Очистка сточных вод автомобильных парковок от нефтепродуктов

Серия «Химическое машиностроение и инженерная экология»

Выводы

Высокие значения активностей ила ЮФСБ-СНД свидетельствуют об оптимальных технологических условиях проведения процесса в реакторе. Процесс устойчив к неравномерности поступающих сточных вод (нестабильное поступление стоков и их концентрация).

Двухиловая система М-ДЕФАНОКС является перспективной для очистки городских сточных вод, поскольку позволяет устранить противоречие, возникающее при использовании одноиловой системы: необходимый для нитрификаторов длительный аэробный период неоптимален для денитрификационной дефосфатации. Невысокая скорость гетеротрофного дыхания компенсируется значительной величиной ферментативного поглощения трудноокис-ляемого органического вещества, адсорбированного на активном иле, - эндогенным дыханием.

Литература

1. Kuba T., van Loosdrecht M.C.M., Heijnen J.J. Phosphorus and nitrogen removal with minimal COD requirement by integration of denitrifying dephosphotation and nitrification in a two-sludge system // Water Research, 1996. V. 30, No 7, pp. 1702-1710.

2. Козлов М.Н., Кевбрина М.В., Грачев В.А., Дорофеев А.Г. М-Дефанокс - эффективная технология биологического удаления фосфора из сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника, 2012, № 10, с 43-49.

3. Стрельцов С.А., Кевбрина М.В., Козлов И.М. Внедрение модернизированных технологий удаления биогенных элементов на очистных сооружениях г. Москвы // Водоснабжение и санитарная техника, 2012, № 10, с 34-42.

4. Козлов М.Н., Николаев Ю.А., Грачев В.А. Удаление азота и фосфора из сточной воды в реакторе периодического действия с восходящим потоком сточной воды// сбр докл 8-го Международного конгресса ЭКВАТЕК 2008, с 41-48.

5. Веригина Е.Л., Миташова Н.И. Процессы и аппараты инженерной защиты компонентов окружающей среды. Гидросфера. Учебное пособие, М: МГУИЭ, 2012.

6. Дорофеев А.Г., Грачев В.А. Дыхательная активность илов, используемых в биологической очистке сточных вод// Сб. докл 8-го Международного конгресса ЭКВАТЕК 2008, с. 54-61.

Очистка сточных вод автомобильных парковок от нефтепродуктов

Чл.-корр. РАН д.т.н. проф. Систер В.Г., к.б.н. доц. Миташова Н.И., Кольцова Е.С.

Университет машиностроения 8 (495) 761-72-71, vgs001@mail.ru, 8(903)-141-98-90, mitanieko@mail.ru, 8(910)-453-26-31

Аннотация. На сточных водах от парковок г. Москвы (Измайловский бульвар) рассмотрена возможность экспериментальной очистки и доочистки стока от нефтепродуктов. Разработана технологическая линия очистки; проведены исследования с использованием фильтрования на различных АУ и нетканом материале; биотестирование сточных вод для установления ориентировочного класса опасности.

Ключевые слова: автопарковки, очистка сточных вод, доочистка, нефтепродукты, нетканый фильтр, сорбенты

Автопарковки обычно имеют открытые площадки и достаточно развитую дорожную сеть, с которой отводятся дождевые сточные воды, загрязненные взвешенными веществами, нефтепродуктами и другими веществами.

Сточные воды от автопарковок представляют определенную опасность для окружающей среды, и должны быть перед сбросом очищены до установленных экологических нормативов [4].

Очистные установки должны быть компактны, удобны в эксплуатации и эффективны. Кроме того, установки должны иметь невысокую стоимость поставки, монтажа и эксплуатации [1].

Нами были проведены исследования проб ливневых сточных вод и талых вод автопарковки г. Москва (Измайловский бульвар).

Пробы сточных вод (ливнесток и талую воду) отбирали непосредственно на автопарковке, рассчитанной на сто машиномест и занимающей 3 га.

Количество пробы воды для анализа зависит от числа определяемых компонентов. Для проведения анализа по основным компонентам пробу следует брать не менее 1 л. Для отбора и хранения пробы воды до анализа использовали пластмассовые бутылки из прозрачного, бесцветного материала с закручивающимися крышками. Время хранения пробы сточной воды не превышало 24 ч. Анализируемая вода хранилась в холодильнике при температуре не выше 5 °С, чтобы устранить возможность протекания окислительных процессов.

