Politechnika Wrocławska
Wydział Górniczy
Projekt nr 3 .
Ocena oddziaływania garbarni na środowisko .
1. Podstawę wykonania oceny oddziaływania garbarni „Skóry do mnie” na środowisko stanowi :
zlecenie dr Mikłaszewskiego z dnia 12.12.1996 roku dla studenta wydziału górniczego Marka Kaśków .
ze względu na życzenie społeczeństwa oraz zlecenie burmistrza Świdnicy i wójtów gmin na których terenie jest planowana budowa garbarni „Skóry do mnie” , na koszt inwestora .
2. Zakres oceny .
Ocena została opracowana w oparciu o :
Zarządzenie Ministra Ochrony Środowiska Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z dnia 23.04.1990 w sprawie inwestycji szczególnie szkodliwych dla środowiska i zdrowia ludzi oraz warunków jakim powinna odpowiadać sporządzona przez rzeczoznawcę ocena oddziaływania inwestycji i obiektów budowlanych na środowisko (M.P.nr16 z dnia 30.04.90 poz.126)
Ocena zawiera
szkic terenowy lokalizacji garbarni „Skóry do mnie”
charakterystykę obecnego stanu środowiska na obszarze przyszłego oddziaływania garbarni „Skóry do mnie”
ocenę obiektu w zakresie emisji zanieczyszczeń i szkodliwego oddziaływania na środowisko
określenie sposobu zminimalizownia ujemnego wpływu garbarni „Skóry do mnie” na środowisko
określenie udziału garbarni „Skóry do mnie” w zmianach środowiska naturalnego oraz prognoza zmian stanu środowiska związanych z działalnością garbarni
wpływ garbarni „Skóry do mnie” na wodę
wpływ garbarni „Skóry do mnie” na glebę
wpływ garbarni „Skóry do mnie” na powietrze
3. Charakterystyka Fizyczno-Geograficzna obszaru umiejscowienia garbarni „Skóry do mnie”.
Garbarnia „Skóry do mnie” leży :
Wariant 1 - wieś Panków koło Świdnicy, leżąca na Równinie Świdnickiej nad rzeką Bystrzycą, okolona lasami iglastymi od strony północno-wschodniej i lasami mieszanymi od strony południowo-zachodniej . Teren równisty w granicach 200-230 m n.p.m.. Posiada zabytkowy park. Obszar wolny od przemysłu. Brak oczyszczalni ścieków.
Wariant 2 - wieś Domanice leżąca nad Bystrzycą, dookoła otoczona lasami iglastymi i mieszanymi. Obszar wolny od przemysłu. Brak oczyszczalni ścieków. Położone na Równinie Świdnickiej. Teren atrakcyjny pod względem turystyki pieszej .
Wariant 3 - północne obrzeże Świdnicy teren słabo zaludniony, leżący nad Bystrzycą, możliwość podłączenia do miejskiej oczyszczalni ścieków. Teren silnie uprzemysłowiony (cukrownia, fabryka obuwia skórzanego, elektrownia) , brak parków, lasów , bardzo mało zieleni.
4. Cel i potrzeba inwestycji .
budowa garbarni „Skóry do mnie” uzgodniona została z wójtami na terenach w wariantach 1 i 2 , w wariancie 3 z burmistrzem oraz z władzami wojewódzkimi. Przeprowadzono sądaż wśród ludności zainteresowanej (uzyskano aprobatę pod warunkiem małej szkodliwości w oddziaływaniu na środowisko).
w każdym z trzech położeń garbarnia zlokalizowana w sąsiedztwie dużej ilości gospodarstw rolno-hodowlanej i przedsiębiorstw zajmujących się hodowlą
w każdym z proponowanych wariantów budowy garbarni, jest ona połączona jest z ubojnią i masarnią (zwiększa jej przydatność)
w wariancie 1 i 2 garbarnia, jest wyposażona we własną kotłownię węglową (niezależność), istnieje możliwość podłączenia się przez okoliczne gospodarstwa rolne i uzyskanie CW, ZW, CO.
położenie garbarni w pobliżu Świdnicy, a w wariancie 3 w samym mieście Świdnica, gdzie jest bardzo dobrze rozwinięty przemysł skórzany (produkcja odzieży, obuwia oraz galanterii skórzanej)
Przydatność inwestycji dla społeczeństwa.
stworzenie około 250 miejsc pracy w samym zakładzie
stworzenie około 120 miejsc pracy przy budowie zakładu
skup zwierząt od okolicznych producentów
dostawa skór dla przedsiębiorstw produkujących wyroby skórzane
w późniejszym czasie możliwość pomocy dla rolników (finansowa i dydaktyczna-uzyskanie mniejszym kosztem dobrego mięsa i skóry)
podpisywanie kontraktów z producentami na dostawę zwierząt, zaliczki, pożyczki itp.
5. Cechy i parametry inwestycji istotne ze względu na oddziaływanie jej na środowisko .
powierzchnia garbarni 20 ha
w wariantach 1 i 2 własna kotłownia węglowa
wraz z garbarnią wybudowanie ubojni i masarni
we wszystkich wariantach własna oczyszczalnia ścieków mechaniczna (krata i osadnik) oraz chemiczna, natomiast w wariancie 3 po oczyszczeniu we własnej oczyszczalni podłączenie się jeszcze do miejskiego systemu oczyszczania
położenie blisko rzeki by ułatwić pobór i zrzut już wykorzystanej wody
6. Założenia .
garbarnia chromowa
obrana oczyszczalnia ścieków : w wariancie 1 i 2 mechaniczna (krata i osadnik) i chemiczna oczyszczalnia ścieków garbarskich przy pomocy koagulacji siarczanem żelazawym z dodatkiem CaO i następnie saturacji dwutlenkiem węgla (tab.3), w wariancie trzecim tylko mechaniczna i osadnik .
