

в) паровые конденсаты (соковый пар);

г) закалочные жидкости;

д) воды от промывки/очистки отходящих газов;

2) косвенное образование сточных вод:

а) промывные воды от очистки оборудования;

б) воды от создания вакуума в вакуумных системах;

в) воды от процессов водоподготовки (концентраты, регенерация систем по получению умягченной и обессоленной воды);

г) продувки котлов и охлаждающих водооборотных циклов;

д) хозяйственные, поливомоечные воды (включая воды от уборки производственных помещений);

е) дренажные воды с территорий предприятий.

Достаточно большое количество воды используется для вспомогательных технологических операций, образуя потоки воды с низким уровнем загрязнения (условно чистые воды). К ним относятся:

- воды от генерации вакуума;

- воды от абсорбционной очистки отходящих и аспирационных газов;

- воды из охлаждающих систем, например охлаждения насосов.

Данные потоки могут использоваться повторно в технологических процессах напрямую без очистки или проходя дополнительную очистку.

Состав сточных вод является характерным для каждого производства конкретной продукции. Вышеуказанное приводит к необходимости применения (кроме общих принципов) индивидуального подхода при выборе метода и оборудования для обработки/очистки сточных вод или их использования.

В ИТС 8-2015 "Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях" сформулированы основные принципы обращения со сточными водами и их очистки. Специфические способы обращения со сточными водами должны быть рассмотрены в отраслевых справочниках. В данном справочнике НДТ рассмотрены способы, являющиеся общими для химической промышленности.

Производства неорганической химии

Сточные воды от установок аммиака, азотной кислоты, азотсодержащих удобрений (аммиачная селитра, карбамид и др.) характеризуются содержанием иона аммония (NH₄⁺), нитрат-иона (NO₃^-) и нитрит-иона (NO₂^-).

При производстве серной кислоты характерным является наличие в сточных водах сульфат-иона (SO₄^2-).

Сточные воды от производства экстракционной фосфорной кислоты, фосфорсодержащих минеральных удобрений, технических, кормовых и пищевых фосфатов содержат фосфат-ион (PO^4-) и фторид-ион (F^-).

Производство хлористого калия сопровождается образованием сточных вод, содержащих хлорид-ион (Cl^-).

Сточные воды от производств алюминия фтористого и фтористых соединений содержат фторид-ион (F^-).

Для подавляющего большинства производств химической промышленности характерно наличие в сточных водах взвешенных веществ.

Производства органической химии

Сточные воды, содержащие загрязняющие вещества, могут образовываться на производствах основного органического и нефтехимического синтеза: производство акрилонитрила, синтетических жирных кислот, бутадиена, изопрена, фенола и ацетона, производство искусственных волокон, синтетических полимеров и пластмасс, минеральных пигментов; производство масляных и водоэмульсионных красок, капролактама; производство метанола, поверхностно-активных веществ (ПАВ), горного воска и др.

Способы снижения образования сточных вод приведены ниже:

- снижение образования сточных вод за счет вторичного использования в производственных процессах, организации и/или модернизации водооборотных циклов (в частности внедрение бессточных систем);

- использование локальных очистных сооружений с последующим использованием очищенных вод в производственных процессах;

- удаление в изолированные водовмещающие пласты горных пород.

Особенностями крупнотоннажных производств химической промышленности являются большие объемы образующихся сточных вод, содержащих загрязняющие вещества, и объединение их потоков до и (или) после соответствующей очистки. Последнее порождает затруднение в определении количественной и качественной составляющих производства (установки) по производству конкретного продукта в суммарном потоке вод при рассмотрении комплексного производства (предприятия).

1.2.3 Отходы

При очистке сточных вод и отходящих газов от загрязняющих веществ возможно образование отходов, вид и возможность использования которых зависит, в том числе, от применяемых технологических решений по водо- и газоочистке.

При получении экстракционной фосфорной кислоты при очистке отходящих газов от фтористых неорганических соединений (SiF₄, HF) образуются растворы кремнефтористоводородной кислоты (H₂SiF₆), утилизация которых зависит главным образом от спроса на продукты их переработки. Избыточное количество растворов кремнефтористоводородной кислоты направляется на нейтрализацию Ca-содержащими компонентами, в результате которой образуются смесь нерастворимых кремнегеля и фторида кальция. Вода после очистки используется в технологическом процессе.