В эксперименте проводили очистку и доочистку сточных вод путем динамической сорбции на фильтрах с загрузкой активированным углем Каусорб-221 и нетканым материалом 1111-4 Подольской фабрики «Весь Мир».

Проведены химические анализы очищенной сточной воды, а также биотестирование сточных вод на семенах пшеницы с целью определения токсичности воды (фитотест) и ориентировочного установления класса опасности.

На первом этапе нашей работы мы проводили органолептический и физико-химический анализы, а также определяли содержание в сточной воде нефтепродуктов, фенолов, суммы тяжелых металлов и т.д. Результаты исследований и значения ПДК в ливневой канализации (ЛК) представлены в таблицах 1, 2.

Таблица 1

Результаты химического анализа ливнесточной воды от автопарковки г. Москва

№ п/п Показатели качества воды Исходная вода Превышение ПДК ПДК в ЛК

1 Запах, баллы 2 2 раза 0 - 1

2 Цвет Грязно-серый Б/ц

3 Цветность по разбавлению 1:8 1:16

4 Прозрачность по шрифту, см 2 >20

5 Мутность, , мг/дм3 270 135 раз 2,0

6 pH 7 - 7,5 - 8,5

7 Взвешенные вещества, мг/ дм 810 1080 раз 0,75

8 Сульфаты, мг/дм3 350 3,5 раза 100

9 Фосфаты, мг/дм3 0,3 1,5 раза 0,2

10 Комплекс тяжелых металлов 1х10-5 - 1х10-5

11 Фенолы, мг/дм3 0,1 1000 раз 0,001

12 Железо, мг/дм3 0,5 5 раз 0,1

13 нефтепродукты, мг/дм3 20 400 раз 0,05

В результате химического анализа стока было выявлено, что сточная вода от парковки (г. Москва) превышает установленные нормативы по следующим показателям для сброса в ЛК: по нефтепродуктам в 400 раз; по запаху в 2 раза; по цвету; по мутности в 135 раз; взвешенным веществам в 1080, по сульфатам в 3,5, по фенолам в 1000 раз. Поэтому для сброса в ЛК необходимо было провести предварительную очистку ливнесточной воды.

Результаты органолептического и физико-химического анализа талой воды от автопарковки г. Москвы (Измайловский бульвар) представлены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты химического анализа талой воды от парковки

№ п/п Показатели качества воды Исходная вода Превышение ПДК (в раз) ПДК в ЛК

1 Запах, баллы 2 2 0-1

2 Цвет Грязно-серый Отс. Б/ц

3 Цветность по разбавлению 1:7 Отс. 1:16

4 Прозрачность по шрифту, см 2 Отс. >20

5 Мутность, мг/дм3 270 135 2,0

6 рН 7,5 Отс. 7,5-8,5

7 Взвешенные вещества, мг/ дм 810 1080 0,75

8 Сульфаты, мг/дм3 200 Отс. 100

9 Хлориды, мг/дм3 10 Отс. 350

10 Фосфаты, мг/дм3 0,5 Отс. 0,2

11 Комплекс тяжелых металлов 0 Отс. 1х10-5

12 Фенолы, мг/дм3 0,1 100 0,001

13 Железо, мг/дм3 5 50 0,1

14 Нефтепродукты, мг/дм3 40 800 0,05

В результате химического анализа стока было выявлено, что талая вода от парковки (г. Москва) превышает установленные нормативы по следующим показателям для сброса в ливнесток: по нефтепродуктам в 800 раз; по запаху в 2 раза; по цвету; по мутности в 7, 7 раз; взвешенным веществам в 1080, по фенолам в 100, по железу в 50 раз. Поэтому для сброса в ЛК необходимо было провести предварительную очистку ливнесточной воды.

На втором этапе нашей работы мы проводили экспериментальную очистку талой и ливнесточной воды, которая заключалась в применении фильтров с загрузкой АУ Каусорб-221 и нетканым материалом ПП-4. Результаты исследований приведены в таблицах 3, 4 и на рисунке 1.

Изменение концентрации нефтепродуктов после очистки на нетканом материале ПП-4 и глубокой очистки на АУ Каусорб-221 представлено на рисунке 1.

Рисунок 1. Изменение концентрации нефтепродуктов после очистки на нетканом

материале и глубокой очистки на АУ Каусорб-221: 1 - ливнесточная вода с автопарковки; 2 - очищенная вода с помощью нетканого материала ПП; 3 - вода, прошедшая глубокую очистку на АУ Каусорб-221; 4-ПДК в ЛК)

Серия «Химическое машиностроение и инженерная экология» Также были проведены и представлены в таблице 3 результаты химического анализа очищенной ливнесточной воды от автопарковки на нетканом материале ПП-4 и при доочист-ке на фильтре с загрузкой АУ Каусорб-221.