ścieki po oczyszczaniu (tab.3) przedostają się do kanalizacji komunalnej w wariancie 3 (ścieki po oczyszczeniu spełniają normy tab.7 aby móc je zmieszać ze ściekami komunalnymi). Natomiast w wariantach 1 i 2 ścieki po oczyszczeniu spuszczone zostaną bezpośrednio do rzeki.
zmieszane ścieki garbarskie i komunalne oczyszcza się w oczyszczalni komunalnej w celu uzyskania I, II lub III klasy czystości wód (tab. 6) w wariancie 3.
oczyszczone ścieki przedostają się do rzeki w wariantach 1 i 2 .
7. Technologia wytwarzania .
Proces produkcyjny (technologiczny).
W zależności od przewidywanego zastosowania wygarbowana skóra powinna wykazywać odpowiednie własności fizyczne i mechaniczne , jak miękkość plastyczność sprężystość, wytrzymałość na rozciąganie, odporność na ścieranie, na działanie temperatury w stanie wilgotnym oraz na zagrzewanie. Proces nadania skórze tych własności składa się z trzech podstawowych stadiów:
przygotowawczego.
garbowania właściwego
wykończania
Do pierwszej grupy czynności technologicznych należą operacje mające na celu usunięcie z surowej skóry warstwy naskórka , zanieczyszczeń pozostałych po uboju oraz rozluźnienie tkanki skóry przez moczenie w wodzie i w roztworach alkaliów . Następne czynności mizdrowanie , odmięśnianie , oczyszczanie lica , odwapnianie , zmiękczanie - wyprawa oraz piklowanie (tylko przed garbowaniem chromowym ).
Pierwszą częścią procesu technologicznego tj. moczenie I stopnia, przeprowadza się w celu usunięcia ze skóry substancji konserwujących. W zależności od metody zakonserwowania świeżych skór surowych sposób moczenia różni się składem kąpieli, rodzajem aparatury i czasem trwania , który wynosi na ogół 1 -5 d (czas moczenia skór zależy w pierwszym rzędzie od sposobu ich zakonserwowania). Po wymoczeniu skór surowiec przeznaczony do produkcji skór twardych, juchtowych, chromowych (miękkich) i innych jest kierowany do procesu wapnienia, gdzie w celu usunięcia włosia poddaje się go działaniu mleka wapiennego z dodatkiem siarczku sodowego . Po usunięciu owłosienia skórę poddaje się tzw. mizdrowaniu . Przy produkcji specjalnych rodzajów skór lico oczyszcza się ostrymi nożami względnie maszynowo w celu usunięcia produktów rozpadu substancji białkowych i tłuszczowych oraz owłosienia, które w poprzednich procesach nie zostało całkowicie usunięte. Aby z golizny usunąć alkalia (wapno i siarczek sodowy), poddaje się ją działaniu środków odwapniających tworzących łatwo rozpuszczalne sole wapniowe, obecnie do tego celu używa się przeważnie siarczanu amonowego (proces odwapniania). Przy produkcji juchtów, skór chromowych i rękawicowych odwapnianie pozostaje w bardzo ścisłym związku z procesem zmiękczania przeprowadzonym za pomocą wyciągu z trzustki bydlęcej w ciepłej wodzie (usuwanie resztek soli wapniowych, pozostałości owłosienia, błon i ługowanie niektórych składników golizny ).
Druga część procesu technologicznego, tj. garbowanie, polega przede wszystkim na tym, że skóra (golizna) po działaniu roztworu substancji garbujących osiąga taki stan, w którym przy przechowaniu lub użytkowaniu nie podlega procesom gnicia, a przy wysychaniu nie rogowacieje i nie łamie się , a więc ma wszelkie cechy produktu gotowego .
Jako substancje garbujące stosuje się sole chromowe (zasadowe związki chromu trójwartościowego), garbniki roślinne (naturalne) i inne środki garbujące .
W zależności od rodzaju używanych substancji rozróżnia się procesy garbowania roślinnego, chromowego chromowo roślinnego (kombinowanego). Przy garbowaniu chromowym i chromowo roślinnym tok postępowania jest następujący : goliznę poddaje się działaniu roztworu kwasu siarkowego (piklowanie) wobec solanki, a następnie przeprowadza się chromowanie golizny . Po tych operacjach następuje ewentualne dogarbowanie roślinne . Odbywa się ono za pomocą garbników naturalnych lub ich mieszaniny z garbnikami syntetycznymi (syntanami).
Garbowanie roślinne skór można prowadzić dwu - lub trójfazowo ,stosując w zależności od przeznaczenia skór różne fazy garbowania , tzw. farby , zatopy - zasypy i garbowanie w bębnach . W kolejnych fazach stosuje się różną zawartość garbnika w
roztworach garbujących. Natomiast garbowanie chromowe skór prowadzi się w jednym cyklu ze zmiękczaniem - wyprawą i piklowaniem ; okres tych operacji trwa ok. 10 - 12 h. Wygarbowanie skóry po wypłukaniu wodą oraz jej usunięciu w wyżymarkach poddaje się dalszemu przerobowi . W przypadku skór chromowych poddaje się je w zależności od wymagań zdwojeniu lub struganiu, a następnie po wypłukaniu wodą zobojętnia się je słabymi alkaliami. Następną operacją jest barwienie skór barwnikami syntetycznymi i natłuszczanie specjalnie preparowanymi tłuszczami .
8. Wpływ garbarni na środowisko .
Charakterystyka ścieków wytwarzanych przez garbarnię.
W skład ścieków garbarskich wchodzą w przeważającej ilości ścieki z procesów technologicznych (85-90 %), a w pozostałej części - ścieki bytowo gospodarcze. Ilość ścieków produkcyjnych oblicza się przeciętnie na 80-100 m3/t skór w.z.(wagi zielonej); w konkretnym przypadku 63 m3/t . Największy ładunek zanieczyszczeń zawierają kąpiele z płukania, moczenia, wapnienia, wytrawiania i garbowania. Ilość ścieków z procesów garbowania roślinnego i chromowego różnią się nieznacznie. Spośród ścieków zawierających największy ładunek grupa obejmująca płukanie I i II, moczenie I i II oraz wapnica destrukcyjna i biała stanowi 24,2 % ścieków surowych. Same wapnice (destrukcyjna i biała) stanowią 6.6 %, a kąpiele z garbowania i odgarbowania chromowego - 1,55 % .