Очистка сточных вод от сульфат-иона посредством нейтрализации известковым молоком приводит к образованию сульфата кальция, использование которого зависит от присутствия в нем примесных компонентов.

В процессе химической водоочистки стоков, содержащих фосфат-ион, образуются фосфатсодержащие осадки, которые могут быть использованы при производстве экстракционной фосфорной кислоты и фосфорсодержащих удобрений.

Сточные воды, содержащие биоразлагаемые компоненты, обычно подвергаются биохимическим методам очистки. В результате очистки в качестве отхода может образоваться избыточный активный ил.

1.3 Системы экологического менеджмента при обращении со сточными водами и отходящими газами

Система экологического менеджмента (СЭМ) является частью единой системы менеджмента компании. В СЭМ отражается организационная структура, ответственность, методы, процедуры, процессы и ресурсы для развития, способы достижения, обратная связь и мониторинг текущей ситуации. По отношению к области применения настоящего справочника СЭМ может устанавливать правила для следующих процессов: поиск решений, планирование, оценка, проектирование, строительство, операционное управление производством. СЭМ, в частности, помогает при:

а) определении возможного воздействия на окружающую среду при планировании новых производств или реконструкции существующих;

б) выборе решений по использованию (замене) того или иного вида сырья;

в) выборе решений по планируемым производственным процессам;

г) выборе решения по внедрению процессно-интегрированных технологий;

д) выборе решения о способах производства;

е) выборе решения о способах обработки и контроля сточных вод/отходящих газов;

ж) выборе решения по созданию необходимой инфраструктуры или по изменению существующей инфраструктуры;

з) оценке перекрестных эффектов на разных стадиях производства;

и) выборе решения по предотвращению/снижению неорганизованных выбросов в атмосферу.

Как видно из приведенных выше примеров, основная цель СЭМ - это помощь в формировании пути принятия решений из существующих возможных вариантов в каждой конкретной ситуации. Решения, безусловно, должны приниматься с учетом экономической целесообразности и конкурентноспособности. Система экологического менеджмента должна помогать в формировании ответа на вопрос о том, как проводить операционное управление комплексным химическим производством, снабжением его ресурсами, удалением или утилизацией его отходов, сточных вод, сокращения выбросов в атмосферу для снижения общего воздействия на окружающую среду с наибольшей экономической эффективностью и без потерь в качестве продукции?".

1.4 Методы обработки (обращения). Общие принципы

В химической промышленности эмиссии формируются от совершенно различных источников и представляют собой совершенно различные композиции химического и физического воздействия на окружающую среду. Для снижения эмиссий следует использовать комплексный подход, основанный на формировании решений в рамках системы менеджмента, существующей в компании, осуществляющей операционное управление производством химической продукции. В качестве мероприятий по снижению эмиссий могут выступать организационно-управленческие и технические (процессно-интегрированные решения и методы обработки на "конце трубы").

1.4.1 Процессно-интегрированный метод

Процессно-интегрированный метод является оптимальным с точки зрения его использования в части снижения эмиссий как для вновь строящихся установок, так и для уже действующих. Они призваны уменьшать или полностью предотвращать образование технологических потоков, которые не могут быть использованы в данном технологическом процессе до момента их удаления. Использование этих методов позволяет в целом повышать экономическую эффективность производства.

Распространенные виды применений процессно-интегрированного метода (возможные физические, химические, биологические и инженерные способы) приведены ниже:

- разработка новых способов синтеза;

- использование более чистых или просто других видов сырья и материалов;

- использование более чистых или эффективных видов топлива;

- оптимизация стадий процесса;

- усовершенствование методов контроля;

- применение более эффективных катализаторов и/или растворителей;

- рециклинг или повторное использование вспомогательных потоков (промывных вод, инертных газов, растворителей, отработанных катализаторов);

- использование остатков в качестве сырья для других производственных процессов;

- использование остатков в качестве источника генерации энергии.

Для химической промышленности не все описанные выше применения являются обоснованными в силу присущих данной отрасли особенностей, связанных с крупнотоннажностью некоторых продуктов и комплексностью производств. Например, разработка новых способов синтеза не всегда является экономически оправданным мероприятием, а переход на более чистые виды сырья или просто другие виды сырья зачастую невозможны в связи с тем, что зачастую являются экономически нецелесообразными.

