НДТ очистки хозяйственно-бытовых сточных вод: оценка эффективности работы очистных сооружений "Биокомпакт" для обеспечения безопасного сброса в Р. Истру (Московская область)

НДТ ОЧИСТКИ ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД: ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ «БИОКОМПАКТ» ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ

БЕЗОПАСНОГО СБРОСА В Р. ИСТРУ

Басамыкина Алена Николаевна

Студент-бакалавр кафедры экологического мониторинга и прогнозирования, Российский Университет Дружбы

Народов, г. Москва

АННОТАЦИЯ

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.

ABSTRACT

The ecological situation in the region was considered. The relevance of BAT of dome^ic wa^ewater biological treatment was ju^ified. Measures of efficiency of biological sewage disposal plant operation were analyzed and resulted.

Ключевые слова: сточные воды, очистка сточных вод, биологическая очистка, аэробный биофильтр.

Keywords: wa^ewater, wa^ewater treatment, biological treatment, aerobic dige^ion filter.

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 составля-

ет 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.

>£-' *

г(|. Йстря

I"

ШРТ: >

-ХЬГ/ ' -о>

сороса г л

\ «с

7 Ьчипныс сиоруження бпологической очистки

•Л

4 . V V

/У -* /

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»

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-компрес-сорная станция (НКС) (1).

Хозяйственно-бытовые сточные воды по самотечному коллектору поступают на КНС-1, откуда по напорному коллектору на решетку, далее в аккумулирующую емкость для усреднения расхода.

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 исполь-

зованием прикрепленной аэробной микрофлоры. В аэротен-ке 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 аэраци-онной 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:

• 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 рыбохозяйствен-ного 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

Эффективность работы очш

чего было использовано следующее аналитическое оборудование:

1. Анализатор жидкости типа «Флюорат-02-2М»

1. Весы лабораторные

2. Оксиметр серии «ОхьТор Ш 6»

3. рН-метр/ионометр «ТА-Ион»

4. Система капиллярного электрофореза «Капель-105»

5. 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

ных сооружений «Биокомпакт»

Определяемые по- Единицы измере- На входе На выходе Допустимая кон- Эффективность

казатели ния центрация, мг/дм3 [2, с.2] очистки, %

БПК5 мг О2/дм3 1100±88 менее 1 4,0 99,999

Взвешенные ве- мг/л 95,4±9,5 6,7±2,0 10,0 99,93

щества

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

1. Вагнер Б. Б. Реки и озёра Подмосковья. - М.: Вече, 2007. - 480 с.

2. Нормативы качества воды водных объектов рыбо-хозяйственного значения, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения. - М.: Федеральное агентство по рыболовству, 2010. - 215 с.

3. Постановление N 525 "Об утверждении Правил осуществления контроля состава и свойств сточных вод". М.: Правительство РФ, 2013. - 9 с.

4. Приказ N 333 "Методика разработки нормативов допустимых сбросов веществ и микроорганизмов в водные объекты для водопользователей". М.: Минприроды РФ, 2007. - 61 с.

5. СП 32.13330.2012 Канализация. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.0385. М: Минрегион РФ, 2011. - 66 с.