Skład ścieków zależy przede wszystkim od rodzaju i czasu trwania przeprowadzonych operacji. Ogólnie biorąc, ścieki garbarskie zawierają zanieczyszczenia usuwane ze skór, produkty ich rozkładu i wyługowania oraz zużyte roztwory związków chemicznych stosowanych w konserwacji skór oraz ich przerobu. Najbardziej zanieczyszczone są odpływy z procesów wapnienia i garbowania.
Ścieki powstające podczas wstępnego moczenia skór zawierają zanieczyszczenia w postaci tłuszczu, kawałków mięsa, resztek odpadów zwierzęcych, krwi, sierści, soli mineralnych (NaCl używany do konserwacji skór surowych oraz Na 2S) oraz domieszek mechanicznych, jak np.piasku. Jedynie w tym przypadku istnieje możliwość przejścia do ścieków bakterii wąglika , które stanowią zagrożenie zarówno dla ludzi jak i dla zwierząt. W dalszych procesach technologicznych zarazki węglika ulegają zniszczeniu i nie przedostają się do ścieków. Ścieki tej grupy mają barwę szarą i zapach gnilny z wyczuwalną zawartością siarkowodoru. Ilość zawiesin są względnie niewielkie i wynoszą 0.05-0.15 % w stosunku do ilości odprowadzonych ścieków.
Ścieki z procesu wapnienia zawierają przede wszystkim związki wapnia, zarówno rozpuszczalne jak i w postaci zawiesin, pewne ilości siarczku sodowego i potasowego, produkty rozpadu ciał białkowych, resztki sierści, kawałki mięsa i tłuszczu. Barwa ich jest mętnobiała lub brudnozielona, zapach gnilny. Mają one odczyn wyraźnie alkaliczny , pH 9.0 - 10,0. Ilość zawiesin wynosi 3 - 6 %.
Ścieki z płukania skór po wapnieniu mają zabarwienie szare i zawierają względnie niewielkie ilości związków wapnia, siarczku sodowego, związków białkowych i amonowych .Odczyn ich w miarę postępowania procesu płukania zmienia się z alkalicznego w obojętny. Ilość zawiesin wynosi 0.04 - 0.2 %.
Ścieki z procesu wytrawiania i chromowania zawierają ślady zanieczyszczeń pochodzenia białkowego, resztki chlorku sodowego, nieznaczne ilości kwasów mineralnych i chrom trójwartościowy, który na ogół po wymieszaniu z innymi rodzajami ścieków alkalicznych wytrąca się w postaci wodorotlenku. Ścieki z garbowania mają odczyn wyraźnie kwaśny, pH 3.5 - 4.0, a zawartość zawiesin wynosi 0.01 - 0.02 %. Ścieki z garbarni roślinnych powstające podczas procesu właściwego garbowania zawierają pewne ilości związków tkaninowych (0.2 - 0.3 g/dm3) oraz innych związków organicznych nie będących garbnikami , jak np. węglowodanów (do 1,0 g/dm3), nieznaczne ilości ciał białkowych i soli chromowych. Barwa tych ścieków jest brudno brązowa, odczyn kwaśny (pH 4.5 - 5.0 %), z ilość zawiesin osiąga 0.08 % w stosunku do ilości odprowadzanych odpływów .
Ścieki wytwarzające się podczas procesu zobojętniania i płukania skór po garbowaniu chromowym charakteryzują się nieznaczną zawartością soli chromu , barwą zielonkawą (niekiedy mogą być bezbarwne) i odczynem słabo kwaśnym do słabo alkalicznego. Ilość zawiesin wynosi 0.03 % .
Ścieki odprowadzane z procesów farbowania i natłuszczania mają barwę czarną albo ciemnobrunatną. W skład ich wchodzą resztki tłuszczów, olejów mineralnych i barwników, wykazują odczyn alkaliczny, a ilość zawiesin dochodzi do 0.02 % .
W podaniu dokładnej charakterystyki ścieków garbarskich napotyka się na trudności wynikające z powszechnie występującej zmienności ich składu. Powodem tej zmienności jest to , że w różnych porach dnia są zrzucane ścieki z różnych oddziałów produkcyjnych. Przez dobowe wyrównanie składu wskutek wymieszania wszystkich ścieków odprowadzających z zakładu w ciągu dnia roboczego nie można na ogół uzyskać również dokładnej ich charakterystyki, gdyż w większości zakładów nie występuje cykliczność dobowa. Ścieki w poszczególnych działów nie zawsze zrzucane są codziennie. Dotyczy to zwłaszcza mniejszych garbarni roślinnych, z których zużyte kąpiele garbujące, tzw.farby, są odprowadzane w kilkudniowych odstępach czasu .
tab.1
Skład ścieków ogólnych z garbarni „Skóry do mnie” (próbki średniodobowe,przewidywane)
| Oznaczenia | Jednostki | Garbarnia |
|---|---|---|
| roślinna | ||
| Odczyn pH | mg/dm3 | 7,4 - 12,2 |
| Utlenialność | mg/dm3 | 1111-7440 |
| BZT5(O2) | mg/dm3 | 278-3556 |
| Azot (N) | mg/dm3 | 144-424 |
| Chlorki (Cl) | mg/dm3 | 2100-3750 |
| Siarczki (S) | mg/dm3 | 15-99 |
| Chrom (Cr) | mg/dm3 | - |
| Sucha pozostałość | mg/dm3 | 3892-13124 |
| Strata przy prażeniu | mg/dm3 | 652-9388 |
| Zawiesiny ogólne | mg/dm3 | 390-5048 |
| Zawiesiny mineralne | mg/dm3 | - |
W tabeli 1 podano skład ogólny ścieków garbarskich przy uwzględnieniu wahań wyników analiz uzyskanych przez różne garbarnie w Polsce. Poza tym stwierdzono , że barwa ścieków w ciągu jednego dnia roboczego waha się od 200 - 8000 mg Pt/dm3 . Ścieki mają zapach gnilny .Ilość osadu po dwugodzinnym odstaniu wynosi 40 - 80 cm3/dm3 . Łatwo opadające zawiesiny są względnie ciężkie i większość z nich osiada już po 15 min. Wysokie pH ścieków z garbarni chromowej zależy nie tylko od obecności wapna
lecz również od obecności wodorotlenku sodowego , który powstaje w reakcji hydrolizy siarczku sodowego używanego w nadmiarze do odwłosienia skór.