1.4.2 Методы "на конце трубы"

В силу того что применением процессно-интегрированного метода не всегда возможно достичь нормативов допустимого воздействия на окружающую среду, в том числе образования сточных вод, содержащих загрязняющие вещества, газообразных выделений и отходящих газов, применяется метод очистки "на конце трубы". Данный метод позволяет выделить из отходящего потока загрязняющие вещества, после чего становится возможным его использование в технологическом процессе или соблюдаются нормативы допустимого воздействия на окружающую среду.

Очистка отходящих газов

Очистка отходящих газов в химической промышленности в первую очередь связана со снижением содержания в них взвешенных частиц (пылей, аэрозолей) и газообразных компонентов.

Как правило, очистку отходящих газов проводят в непосредственной близости от источника образования. Потоки отходящих газов с различными характеристиками редко подвергают очистке в централизованной системе.

Известные и доступные способы очистки подробно приведены в общедоступных литературных источниках. Также как и в случае со сточными водами общеизвестные методы не всегда экономически обоснованы. Обоснованность применения того или иного метода очистки зависит от наличия загрязняющих веществ, их количества, постоянства состава и расхода.

Очистка сточных вод, содержащих загрязняющие вещества

Предприятия химической отрасли прибегают к использованию метода обработки сточных вод, содержащих загрязняющие вещества, "на конце трубы" для снижения количества сточных вод, загрязняющих веществ, содержащихся в них, и извлечения полезных компонентов. Этот метод охватывает как предобработку рядом с источником образования, так и конечную очистку собранных вод перед их сбросом в водный объект. Основные возможные способы очистки сточных вод приведены в различных общедоступных источниках, в частности в информационно-технических справочниках по наилучшим доступным технологиям РФ, и применительно к химической промышленности рассмотрены в разделе 2 настоящего справочника НДТ.

На химических предприятиях существует, как правило, система сбора и обработки различных вод. Существует несколько подходов к их обработке со своими преимуществами и недостатками, зависящими от ситуации, в том числе включающие:

- децентрализованные системы водоотведения, обрабатывающие сточные воды у источника их образования и направляющие отходящий поток в водные объекты;

- системы, подобные централизованным системам водоотведения, предполагающие наличие на площадке централизованной установки сбора и очистки (зачастую такие системы принимают стоки от соседних предприятий и/или муниципальные стоки от городских поселений);

- централизованные системы водоотведения с установленными выше по течению установками предварительной обработки потока у источника или объединенных потоков (аналогично предыдущему пункту, могут принимать стоки от субабонентов);

- системы с передачей вод на доочистку на централизованные, в том числе муниципальные, очистные сооружения;

- системы с предварительной локальной очисткой вод с последующей передачей на доочистку на централизованные, в том числе муниципальные, очистные сооружения.

Преимущества децентрализованных систем обработки сточных вод и систем с предварительной обработкой локальной очисткой непосредственно на источнике образования:

- оператор производственной установки показывает более ответственную позицию по отношению к эффективности очистки, когда он непосредственно отвечает за качество сбрасываемых вод;

- сток не разбавляется другими стоками и веществами и позволяет обрабатывать концентрированные потоки, к примеру делает экономически целесообразным извлечение ценных сырьевых и продуктовых компонентов физико-химическими методами или же упрощает удаление загрязнений. Более того при высокой степени извлечения загрязнений может появиться возможность повторного использования воды на этой или же другой установке, что не только снижает нагрузку на водные объекты в части сброса сточных вод, но и снижает объемы забора исходной воды, таким образом эффект от внедрения таких мероприятий усиливается многократно;

- снижение риска неконтролируемого загрязнения сточных вод высокими концентрациями загрязнителей при отклонениях от технологических режимов;

- большая гибкость при необходимости расширения производства или большая оперативность по отношению к изменяющимся условиям;

- системы для обработки сточных вод, находящиеся у источника проектируются непосредственно под параметры стока и благодаря этому часто показывают более высокие эксплуатационные качества, чем стандартные методы;

- исключается дополнительное разбавление потоков сточных вод, за счет чего увеличивается эффективность обработки.