Таблица 3

Результаты химического анализа очищенной ливнесточной воды от парковки на нетканом материале ПП-4 и при доочистке на фильтре с загрузкой

Каусорб-221

№ Показатели каче- Показатели Эффективность Показатели Эффектив- ПДК в

п/п ства воды очистки сточной воды на нетканом материале очистки,% доочистки сточной воды на фильтре с загрузкой Каусорб-221 ность очистки, % ЛК

1 Запах, баллы 2 Отс. 1 50 0-1

2 Цвет Прозрачный с желтоватым оттенком б/ц Б/ц

3 Цветность по разбавлению 1:2 75 1:1 50 1:16

4 Прозрачность по шрифту, см 13 прозрачный >20

5 Мутность, , мг/дм3 12,5 96 - Отс. 2,0

6 pH 7 Отс. 7 Отс. 7,5-8,5

7 Взвешенные вещества, мг/ м3 44 95 10 75 0,75

8 Сульфаты, мг/дм3 350 Отс. 350 Отс. 100

9 Комплекс тяжелых металлов 1х10-5 Отс. 1х10-5 Отс. 1х10-5

10 Фенолы, мг/дм3 0,1 Отс. 0,1 Отс. 0,001

11 нефтепродукты, мг/дм3 4 80 0,8 80 0,05

По результатам физико-химического анализа сточной воды от автопарковки, очистка сточной воды на нетканом материале по показателю нефтепродукты эффективна на 80%, по взвешенным веществам на 95%, по мутности на 96%. Доочистка сточной воды на угле Кау-сорб-221 эффективна по нефтепродуктам на 80%, по взвешенным веществам на 75%.

В таблице 4 представлены результаты химического анализа очищенной талой воды с автопарковки г. Москва (Измайловский бульвар).

Как видно из данных таблицы 4, очистка талых вод после фильтрации на нетканом материале оказалась эффективной по основному показателю - нефтепродукты на 98%.

На основе экспериментальных исследований была разработана локальная линия очистки для талых и ливнесточных вод от автопарковки (рисунок 2).

Технологическая схема очистки сточных вод включает в себя следующую последовательность операций.

Сточные воды от автопарковок попадают на решетку (Р) для предварительной очистки от крупных взвесей (бумага, тряпки и т.д.). Решетка перекрывает песколовку (П), которая устанавливается подземно. Здесь сточная вода очищается от песка.

Далее сточная вода самотеком отводится в аккумулирующий резервуар (Ар).

Из аккумулирующего резервуара (Ар) погружным насосом сточная вода перекачивается в открытый (безнапорный) гидроциклон (Г). Гидроциклон оборудован полупогружным кольцевым щитом для задерживания всплывающих нефтепродуктов. Удаление нефтепродуктов осуществляется через погружную воронку в емкость для сбора нефтепродуктов (Е3).

Таблица 4

Результаты химического анализа очищенной талой воды с парковки (г. Москва, Измайловский бульвар) с помощью нетканого материала ПП-4

№ п/п Показатели качества воды Исходная вода Превышение ПДК, раз ПДК в ЛК Эффективность очистки, %

1 Запах, баллы 1 0-1 100

2 Цвет Прозрачный с серым оттенком Без/цв. 100

3 Цветность по разбавлению 1:4 1:16 43

4 Прозрачность по шрифту, см 4,5 >20 56

5 Мутность, мг/дм3 205 102,5 2 24

6 Взвешенные вещества, мг/ дм3 615 820 0,75 24

7 Фенолы, мг/дм3 0,1 100 0,001 Отс.

8 нефтепр одукты, мг/дм3 0,8 2 0,4 98

Рисунок 2. Упрощенная технологическая схема очистки сточных вод от автопарковки:

Р - Решетка; П - Песколовка; АР - Аккумулирующий резервуар; Г - Гидроциклон; ФЗ - Фильтр зернистый; Ф - Фильтр с нетканым материалом; Е1 - Емкость для сбора песка; Е2,4 - Емкость для вывоза осадка; Е3 - Емкость для сбора нефтепродуктов; Е5,6,7 - Емкость для сбора очищенной воды

Производительность гидроциклона составляет 1,4 м /ч. Эффект очистки в открытых гидроциклонах определяется в основном удельной гидравлической нагрузкой, которую устанавливают в зависимости от характеристики сточных вод, требуемой степени очистки и от

Серия «Химическое машиностроение и инженерная экология» геометрических размеров гидроциклона [7].

