В данной статье проанализирована эффективность работы очистных биологических сооружений «Биокомпакт». В последнее время промышленный сектор очень быстро развивается. В связи с этим на предприятиях возрастает потребность в воде не только для обеспечения разнообразных технологических процессов, но и для хозяйственно-бытовых нужд. На небольших предприятиях эти стоки как правило объединяют в один общий сток, что затрудняет его дальнейшую очистку. Так как вода после использования содержит высокие концентрации органических и неорганических веществ, многие из которых являются экотоксикантами, сбрасывать ее без предварительной очистки было бы крайне опасно. В связи с этим ученые всего мира разрабатывают новые доступные технологии, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов. Одной из НДТ очистки является биологическая очистка сточных вод с помощью сооружений «Биокомпакт». Преимущества такой очистки в сравнении с другими методами: высокая эффективность, компактность оборудования, высокая степень автоматизации, рентабельность, низкая чувствительность, отсутствие запахов. В случае нашего исследования сброс сточных вод предприятия по производству очистного оборудования, расположенного в Истринском районе Московской области производится р. Истру (рис. 1).
Сведение о водном объекте – р. Истра
Река Истра является притоком реки Москвы. Длина реки составляет 113 км, общая площадь водосбора составляет 2050 кв. км. На ее площади водосбора расположено более 143 озер и прудов. Средняя скорость течения реки составляет 0,57 м/с. Наименьшей среднемесячный расход реки (95% обеспеченности) составляет 2,44 м3/с.
В качестве объекта исследования были взяты хозяйственно-бытовые сточные воды предприятия по производству очистного оборудования и сооружения биологической очистки «Биокомпакт». Предприятие расположено в районе, где располагаются предприятия разнообразных отраслей (производство бетона, упаковки, автоматизированного оборудования). К тому же в данном районе располагаются небольшие жилые комплексы, коммунально-бытовые воды которых также сбрасываются в р. Истру. [1, с. 121]
Расстояние от устья реки до места сброса составляет 12,5 км, площадь водосбора в месте сброса — 12,5 кв. км, площадь водосбора в месте сброса сточных вод составляет 1950 кв. км.
Сточные воды на предприятие образуются в результате работы цехов по испытанию производимого оборудования, а также работы санузлов и кухни. Фактический объемный расход сточных вод равен 15,992 тыс. м3/год (1,826 м3/час).
Выше по течению р. Истра расположены заводы по производству терморегуляторов и холодильной техники, а также предприятие по производству гофроупаковки и завод по производству бетона, которые также являются возможными источниками загрязнения данного участка реки.
Превышение ПДК загрязняющих веществ, содержащихся в природной воде, отмечено по 5 из 10 показателей качества воды (см. табл.1). Таким образом, уровень загрязненности воды в р. Истра можно классифицировать как низкий и средний.
Рисунок 1. Расположение объекта
Критических показателей качества воды в данном районе (0,5 км выше автодорожного моста, то есть выше выпуска сточных вод после очистных сооружений предприятия) в створе не выявлено.
Таблица 1
Качество воды выше выпуска сточных вод [2, с. 2]
| № | Показатель | Значение С, мг/л | ПДК, мг/л | С/ПДК |
| 1 | Взвешенные вещества | 9,7 | 10 | 0.97 |
| 2 | БПК5/БПКполн | 3,15 | 3 | 1,05 |
| 3 | Аммоний-ион | 1.152 | 0.5 | 2,3 |
| 4 | Нитрит-ион | 0.155 | 0.08 | 1.94 |
| 5 | Нитрат-ион | 4.79 | 40 | 0.12 |
| 6 | Фосфаты | 0,157 | 0.2 | 0.785 |
| 7 | ПАВ | 0.048 | 0.1 | 0.48 |
| 8 | Нефтепродукты | 0.12 | 0.05 | 2,4 |
| 9 | Хлориды | 22.1 | 300 | 0.074 |
| 10 | Сульфаты | 24.8 | 100 | 0.25 |
В реке Истра обитают следующие виды рыб: плотва, окунь, ерш, уклея, щука. В районе сброса сточных вод мест массового нереста и зимовальных ям не зарегистрировано. Река является местом нагула молоди и взрослой особи обитающих видов рыб.