W jednej z garbarni chromowych w USA stwierdzono, że BZT 5 ścieków wahało się w granicach 70 - 5350 mg O2/dm3, zawartość zawiesin wynosiła 220 - 9200 mg/dm3, a pH 3.5 - 12.0. Ilość chromu w surowych ściekach wynosiła 120 - 152mg Cr/dm3.
tab. 2
Ładunki zanieczyszczeń w wydzielonych kąpielach powstających w poszczególnych procesach w garbarni chromowej .
Ładunek zanieczyszczeń wydzielonych kąpieli Udział procentowy w ładunku surowym ścieków ogólnych. |
|
|---|---|
| płukanie I i II wapnica deatrukcyjna i biała | |
| ChZT | 76 |
| BZT5 | 82 |
| Utlenialność | 64 |
| Siarczki | 94 |
| Chrom | - |
| Sucha pozostałość | 67 |
| Chlorki | 78 |
| Siarczany | 3,2 |
W tabeli 2 podano udział ładunków w ściekach najbardziej stężonych w stosunku do ładunków w ściekach ogólnych . Wynika z niej , że mieszanina zużytej wapnicy destrukcyjnej i białej zawiera ponad 50 % ładunku substancji organicznych.
Do ścieków z działów produkcyjnych dołączane są nieraz odpływy z działów pomocniczych . Do nich należy wytwórnia naturalnych ekstraktów garbarskich , oddział czyszczenia włosia oraz wytwórnia kleju stolarskiego.
Ścieki z płukania i oczyszczania włosia charakteryzują się zabarwieniem szarozielonym, brakiem zapachu, zawartością związków wapnia, nieznaczną zawartością siarczku sodowego i pewną ilością drobnego włosia. Zawiesiny w tych ściekach - domieszki włosia, wapna i inne zanieczyszczenia - stanowią 0.2 - 1.5 % w stosunku do ilości odprowadzonych odpływów .
W wytwórni ekstraktów garbarskich ścieki powstają przede wszystkim podczas dwóch etapów produkcji - opróżniania dyfuzorów zagęszczania w aparatach wyparnych. W pierwszym przypadku ścieki zanieczyszczone są resztkami łodyg i innych wyekstrahowanych resztek roślinnych. Odczyn tych wód jest słabo kwaśny wskutek zawartości garbników organicznych.
Nasza garbarnia ma również ujemny wpływ na powietrze w wariancie 1 i 2 przez własną kotłownię.
Stwierdzone oddziaływanie na środowisko .
Niepożądanym skutkiem kotłowni , jest zanieczyszczanie środowiska .
Szczególnie niebezpieczne i uciążliwe są :
pyły
gazy
odprowadzane w spalinach do atmosfery
odpady stałe ( popiół, żużel )
gromadzone na wysypiskach, oraz ścieki zrzucane do wód powierzchniowych .
Hałas i pole elektromagnetyczne chociaż nie powodują widocznej zmiany w środowisku zaliczyć należy do szkodliwych czynników fizycznych ze względu na niekorzystne oddziaływanie na ludzi w okresie przebywania w strefach ich wpływu .
Emisje zanieczyszczeń powietrza .
| przewidywane | pył [Mg] |
SO2 [Mg] |
NO2 [Mg] |
|---|---|---|---|
| poziom zanieczyszczeń1 | 6,020 | 12,486 | 4,00 |
| poziom zanieczyszczeń2 | 3,017 | 8,057 | 1,97 |
9. Wpływ ścieków na odbiorniki
Odbiornikiem ścieków odprowadzanych z kanalizacji może być środowisko wodne lub grunt. Do środowiska wodnego zalicza się wszystkie wody powierzchniowe , a więc : rzeki , strumyki , potoki , jeziora , morza , oceany. Środowiskiem gruntowym mogą być wierzchnie warstwy ziemi o głębokości nie przekraczającej 3.0 m. Mogą to być tereny przeznaczone wyłącznie do oczyszczania ścieków lub też tereny wykorzystywane rolniczo.
Odprowadzanie do odbiornika nie oczyszczonych ścieków z zakładów garbarskich powoduje przede wszystkim odkładanie się warstw osadów na jego dnie. Zjawisko to występuje szczególnie silnie na odcinkach odbiorników znajdujących się bezpośrednio poniżej miejsc zrzutu ścieków. Wtórne zanieczyszczenie odbiornika jest wynikiem procesów gnilnych zachodzących w złogach osadów. Podczas tych procesów powstają cuchnące gazy , które wydobywając się nad powierzchnię wody mogą być wyczuwalne nawet w dość dużych odległościach od źródła zanieczyszczenia.
Związki organiczne i związki siarki rozpuszczone w ściekach oraz wchodzące w skład osadów powodują nieraz bardzo silne zmniejszenie stężenia tlenu rozpuszczonego w wodzie odbiornika wskutek zużywania go na chemiczne i biochemiczne procesy utleniania . Rozkład zanieczyszczeń rozpuszczonych w ściekach i zawartych w osadzie jest przyczyną pogorszenia się zapachu i smaku wody . Obecność w ściekach związków wapnia i chromu ma ujemny wpływ na gospodarkę rybną oraz na życie i rozwój innych organizmów wodnych. Wreszcie obecność w ściekach bakterii wąglika (w Polsce na ogół spotyka się dość rzadko) może spowodować zakażenie wód odbiornika, a tym samym rozwój tej choroby zarówno u zwierząt , jak nawet i u ludzi .