Принимается, что эффективность гидроциклона по взвешенным веществам составляет 65%, а по нефтепродуктам - 45% [2]. В гидроциклоне образует шлам, который выгружается в отдельную емкость (Е4).

При наличии в жидкости нефтепродуктов они всплывают в верхнюю часть маслоудер-живающего кольца, из которого удаляются через воронку. В момент заполнения гидроциклона водой воздух из зоны подконической диафрагмы удаляется через трубку в емкость для сбора нефтепродуктов (Е3).

Далее из гидроциклона, при помощи погружного насоса, вода перекачивается в фильтр засыпной с загрузкой керамзитом (ФЗ). Фильтры очищают при помощи обратной промывки, изменяя направление потока воды через слои керамзита в фильтре.

Керамзит - лёгкий пористый материал, получаемый путём обжига глины или глинистого сланца. Керамзитовый гравий имеет овальную форму. Керамзитовый щебень отличается лишь тем, что его зерна имеют в основном кубическую форму с острыми гранями и углами. Производится также в виде песка - керамзитовый песок.

В зависимости от режима обработки глины или сланца можно получить керамзит различной насыпной плотности (объемным весом) - от 350 до 600 кг/м3 и выше.

Керамзит является экологически чистым, негорючим пожаробезопасным материалом [5].

Гравий - это рыхлая осадочная горная порода, которая образуется при разрушении раз-

нообразных горных пород естественным путем [6].

Процесс промывки активируется при открытии специально разработанного трехходового клапана, который перекрывает входное отверстие и открывает обратное. Грязь затем

удаляется при обратной промывке водой [8].

При завершении процесса фильтрования вода при помощи погружного насоса подается на доочистку на фильтр с ПП-4 загрузкой (Ф). Применение в качестве загрузки ПП-4 обусловлено тем, что исходя из проведенных экспериментов наилучшие показатели качества воды были получены при доочистке сточной воды ПП-4. Загрузку этого фильтра также промываем очищенной водой, подаваемой насосом на фильтр, а затем направляем на очистку в аккумулирующий резервуар.

Очищенная вода, имеющая все показатели в пределах нормы, с помощью насоса направляется в ливневую канализацию.

На третьем этапе работы мы проводили биотестирование семян на основе сертифицированной методики «Фитотест», с помощью которой ориентировочно определяли класс опасности талой и ливнесточной воды от автопарковки. Биотестирование «Фитотест» основано на способности семян адекватно реагировать на химическое воздействие путем изменения интенсивности прорастания корней, что позволяет принять их длину за показатель тест-функции.

Под биотестированием обычно понимают процедуру установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов.

Биотестирование применяют как метод оценки промышленных, сточных бытовых, сельскохозяйственных, дренажных, загрязненных природных и прочих вод, с целью выявления потенциальных источников загрязнения:

1) в контроле аварийных сбросов высокотоксичных сточных вод;

2) при проведении оценки степени токсичности сточных вод на разных стадиях их формирования при проектировании локальных очистных сооружений;

3) в контроле токсичности сточных вод, подаваемых на очистные сооружения биологического типа с целью предупреждения проникновения опасных веществ в биоценозе активного ила;

4) при определении уровня безопасности разбавления сточных вод для гидробионтов с целью учета результатов биотестирования при корректировке и установлении предельно допустимых сбросов (ПДС) веществ, поступающих в водоемы со сточными водами;

5) при проведении экологической экспертизы новых материалов, технологий очистки, проектов очистных сооружений и др.

Токсичность водной среды - токсичность воды и донных отложений для гидробионтов, возникающая вследствие появления в ней токсичных веществ природного и антропогенного происхождения (ксенобиотиков), загрязнения сточными водами, токсическими атмосферными осадками и прочее. При возникновении токсичности водной среды вода из среды, поддерживающей жизнь, становится средой губительной для жизни. Степень токсичности водной среды оценивается методами биотестирования, а также по превышению ПДК.

Среди исследуемых показателей - определение всхожести семян, длины корневой системы на четвертый, шестой и восьмой день наблюдений [3]. Результаты биотестирования приведены в таблицах 5, 6.

Ориентировочное установление класса опасности ливнесточной воды от автопарковки г. Москва (Измайловский бульвар) представлено в таблице 5.