Грунты дна песчаные, глинистые с иловыми отложениями. Водная растительность представлена комплексом жестких околоводных и погруженных растений (камыш, осока). Из мягкой водной растительности в русле реки встречаются рогоз, элодея, ряска и другие. [1, с. 125]
Состав хозяйственно-бытовых сточных вод и характеристика сооружений биологической очистки
Согласно данным производителей, технология очистки сточных вод «Биокомпакт» позволяет достичь показателей качества очищенных сточных вод, удовлетворяющих требованиям сброса в водоем рыбохозяйственного назначения.
На исследуемом предприятии формируется сточные воды двух типов: хозяйственно-бытовые и производственные.
Очистные сооружения типа «Биокомпакт» производительностью 50,0 м3/сутки предназначены для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод и состоят из 2-х блоков биологической очистки производительностью 25 м3/сутки каждый, представляют собой металлическую емкость, разделенную на ряд последовательно расположенных отсеков из стального листа, внутренние и наружные поверхности резервуаров защищены эпоксидной шпатлевкой ЭП-00-10. В основе работы очистных сооружений «Биокомпакт» лежит очистка сточных вод методом аэробного окисления активным илом. [5, с. 3]
В состав очистных сооружений «Биокомпакт» входят:
Рисунок 2. Общая схема очистных сооружений биологической очистки типа «Биокомпакт»
Хозяйственно-бытовые сточные воды по самотечному коллектору поступают на КНС-1, откуда по напорному коллектору на решетку, далее в аккумулирующую емкость для усреднения расхода.КНС с решетками (1), аккумулирующая емкость (1), распределительная камера (1), аэротенки 1-й и 2-й ступени – 2 линии (одна в резерве), отстойник вторичный (2), биореактор доочистки (2), отстойник третичный (2), минерализатор (1), установка УФ-обеззараживания (1), насосно-компрессорная станция (НКС) (1).
Из аккумулирующей емкости стоки поступают в КНС, далее с помощью насоса подаются в блок биологической очистки (50 м3/сут), где предусматривается многоступенчатый процесс с прикрепленным биоценозом микроорганизмов.
Характерной особенностью прикрепленного биоценоза является его высокая устойчивость при изменении: гидравлических нагрузок, концентраций, температуры.
Прикрепленный биоценоз, особенно в многоступенчатых системах, при отсутствии внешнего вмешательства быстро адаптируется ко всем изменениям без ухудшения качества очистки.
На 1-й ступени очистки в аэротенке происходит удаление основного количества органических загрязнений с использованием прикрепленной аэробной микрофлоры. В аэротенке размещена объемная сетчатая полимерная биозагрузка общим объемом 70% от объема аэротенка, который оборудован пневматической системой мелкопузырчатой аэрации «Полипор-Р», обладающий следующими техническими возможностями: широкий рабочий диапазон производительности; высокая массопередача по кислороду; эффективное диспергирование воздуха, равномерное распределение воздуха по всей длине устройства; минимальные потери напора, улучшение процесса очистки при одновременной экономии электроэнергии на 30%; длительный строк службы.
На следующей ступени очистки сточная вода из аэрационной зоны попадает во вторичный отстойник, где осветляется, за счет гравитационного отстаивания и фильтрования через взвешенный слой активного ила.
Далее очищенная вода поступает на блок доочистки (биореактор), который служит для глубокой очистки сточных вод от органических загрязнений аммонийного азота, фосфора, а также для стабилизации активного ила, поступающего из вторичного отстойника в виде взвешенных веществ с осветленной водой. Блок доочистки оборудован пневматической системой мелкопузырчатой аэрации (рис. 3).
Рисунок 3. Пневматическая система мелкопузырчатой аэрации
Из зоны аэрации вода поступает в третичный отстойник, где происходит ее осветление. Осадок накапливается в бункерах третичного отстойника и эрлифтами подается в аэротенк первой ступени. Активный ил накапливается в бункерах вторичного отстойника и эрлифтными установками подается на рециркуляцию в аэрационную зону. Избыточный активный ил из аэротенка первой ступени подается в минерализатор, в котором стабилизируется в аэробных условиях, что обеспечивает высокую степень распада беззольного вещества и наибольшую водоотдачу. Периодически сброженный осадок удаляется илососной машиной и размещается на иловых площадках о/с г. Истры. Циркуляционный ил подается в аэротенк первой ступени.