10. Wpływ ścieków na kanalizację komunalną .
Ścieki garbarskie powodują bardzo często zmniejszenie przekrojów kanałów wskutek skłonności osadu wapiennego i włosia do tworzenia zeskorupiałych warstw osadów na powierzchni ich ścian . W przypadkach występowania w ściekach miejskich twardości węglanowej zjawisko to potęguje się, gdyż wodorotlenek wapniowy zawarty w ściekach garbarskich reaguje ze związkami powodującymi twardość węglanową , dając w rezultacie węglan wapniowy .Ten ostatni narasta powoli na ściankach kanałów jako tzw. kamień wapienny .
Jeśli ścieki garbarskie płynące w mieszaninie z innymi ściekami napotykają w sieci kanalizacyjnej falowy dopływ kwaśnych ścieków przemysłowych, to z mieszaniny wydziela się gazowy siarkowodór . Gaz ten przenika w pory betonu , następnie ulega utlenianiu. do kwasu siarkowego i niszczy ściany kanałów. Uwalniany siarkowodór zanieczyszcza i zatruwa powietrze nie tylko w kanałach , lecz również w okolicach włazów do nich i wywietrzników .
Ilość ścieków , jakie nie wpływają niekorzystnie na działanie oczyszczalni komunalnej , są podawane przez różnych autorów w bardzo dużym zakresie. Podczas przepływu przez kanalizacyjną oraz w urządzeniach do mechanicznego oczyszczania ścieków pochodzących ze ścieków garbarskich siarczek sodowy ulega w znacznej części utlenieniu i nie wywiera szkodliwego wpływu na przebieg procesów biologicznych. Znane są przypadki ,że ścieki garbarskie stanowią do trzydziestu kilku procent ogólnych ścieków komunalnych i procesy ich oczyszczania przebiegają z dobrą wydajnością . Na przykład w mieście Aurora (Kanada) wobec 14 % ścieków garbarskich w ściekach miejskich uzyskuje się zmniejszenie BZT o 95 % i ilość zawiesin o 90% w oczyszczalni komunalnej. Podczyszczanie ścieków garbarskich polega tylko na klarowaniu . W oczyszczalni komunalnej z osadem czynnym ścieki garbarskie po podczyszczeniu chemicznym powinny być mieszane ze ściekami bytowo gospodarczymi w stosunku 1 + 2 . Aby działanie złóż biologicznych odbywało się baz zakłóceń , konieczne jest natomiast rozcieńczenie w stosunku co najmniej 1 + 4 .
11. Metody oczyszczania ścieków .
Niekiedy stosowany jest rozdział ścieków i odpływy o małym BZT oraz nie zawierające substancji toksycznych można wydzielać i bezpośrednio odprowadzać do odbiorników . Stężenie poszczególnych rodzajów ścieków można zmniejszyć w procesach prowadzących do odzysku ich składników . Na przykład przy garbowaniu chromowym skór miękkich stosuje się ścieki z moczenia do następnego wapnienia. Ścieków z odwapniania używa się ponownie do usuwania wapna ze skór . Z zużytych kąpieli garbujących gromadzonych w specjalnym zbiorniku wytrąca się węglanem wapniowym wodorotlenek chromowy , który oddziela się od ścieków w osadniku i przerabia do ponownego zużycia na siarczan lub chlorek. W taki sposób odzyskiwany jest chrom przez 3 garbarnie w Anglii i jedną w RPA . Zużyte kąpiele z garbowania roślinnego wzmacnia się skoncentrowanym ekstraktem przed ponownym użyciem .
Podobne wyniki uzyskuje się przez częściowe zamknięcie obiegu wody w garbarniach. Jeden z układów obiegu zamkniętego polega na pozostawieniu po skończonej operacji w dole lub bębnie wody z namoku drugiego i użycie jej do moczenia pierwszego , ograniczającego się do krótkotrwałego traktowania skór tą wodą w celu usunięcia z nich środka konserwującego i brudu .Dalej wodę popłuczną po wapnieniu gromadzi się w specjalnym zbiorniku , z którego pobiera się ją do sporządzania świeżych wapnic i do pierwszej fazy płukania skór po wapnieniu . Oba te procesy dają ok. 25 % oszczędności całkowitej ilości wody . Oczyszczanie ścieków garbarskich składa się na ogół z następujących etapów :
Etapem pierwszym jest wydzielanie grubych zawiesin pochodzących z poszczególnych procesów produkcyjnych za pomocą krat i sit. Na kratach o prześwicie 20, 25 mm i sitach o średnicach otworów 0.5 - 5 mm usuwa się kawałki skóry , mięsa i tłuszczu oraz sfilcowanego włosia z wydajnością w granicach 40 - 60 % . Skrawki mogą znaleźć zastosowanie do wyrobu kleju , otrzymywania włosia , tłuszczu mizgowego itp. Sita stosowane do zatrzymywania wymienionych zanieczyszczeń są najczęściej obrotowymi bębnami perforowanymi , z których skrawki spłukuje się natryskami wodnymi . W USA przyjmuje się , że wystarczy skuteczne usunięcie grubych zawiesin ze ścieków , aby mogły być odprowadzane do kanalizacji komunalnej . W Polsce warunkiem odprowadzania ścieków garbarskich do kanalizacji komunalnej jest przede wszystkim usunięcie nadmiernej ilości siarczków , związków chromu i zawiesin .
Drugim etapem jest magazynowanie i stopniowe odprowadzanie zużytych kąpieli garbujących . Wyczerpane kąpiele garbujące spuszcza się z gębnów raz dziennie (przy garbowaniu roślinnym nawet co kilka dni). Ścieki te mają największe BZT w porównaniu ze ściekami pozostałymi . Zbiorniki do magazynowania kwaśnych ścieków z garbowania wykonuje się z klepki drewnianej , a pojemność ich powinna wystarczyć do pomieszczenia ścieków przynajmniej z maksymalnej dobowej produkcji zakładu .