Таблица 5

Ориентировочное установление класса опасности ливнесточной воды

по «Фитотесту»

Ливнесток с парковки Ливнес-ток с парковки 1:1 Очищенная ливнесточная вода с помощью нетканого материала Очищенная ливнесточная вода с помощью нетканого материала 1:1 Глубокая очистка ливнесточной воды с помощью АУ Каусорб-221 Глубокая очистка ливнесточной воды с помощью АУ Каусорб-221 1:1

% подавления роста корня 37 14 15 Отс. Отс. Отс.

Класс опасности жидких и твердых отходов III - IV

По результатам проведенного биотестирования установили, что ливнесточная вода имеет ориентировочно III - IV класс опасности, т.е. это умеренно опасные - малоопасные жидкие отходы. Ливнесточная вода, очищенная с помощью нетканого материала ориентировочно IV класса опасности - малоопасный жидкий отход. Вода, полученная с помощью глубокой очистки на АУ Каусорб-221 ориентировочно V, т.е. неопасный жидкий отход.

В таблице 6 нами представлено ориентировочное установление класса опасности талой воды от автопарковки г. Москва (Измайловский бульвар).

По данным таблицы 6 видно, что талая вода от автопарковки, талая вода от автопарковки 1:1, очищенная талая вода с помощью нетканого материала 1111 и очищенная талая вода с помощью нетканого материала 1111 1:1 имеет ориентировочно IV класс опасности, т.е. это малоопасные жидкие отходы.

В ходе проделанного эксперимента были получены данные по очистке и доочистке сточных вод от автопарковки. Очистка сточных вод от автопарковки после фильтрации на нетканом материале ПП-4 с глубокой очисткой на АУ Каусорб-221 эффективна по основному показателю нефтепродукты на 98%.

Одним из значительных источников загрязнений водных объектов является поверх-

Серия «Химическое машиностроение и инженерная экология» ностный сток с территорий городов и промышленных предприятий. Проблема загрязнения водных объектов поверхностными стоками, зачастую, остается без внимания, и поэтому промышленно-ливневые сточные воды в большинстве случаев попадают в водные объекты без очистки, неся с собой большое количество органических, взвешенных веществ, нефтепродуктов, фенолов, соединений тяжелых металлов, биогенных элементов.

Таблица 6

Ориентировочное установление класса опасности талой воды от автопарковки

г. Москва

Талая вода от автопарковки Талая вода от автопарковки 1:1 Очищенная талая вода с помощью нетканого материала ПП Очищенная талая вода с помощью нетканого материала ПП 1:1

% подавления роста корня 13 29 25 20

Класс опасности жидких и твердых отходов IV

Очистка сточной воды заключается в ее обработке различными методами с целью разрушения и извлечения органических и минеральных веществ до степени, позволяющей сбрасывать такую воду в водотоки и водоемы или повторно использовать их в производственных и других целях.

В нашей работе мы представили линию очистки талых и ливнесточных вод участка автопарковки на 100 машиномест в г. Москва. Провели органолептические и физико-химические анализы исходной и очищенной сточной воды от автопарковки. С помощью сертифицированной методики «ФитоТест» ориентировочно определили класс опасности отходов (сточной и очищенной воды).

Результаты биотестирования ориентировочно указывают на невысокую токсичность очищенной воды (IV класс опасности). Учитывая полученные в ходе эксперимента данные, можно сделать вывод о целесообразности очистки сточных вод от автопарковок по предложенной технологической схеме.

Литература

1. Аренс В.Ж., Гридин О.М., Яншин А.Л. Нефтяные загрязнения: как решить проблему // Экология и промышленность России. - 1999. - №9. - с.33-36.

2. Веригина Е.Л., Миташова Н.И. Процессы и аппараты инженерной защиты компонентов окружающей среды. Гидросфера. Москва, 2012.

3. Методические рекомендации МР 2.1.7.2297-07. Обоснование класса опасности отходов производства и потребления по фитотоксичности.

4. Методические рекомендации по проектированию площадок для стоянок автомобилей и автобусных стоянок.

5. Википедия http://ru.wikipedia.org/wiki/%CA%E5%F0%E0%EC%E7%E8%F2

6. Википедия http://ru.wikipedia.org/wiki/%C3%F0%E0%E2%E8%E9

7. СНиП 2.04.03-85 http://www.norm-load.rU/SNiP/Data1/1/1997/index.htm

8. СНиП 2.04.02-84 http://www.norm-load.rU/SNiP/Data1/1/1996/index.htm