Последней стадией очисти является обеззараживание. Очищенная сточная вода после биологической очистки поступает на ультрафиолетовое обеззараживание, для чего применяется установка обеззараживания УФ-лучами, которые, проникая в толщу воды, воздействуют на болезнетворные микроорганизмы и вирусы, приводя их к гибели.
Технология УФ, обладая высокой эффективностью воздействия на бактерии и вирусы, имеет ряд преимуществ по сравнению с окислительными технологиями, в том числе хлорированием, а именно отсутствии:
Последней стадией очисти является обеззараживание. Очищенная сточная вода после биологической очистки поступает на ультрафиолетовое обеззараживание, для чего применяется установка обеззараживания УФ-лучами, которые, проникая в толщу воды, воздействуют на болезнетворные микроорганизмы и вирусы, приводя их к гибели.Из зоны аэрации вода поступает в третичный отстойник, где происходит ее осветление. Осадок накапливается в бункерах третичного отстойника и эрлифтами подается в аэротенк первой ступени. Активный ил накапливается в бункерах вторичного отстойника и эрлифтными установками подается на рециркуляцию в аэрационную зону. Избыточный активный ил из аэротенка первой ступени подается в минерализатор, в котором стабилизируется в аэробных условиях, что обеспечивает высокую степень распада беззольного вещества и наибольшую водоотдачу. Периодически сброженный осадок удаляется илососной машиной и размещается на иловых площадках о/с г. Истры. Циркуляционный ил подается в аэротенк первой ступени.Далее очищенная вода поступает на блок доочистки (биореактор), который служит для глубокой очистки сточных вод от органических загрязнений аммонийного азота, фосфора, а также для стабилизации активного ила, поступающего из вторичного отстойника в виде взвешенных веществ с осветленной водой. Блок доочистки оборудован пневматической системой мелкопузырчатой аэрации (рис. 3).
- побочных вторичных продуктов, оказывающих негативное влияние на человека и окружающую среду;
- необходимости в организации специальных мер безопасности при работе с хлорсодержащими материалами,
- наличия емкостей для контакта обрабатываемой воды с реагентом,
- необходимости создания запасов реагентов,
- использования специального обслуживающего персонала,
- опасности передозировки реагента и компактность оборудования.
Очищенная и обеззараженная сточная вода поступает на выпуск в общий коллектор.
Таблица 2
Заявленные технические характеристики сооружений биологической очистки «Биокомпакт»
| Показатель | Концентрации ЗВ в сточной воде (мг/л), поступающей на очистку (не более) | Качество очищенной воды, для сброса в водоемы рыбохозяйственного назначения (мг/л): |
| Взвешенные вещества | 190 | 3,0 |
| БПК полн | 171 | 2,0 |
| Азот аммонийный | 19,5 | 0,39 |
| Фосфаты | 5,0 | 2,1 |
Таким образом, данная технология очистки должна обеспечивать качество очищенных сточных вод в соответствии с требованиями Российского природоохранного законодательства по показателям сброса в водоемы рыбохозяйственного назначения.
В этом случае сброс очищенных хозяйственно-бытовых сточных и поверхностных вод может осуществляться единым выпуском по коллектору на рельеф, а именно в овраг, который открывается в долину р. Истры. Место выпуска представляет собой бетонный оголовок. [4, с. 6]
Анализ показателей и оценка эффективности очистки сточных вод
Целью данного исследования являлось определение возможности использования установки «Биокомпакт» в качестве наилучшей доступной технологии очистки хозяйственно-бытовых сточных вод. С этой целью было необходимо оценить реальную эффективность работы очистных сооружений. Для этого производился анализ проб сточной воды, поступающей на очистку и сбрасываемой на рельеф, для чего было использовано следующее аналитическое оборудование:
- Анализатор жидкости типа «Флюорат-02-2М»
- Весы лабораторные
- Оксиметр серии «Oxi-Top IS 6»
- pH-метр/ионометр «ТА-Ион»
- Система капиллярного электрофореза «Капель-105»
- Фотометр КФК-3-01- «ЗОМЗ»
Пробы были отобраны в двух местах: на входе и на выходе очищенной сточной воды их очистных сооружений. Отбор проб проводился черпаками. Пробы были отобраны в емкости из стекла. Перед отбором пробы емкости для отбора проб были дважды вымыты водой, подлежащей анализу, и заполнены на 100 мл. Вода была подвергнута химическому анализу с помощью вышеуказанного аналитического оборудования в день отбора пробы. Отбор был проведен в соответствии с правилами осуществления контроля состава и свойств сточных вод. [3, с. 3]
Полученные результаты анализов представлены в табл. 3.