Преимущества централизованных систем обработки вод:

- наличие синергетического эффекта при переработке смеси сточных вод, содержащих биоразлагаемые компоненты, с учетом того, что потоки сточных вод содержат только биоразлагаемые компоненты или загрязняющие вещества, не снижающие степень очистки;

- наличие положительных эффектов от смешения потоков, таких как корректировка температуры, pH среды и выравнивание солесодержания;

- более эффективное использование химикатов (т.е. биогенных элементов) и оборудования и, следовательно, снижение соответствующих операционных затрат;

- возможно возникновение дополнительных эффектов очистки при совместной очистке промышленных и муниципальных стоков, выражающиеся в эффекте сорбирования и "обезвреживания" вредных компонентов на активном иле в процессе биологической очистке, к примеру, согласно ИТС 10 такая очистка способствует значительному снижению в очищенных стоках ионов тяжелых металлов.

Необходимо отметить, что не все известные и применяемые способы очистки имеют экономически обоснованное применение. Обоснованность применения того или иного метода зависит от состава примесей, их количества, постоянства состава, расхода и физических параметров.

1.4.3 Термические методы очистки сточных вод

Сточные воды химических предприятий, содержащие различные (включая различные загрязняющие вещества) минеральные соли, а также органические вещества, могут обрабатываться термическими методами: концентрированием сточных вод с последующим выделением растворенных веществ в виде твердых солей, окислением органических веществ в присутствии катализатора при атмосферном и повышенном давлении, жидкофазным окислением органических веществ, огневым обезвреживанием. Выбор метода обработки зависит от состава, концентрации и объема сточных вод, их коррозийной активности, требуемой степени очистки, а так же экономической целесообразности и природоохранной эффективности рассматриваемого метода.

1.4.4 Бессточные схемы производства

При использовании совокупности указанных выше методов можно добиться отсутствия сточных вод, сбрасываемых с площадки предприятия на централизованные системы очистки либо непосредственно в водные объекты. Формирование бессточной схемы водоснабжения и водоотведения - комплексная и достаточно сложная задача. В частности, имеются граничные условия по климатическим, гидрологическим и другим условиям местности, в которых эксплуатируется технология/комплекс технологических процессов, связанных с образованием сточных вод, содержащих загрязняющие вещества, по возможности использования оборотных, а так же повторных систем/циклов, вод с повышенным солесодержанием, технической возможности утилизации концентрированных растворов или отходов, образующихся в результате промежуточной обработки воды перед ее вторичным использованием.

Рассматривая практически все способы очистки сточных вод и анализируя способы создания бессточных схем на предприятиях химической промышленности следует указать на ряд общих недостатков:

- многие способы очистки сточных вод предполагают перевод растворенных примесей в малорастворимые соединения и выделение последних путем седиментации, фильтрации, центрифугирования или флотации, при этом неизбежно образуются отходы, которые необходимо утилизировать или размещать на объектах размещения;

- создание бессточных схем сопряжено с необходимостью создания полей испарения либо внедрение энергоемких процессов (в том числе связанных с сжиганием топлива), предполагающих высокие испарения, что в свою очередь сопряжено с сопутствующими проблемами очистки так называемых "вторичных выбросов", а также связанные с эксплуатацией выпарных и пылегазоочистных систем;

- и первое и второе так или иначе связано с выведением относительно больших площадей под создание полей испарения или под размещение отходов.

1.4.5 Обработка вод с использованием метода закачки с целью изоляции в глубоких пластах-коллекторах

Одним из эффективных методов, предотвращающих негативное воздействие сточных вод на окружающую среду, в том числе поверхностные и подземные водные объекты является метод, при котором воды нагнетаются путем закачки в изолированные пласты горных пород.

Целью подземной изоляции является удаление использованных вод из среды непосредственного обитания человека, надежная неограниченная во времени изоляция их в недрах, предотвращающая поступления компонентов сточных вод в зону активного водообмена и биологические цепочки.

Воды с высокой минерализацией практически не подвергаются биологической очистке. Утилизация и обезвреживание таких сточных вод высокозатратна, химическое осаждение, как правило, приводит к образованию большого количества отходов при этом стоимость утилизации или обезвреживания может превышать стоимость производимой целевой продукции. Сброс таких сточных вод в водные объекты требует значительного разбавления, т.е. нерационального использования исходных - природных вод и может привести к засолению, деградации и выводу из хозяйственного оборота значительных территорий. Поэтому изоляция в глубоких коллекторах является безусловной альтернативой накоплению сточных вод или много тоннажных продуктов их переработки на поверхности земли или сбросу их в водные объекты и, таким образом, имеет природоохранную направленность.