Trzecim etapem jest mieszanie różnych ścieków , wskutek czego zanieczyszczenia wypadają w postaci kłaczków (szczególnie przy stosowaniu garbowania roślinnego) i ewentualnie dodatkowa koagulacja. Proces sedymentacji wytrąconych zanieczyszczeń można przyspieszyć dodatkiem flokulantów anionowych . Jeżeli stosowane są głównie garbniki organiczne , trzeba stosować polielektrolity kationowe lub wapno i następnie anionowe . Po wymieszaniu ścieki zachowują nadal odczyn alkaliczny , gdyż ilość kwasów odprowadzanych przez garbarnię w ciągu dnia pracy jest równoważnikowo znacznie mniejsza od ilości alkaliów pochodzących głównie z procesów wapnienia . Szczególnie silnie występuje to zjawisko w garbarniach roślinnych , gdzie bardzo często zużyte kąpiele z garbowania ( tzw.farby ) odprowadza się co kilka dni . W wielu przypadkach trzeba neutralizować ścieki ogólne po wymieszaniu . Do tego celu stosuje się albo odpadkowe kwasy , albo dwutlenek węgla z gazów spalinowych . Wymieszanie i wzajemne przereagowanie ścieków jest dość często procesem niewystarczającym i zachodzi konieczność ich koagulacji. Najczęściej stosowanym koagulantem jest siarczan żelazawy z dodatkiem wapna . W celu obniżenia pH ścieków można je następnie (po koagulacji i klarowaniu) poddawać saturacji dwutlenkiem węgla . Wyniki badań nad takim sposobem oczyszczania ścieków z garbarni chromowej podano w tabl. 3
tab. 3
Wynik oczyszczania ścieków garbarskich przy pomocy koagulacji siarczanem żelazawym z dodatkiem CaO i następnej saturacji dwutlenkiem węgla.
| Oznaczenia | Jednostki | Ścieki przed oczyszczeniem | Ścieki po oczyszczeniu | Zmniejszenie % |
|---|---|---|---|---|
| Barwa (Pt ) | 280 | 40 | 85,7 | |
| Odczyn pH | mg/dm3 | 11 | 10 | - |
| BZT5(O2) | mg/dm3 | 500 | 115 | 77 |
| Azot ogólny(N) | mg/dm3 | 177 | 70 | 60,5 |
| Siarczki (S) | mg/dm3 | 21 | - | 100 |
| Chrom (Cr) | mg/dm3 | 12 | - | 100 |
| Sucha pozostałość | mg/dm3 | 9532 | 6600 | 30,6 |
| Zawiesiny | mg/dm3 | 1710 | 25 | 99,3 |
Na podstawie tych badań wybudowano chemiczną oczyszczalnię ścieków garbarskich . Dawki koagulantów stosowane w tej oczyszczalni są różne w zależności od różnic w składzie ścieków i wynoszą : wapno 100 - 1300 mg CaO/dm3 , siarczan żelazawy 500 - 1000 mg /dm3 . Oczyszczalnia działa okresowo dla ścieków o wyrównanym składzie z jednej doby ustala się każdorazowo optymalne dawki koagulantów .
W Instytucie Przemysłu Skórzanego przeprowadzono próby nad koagulacją ścieków garbarni chromowej , stosując również siarczan żelazawy . Najlepsze wyniki uzyskano przy dodatku nie wapna , lecz podchlorynu wapniowego : optymalna dawka zasadniczego koagulantu wynosiła 1000 - 1200 mg FeSO4/dm3. W tab.4 podano uzyskane wyniki oczyszczania .
tab. 4
Wynik oczyszczania ścieków garbarni przy pomocy koagulacji siarczanem żelazawym (1000 mg/dcm3) z dodatkiem podchlorynu wapniowego .
| Oznaczenia | Jednostki | Ścieki surowe | Ścieki po koagulacji | Zmniejszenie % |
|---|---|---|---|---|
| Mętność (SiO2 ) | 4850 | 1100 | 77 | |
| Odczyn pH | mg/dm3 | 9 | - | - |
| BZT5(O2) | mg/dm3 | 980 | 190 | 91 |
| Azot ogólny(N) | mg/dm3 | 286 | 137 | 43 |
| Siarczki (S) | mg/dm3 | 102 | 9 | 91 |
| Utlenialność | mg/dm3 | 408 | 160 | 61 |
| Sucha pozostałość | mg/dm3 | 9532 | 6600 | 30,6 |
| Zawiesiny | mg/dm3 | 1710 | 25 | 99,3 |
Na podstawie badań wykonanych w Anglii stwierdzono , że samo chlorowanie ścieków skutecznie usuwa z nich siarczki . Jednocześnie uzyskuje się znaczne obniżenie BZT . Utlenianie siarczków powietrzem daje dobre wyniki przy optymalnym jego przepływie ok. 1 m3/m2 komory aeracji i głębokości 3 - 6 m.
Stosowanie chlorku żelazowego do koagulacji ścieków z garbarni chromowych okazało się mało skuteczne , gdyż siarczki zawarte w ściekach redukują żelazo trójwartościowe do dwuwartościowego . Siarczan żelazawy wpływa na zmniejszenie zasadowości ścieków i wywołuje koagulację związków białkowych . Jednocześnie zwiększa się oczywiście zasolenie ścieków.