Таблица 3
Эффективность работы очистных сооружений «Биокомпакт»
| Определяемые показатели
|
Единицы измерения | На входе | На выходе | Допустимая концентрация, мг/дм3 [2, с.2] | Эффективность очистки, % |
| БПК5 | мг О2/дм3 | 1100±88 | менее 1 | 4,0 | 99,999 |
| Взвешенные вещества | мг/л | 95,4±9,5 | 6,7±2,0 | 10,0 | 99,93 |
| Фосфаты | мг/л | 8,2±0,8 | 1,15±0,12 | 3,5 | 99,86 |
| Водородный показатель (рН) | ед. рН | 7,97±0,02 | 7,22±0,02 | 6,5-8,5 | — |
| Нефтепродукты | мг/л | 0,080±0,21 | менее 0,005 | 0,05 | 99,94 |
| ПАВ | мг/л | 0,84±0,21 | менее 0,025 | 0,5 | 99,97 |
| Аммиак и аммоний-ион | мг/л | 76,5±7,7 | менее 0,15 | 0,4 | 99,998 |
| Нитриты | мг/л | 0,50±0,05 | 1,94±0,19 | 3,3 | — |
| Нитраты | мг/л | менее 0,5 | 183±18 | 45,0 | — |
| Сульфаты | мг/л | 45,7±4,6 | 65,6±6,6 | 500,0 | — |
| Хлориды | мг/л | 83,6±8,4 | 117±12 | 350,0 | — |
| ХПК | мгО2/дм3 | менее 10 | менее 10 | менее 30 | — |
Как видно из табл. 3 все показатели за исключением нитратов не превышают допустимой концентрации. Превышение допустимой концентрации по нитратам может быть связанно с активной деятельностью бактерий и преобладанием процессов нитрификации во время очистки. Почти стопроцентную степень очистки можно наблюдать по показателям взвешенных веществ, фосфатов, нефтепродуктов, ПАВ, а также аммиаку и аммоний-иону.
Выводы
При анализе эффективности работы сооружений биологической очистки «Биокомпакт» было показано, что степень очистки достаточная по всем показателям, кроме общего азота. Превышение по содержанию нитрат-ионов связано со специфичностью данного типа очистки. Таким образом, было доказано, что данный тип очистных сооружений может использоваться для очистки хозяйственно-бытовых стоков малых предприятий и может быть рекомендован в качестве наилучшей доступной технологии очистки коммунально-бытовых и хозяйственно-бытовых сточных вод.
Список литературы
- Вагнер Б. Б. Реки и озёра Подмосковья. – М.: Вече, 2007. – 480 с.
- Нормативы качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения. – М.: Федеральное агентство по рыболовству, 2010. – 215 с.
- Постановление N 525 «Об утверждении Правил осуществления контроля состава и свойств сточных вод». М.: Правительство РФ, 2013. – 9 с.
- Приказ N 333 «Методика разработки нормативов допустимых сбросов веществ и микроорганизмов в водные объекты для водопользователей». М.: Минприроды РФ, 2007. – 61 с.
- СП 32.13330.2012 Канализация. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85. М: Минрегион РФ, 2011. – 66 с.[schema type=»book» name=»НДТ ОЧИСТКИ ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД: ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ «БИОКОМПАКТ» ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОГО СБРОСА В Р. ИСТРУ (МОСКОВСКАЯ ОБЛАСТЬ)» description=»Рассмотрена экологическая обстановка в данном регионе. Обоснована актуальность НДТ биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод. Приведены и проанализированы показатели эффективности работы очистных сооружений биологического типа.» author=»Басамыкина Алена Николаевна» publisher=»Басаранович Екатерина» pubdate=»2016-12-14″ edition=»euroasia-science_6(27)_23.06.2016″ ebook=»yes» ]