Рассматриваемый метод предусматривает реализацию системы обеспечения экологической безопасности включающей три основные мероприятия: обоснование выбора геологической структуры, техническое соответствие участка недр требованиям локализации стоков и их изоляции, создание эффективной системы мониторинга геологической среды в периоды жизненного цикла использования глубинной изоляции.

Мировой опыт и результаты практического применения рассматриваемого метода (с начала 20-х годов 20-го века) подтверждают вывод о том, что технологии глубинной изоляции являются для определенного состава вод единственным прогрессивным, природоохранным и экономически целесообразным методом.

Рассматриваемый метод успешно реализуется в Российской Федерации при производстве соды, каустика, добыче и переработке солей (хлоридов калия, натрия, магний и д.р.), для сточных вод, образующихся в процессе восстановления катионитов и анионитов при деионизации воды, а так же является эффективным методом обработки сточных вод, содержащих устойчивые к биологической деградации органические вещества (к примеру, солесодержащие сточные воды с незначительным содержанием фенолов) различной природы, может быть экономически не выгодно концентрировать, испарять, подвергать абсорбционным методам, а каталитическим и другим методам (деструкции могут мешать содержащиеся в сточных водах минеральные вещества и взвеси).

Эффективность метода в основном определяется за счет снижения капитальных и текущих затрат по сравнению с альтернативными методами очистки и утилизации сточных вод и отходов. При этом также необходимо учесть практически полное исключение возникновения риска загрязнения окружающей среды и, как следствие, снижение возможных затрат на устранение последствий загрязнения от возникновения ситуаций, связанных с нарушениями технологических режимов на очистных установках, и от аварий.

Для каждого отдельного объекта такой расчет будет уникален, в виду уникальности и неоднородности геологических условий на различных территориях. В тоже время строительство одиночных скважин, как эксплуатационных, так и наблюдательных, а также стоимость возведения объектов инфраструктуры может быть достаточно точно рассчитана на основании экспертных оценок.

Рассматриваемый метод осуществляется в соответствии с требованиями нормативно-правовых актов Российской Федерации, при наличии соответствующей лицензии на вид деятельности и право пользование недрами. При этом отсутствие негативного воздействия на окружающую среду должно подтверждаться результатами мониторинга.

Возможность отнесения метода закачки стоков к области НДТ, равно как и безопасность применения метода, обеспечивается при выполнении следующих условий:

- надлежащий выбор пласта - коллектора (геологической структуры участка недр);

- соответствие технических решений требованиям локализации сточных вод и их надежной изоляции от биосферы;

- наличие эффективной системы мониторинга недр в периоды жизненного цикла объекта.

Для выполнения этих условий предусматривается целый комплекс научно обоснованных мероприятий как на стадии проектирования объектов изоляции сточных вод в глубоких пластах-коллекторах, так и на стадии их строительства и последующей эксплуатации. Сущность указанных мероприятий представлена в таблице 1.6.

Таблица 1.6 - Основные аспекты системы обеспечения экологической безопасности, рационального использования и охраны недр

Условия обеспечения экологической безопасности, рационального использования и охраны недр	Мероприятия по выполнению условий
Проектно обоснованный выбор пласта - коллектора (геологической структуры участка недр)	Выбор пласта-коллектора, обеспечивающего приём заданного расхода, количества и состава сточных вод, при наличии надёжной естественной гидродинамической изоляции пласта-коллектора, предотвращающего поступление компонентов сточных вод в зону активного водообмена и биологические цепочки.
Соответствие технических решений и прогнозов эксплуатации требованиям безопасности, рационального использования и охраны недр	Выбор технических и конструкционных решений системы нагнетания объекта (поступление и локализация сточных вод в выбранном пласте-коллекторе), обеспечивающих безопасное, рациональное использование и предотвращение загрязнения недр при проведении работ, связанных с пользованием недрами, при сбросе сточных вод. Экспертно подтвержденные положительные результаты регулярной оценки (обоснования) эксплуатации объекта.
Наличие эффективной системы мониторинга геологической среды	Создание проектнообоснованной сети наблюдательных скважин. Разработка и утверждение программы мониторинга состояния недр. Проведение гидрогеологического, гидрохимического, геофизического и других видов контроля в объеме и в соответствии с программой мониторинга. Осуществление контроля технического состояния объекта. Анализ и представление информации о результатах мониторинга в органы государственной власти.