Z kwaśnych kąpieli po garbowaniu chromowym można usuwać chrom przez zalkalizowanie sodą lub wapnem . Gdy zależy na usunięciu chromu do ilości poniżej 40 mg Cr3+/dm3 , lepiej stosować wapno , ponieważ przy użyciu sody osad wodorotlenku chromowego może się rozpuszczać w środowisku silnie alkalicznym . W tabeli 5 podano wyniki badań laboratoryjnych nad usuwaniem chromu z farb za pomocą różnych alkaliów .
tab 5
Usuwanie chromu trójwartościowego z zużytych kąpieli garbujących
| Rodzaj kąpieli | Dodawany środek alkalizujący | Ilość dodana do 100 cm3 | Odczyn pH | Zawartość chromu w przesączu mg Cr3+/dm3 |
|---|---|---|---|---|
| roztwór NaOH | 0 | 3,2 | 1030 | |
| jw. | 6,7 | 6,0 | 44 | |
| jw. | 11,9 | 10 | 251 | |
| Farba niemaskowana | jw. | 14,5 | 12 | 613 |
| mleko wapienne | 1,1 | 7,9 | 0,5 | |
| jw. | 3,4 | 10 | 0,4 | |
| jw. | 6,4 | 12 | 0,1 | |
| roztwór nasycony | 0 | 3,5 | 1425 | |
| jw. | 2,4 | 6,0 | 653 | |
| jw. | 4,0 | 7,0 | 359 | |
| jw. | 6,3 | 8,0 | 225 | |
| Farba maskowana | jw. | 44 | 10 | 209 |
| mleko wapienne | 0,5 | 6,2 | 577 | |
| jw. | 0,8 | 7,0 | 400 | |
| jw. | 1,8 | 10 | 38 |
Należy zaznaczyć , że ze ścieków garbarskich wydziela się często wolny siarkowodór . W zagłębionych w ziemi częściach oczyszczalni tych ścieków , np. w pompowniach , Stężenie H2S w powietrzu jest tak duże , że grozi niebezpieczeństwem obsłudze oczyszczalni . Znana są w polskich garbarniach wypadki zatrucia tym gazem .
W celu uzyskania oszczędności używanych do koagulacji soli żelaza stosuje się napowietrzanie skoagulowanych ścieków , w wyniku czego wytrącony siarczek żelazawy utlenia się do siarczanu . Utlenienie przeprowadza się przez napowietrzanie, np. walcami klatkowymi (typ TNO). Na rysunku przedstawiono schemat oczyszczalni ścieków garbarskich , w której ścieki z wapnienia są koagulowane oddzielnie.
Schemat rozdzielczego oczyszczenia ścieków z wapnienia skór
1 - zbiornik magazynowy i reakcji
2 - kraty
3 - komora napowietrzania
4 - osadnik
5 - pompy
Pozostałe ścieki oczyszczane są w ciągu dnia mechanicznie . Zebrane i skoagulowane ścieki z wapienia przepuszcza się w ciągu nocy przez komorę napowietrzania , a następnie przez osadnik .
Klasy czystości wód
Klasa I
- zaopatrywanie ludności w wodę do picia
- zaopatrywanie przemysłu spożywczego i innych przemysłów wymagających wody o jakości wody do picia
- hodowla ryb łososiowatych
Klasa II
- hodowla ryb z wyjątkiem łososiowatych
- zaspokajanie potrzeb hodowli zwierząt gospodarskich
- urządzenia zorganizowanych kąpielisk
- cele rekreacyjne i uprawianie sportów wodnych
Klasa III
-zaopatrywanie zakładów przemysłowych z wyjątkiem zakładów wymagających wody o jakości wody do picia
-nawadnianie terenów rolniczych , wykorzystywanych do upraw ogrodniczych oraz do upraw pod szkłem.
Tab 6
Wartości dopuszczalnych zanieczyszczeń śródlądowych wód powierzchniowych
| Klasa czystości | |
|---|---|
| Wskaźniki | I |
| BZT5 | 4 |
| Zawiesina ogólna | 20 |
| Chrom | 0,5 |
| Siarczki | - |
| pH | 6,5-8 |
12. Ścieki przemysłowe w kanalizacji miejskiej.
tab 7
Dopuszczalne stężenie zanieczyszczeń w ściekach wprowadzanych do stanowiących własność państwa urządzeń kanalizacyjnych
| Wskaźniki | Stężenie dopuszczalne mg/dm3 |
|---|---|
| BZT5 | 700 |
| Zawiesina ogólna | 300 |
| Chrom | 0,2 |
| Siarczki | 3,0 |
| pH | 6,5 - 9,0 |
13. Obliczenie niezbędnego stopnia oczyszczenia NSO ścieków odprowadzanych do wód płynących.
Dane o ściekach :
I klasa czystości
1. Obliczeniowy (miarodajny dopływ ścieków Qsc = 0.5 m3/s)
2. Charakterystyka ścieków (stężenia Cso) dopływających do oczyszczalni (tab 3 ):
BZT 5 - 500 g/m3
zawiesiny - 1710 g/m3
chrom - 12 g/m3
siarczki - 71 g/m3
Dane o zbiorniku :
1. Przepływ miarodajny odbiornika bezpośrednio powyżej wprowadzania ścieków Qrz = 1.5 m3/s
2. Poziom czystości wód odbiornika Co powyżej miejsca zrzutu ścieków zaliczanego do I klasa czystości wód :
BZT 5 2.0 g/m3
zawiesiny 12 g/m3
chrom 0.45 g/m3
siarczki nw.0 g/m3
3. Dopuszczalny poziom zanieczyszczeń odbiornika C e poniżej zrzutu ścieków ( I klasa czystości wód ) :
BZT 5 3.5 g/m3
zawiesiny 15 g/m3
chrom 0.5 g/m3
siarczki nw.0 g/m3
Niezbędny stopień oczyszczenia :
1. Najwyższe dopuszczalne stężenie ścieków Csx odprowadzanych z oczyszczalni .
MDS = Csx = Qrz /Qsc ( Ce - Co) + Ce [ g/m3 ]
BZT 5 1.5/0.5 ( 3.5 - 2.0 ) + 3.5 = 8 g/m3
zawiesiny 1.5 / 0.5 ( 15 - 12 ) + 15 = 24 g/m3
chrom 1.5/0.5 ( 0.5 - 0.45 ) + 0.5 = 2.6 g/m3
siarczki 1.5/0.5 ( 0 - 0 ) + 0 = 3 g/m3
2. Wymagana sprawność oczyszczalni
h = (Cso - C sx) / C so * 100 %
BZT 5 ( 500 - 8 )/500 *100 = 98 %
zawiesiny ( 1710 - 24 )/ 1710 * 100 = 98 %
chrom ( 12 - 2.6 )/ 12 * 100 = 78 %
siarczki ( 71 - 3.0 ) 71 * 100 = 96 %
Dane o ściekach :
II klasa czystości
1. Obliczeniowy (miarodajny dopływ ścieków Qsc = 0.2 m3/s)
2. Charakterystyka ścieków (stężenia Cso) dopływających do oczyszczalni (tab 3 ):
BZT 5 500 g/m3
zawiesiny 1710 g/m3
chrom 12 g/m3
siarczki 71 g/m3
Dane o zbiorniku :
1. Przepływ miarodajny odbiornika bezpośrednio powyżej wprowadzania ścieków Qrz = 4 m3/s
2. Poziom czystości wód odbiornika Co powyżej miejsca zrzutu ścieków zaliczanego do II klasa czystości wód :
BZT 5 5.5 g/m3
zawiesiny 20 g/m3
chrom 0.45 g/m3
siarczki nw.0 g/m3
3. Dopuszczalny poziom zanieczyszczeń odbiornika C e poniżej zrzutu ścieków ( II klasa czystości wód ) :
BZT 5 8.0 g/m3
zawiesiny 25 g/m3
chrom 0.5 g/m3
siarczki nw.0 g/m3
Niezbędny stopień oczyszczenia :
1. Najwyższe dopuszczalne stężenie ścieków Csx odprowadzanych z oczyszczalni .
MDS = Csx = Qrz /Qsc ( Ce - Co) + Ce [ g/m3 ]
BZT 5 4/0.2 ( 8 - 5.5 ) + 8.0 = 58 g/m3
zawiesiny 4 / 0.2 ( 25 - 20 ) + 25 = 125 g/m3
chrom 4/0.2 ( 0.5 - 0.45 ) + 0.5 = 1.0 g/m3
siarczki 4/0.2 ( 0 - 0 ) + 0 = 20 g/m3
2. Wymagana sprawność oczyszczalni
h = (Cso - C sx) / C so * 100 %
BZT 5 ( 500 - 58 )/500 *100 = 88 %
zawiesiny ( 1710 - 125 )/ 1710 * 100 = 92 %
chrom ( 12 - 1 )/ 12 * 100 = 91 %
siarczki ( 71 - 20 ) 71 * 100 = 71 %
Dane o ściekach :
III klasa czystości
1 . Obliczeniowy (miarodajny dopływ ścieków Qsc = 0.3 m3/s)
2. Charakterystyka ścieków (stężenia Cso) dopływających do oczyszczalni (tab 3 ):
BZT 5 500 g/m3
zawiesiny 1710 g/m3
chrom 12 g/m3
siarczki 71 g/m3
Dane o zbiorniku :
1. Przepływ miarodajny odbiornika bezpośrednio powyżej wprowadzania ścieków Qrz = 18.0 m3/s
2. Poziom czystości wód odbiornika Co powyżej miejsca zrzutu ścieków zaliczanego do III klasa czystości wód :
BZT 5 9.0 g/m3
zawiesiny 38 g/m3
chrom 0.45 g/m3
siarczki 0.07 g/m3
3. Dopuszczalny poziom zanieczyszczeń odbiornika C e poniżej zrzutu ścieków ( III klasa czystości wód ) :
BZT 5 12 g/m3
zawiesiny 40 g/m3
chrom 0.5 g/m3
siarczki 0.1 g/m3
Niezbędny stopień oczyszczenia :
1. Najwyższe dopuszczalne stężenie ścieków Csx odprowadzanych z oczyszczalni .
MDS = Csx = Qrz /Qsc ( Ce - Co) + Ce [ g/m3 ]
BZT 5 18/0.3 ( 12 - 9 ) + 12 = 192 g/m3
zawiesiny 18/0.3 ( 40 - 38 ) + 40 = 160 g/m3
chrom 18/0.3 ( 0.5 - 0.45 ) + 0.5 = 3.5 g/m3
siarczki 18/0.3 ( 0.1 - 0.07 ) + 0.1 = 1.9 g/m3
2. Wymagana sprawność oczyszczalni
h = (Cso - C sx) / C so * 100 %
BZT 5 ( 500 - 192 )/500 *100 = 62 %
zawiesiny ( 1710 - 160 )/ 1710 * 100 = 91 %
chrom ( 12 - 3.5 )/ 12 * 100 = 71 %
siarczki ( 71 - 1.9 ) /71 * 100 = 96 %
Wyniki obliczone wyżej można porównać z wynikami oczyszczonych ścieków z garbarni chromowej przedstawionych w tabeli 3 . W tej tabeli przedstawione zostały sprawności oczyszczania ścieków .
Jak widać wyniki sprawności III klasy czystości wody odpowiadają otrzymanym wynikom oczyszczalnia ścieków przy pomocy koagulacji siarczanem żelazawym z dodatkiem CaO i następnie saturacji dwutlenkiem węgla, co pozwala nam na zastosowanie takiego sposobu oczyszczania ścieków garbarskich w każdym z trzech wariantów .
Tak więc powstanie garbarni najbardziej jest korzystne w wariancie 3, w którym zalecane jest również zagospodarowanie terenów przyzakładowych zielenią i drzewami co w znaczącym stopniu podniesie walory wizualne okolicznych terenów. Wariant trzeci zalecany również z powodu nieoddziaływania na atmosferę (brak kotłowni). Warianty 1 i 2 możliwe do przyjęcia po zmianie systemu opalania z węglowego na gazowy.
Usytuowanie zakładu garbarskiego w terenie.
Usytuowanie takie same w trzech wariantach. ( w wariancie 1 i 2 bez oczyszczalni miejskiej )
Rzeka
Zlewnia
Oczyszczalnia miejska
(jeżeli istnieje )
chemiczna
oczyszczalnia
mechaniczna
oczyszczalnia
garbarnia
Wariant I .
N