CC BY
258
Шишкина Р.Н., Анциферова О.А.
ПРИМЕНЕНИЕ АНАЭРОБНОГО ПРОЦЕССА ДЛЯ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОКОВ
Shishkina R.N., Antsiferova O.A.
APPLICATION OF ANAEROBIC PROCESS FOR OIL SEWAGE TREATMENT
Ключевые слова: анаэробные бактерии, нефтепродукты, очистка.
Keywords: anaerobic process, oil, sewage.
Аннотация
В статье приведены результаты исследований по использованию анаэробных бактерий для очистки промышленных стоков от нефтепродуктов.
Abstract
The article gives the results of the research of the application of anaerobic process for oil sewage treatment.
Человечество использует на свои нужды огромное количество пресной воды. Основными ее потребителями являются промышленность и сельское хозяйство. Наиболее водоемкие отрасли промышленности - горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит до 60% всей воды, затрачиваемой в промышленности, на нужды сельского хозяйства уходит до 30-40 % всей пресной воды.
В современных условиях сильно увеличиваются потребности человека в воде на коммунально-бытовые нужды. Объем потребляемой воды для этих целей зависит от региона и уровня жизни, составляет от 3 до 700 л на одного человека, В Москве, например, на каждого жителя приходится около 650 л, что является одним из самых высоких показателей в мире.
Россия по объему речного стока занимает второе место в мире. По территории страны протекают более 3 миллионов рек, ручьев и временных водотоков. Общий речной сток более 4,2 млн. км3/год. В 3-х миллионах озер сосредоточено 26,5 тыс. км3 пресных вод. На территории России имеется около 4 тысяч месторождений с запасами пресных вод обеспечивающими отбор 31,5 км3/год. В современных условиях из природно-водных объектов забирается около 5 млрд. м3 воды в год, в том числе более 67 млрд. м3 пресных поверхностных вод и 6 млрд.м3 морских вод. За период с 1990 года недопотребление в России существенно снизилось. Общий забор воды сократился на 20 процентов, и использование свежей воды уменьшилось более чем на 31 процент, в основном за счет снижения недопотребления на производственные и сельскохозяйственные нужды. В оборотных системах используются 133 млрд. м3/год. воды. Сбрасывается в природные и водные объекты почти 55 млрд. м3/год сточных вод. Из них только 20 млрд. м3/год подвергаются очистке.
При этом следует учитывать тот факт, что на многих объектах на очистку подается значительное количество промышленных сточных вод с превышением ПДК загрязняющих веществ . В настоящее время в связи с изменениями норм ПДК, очистка сточных вод на сооружениях, типа имеющихся на «Тольяттикаучук», до норм для воды рыбохозяйственных водоемов невозможна, поэтому требуется реконструкция очистных сооружений. Эффективность работы очистных сооружений канализации всегда была актуальной. Во-первых, эксплуатационные расходы являются основной частью платы за канализацию, что тяжким бременем ложится на население и промышленные предприятия. Во-вторых, обязательная плата за сброс и плата за сброс загрязняющих веществ, сверх установленных лимитов существенно снижают экономическую эффективность работы эксплуатационных организаций. В-третьих, высокая степень отходов при очистке сточных вод требует
дополнительных затрат на их переработку и хранение. В-четвертых, немаловажным элементом антропогенной деятельности человека являются сточные воды, которые после очистки попадают в естественные водоемы. И от того, насколько качественно проводится их очистка, зависит здоровье населения регионов и страны в целом. При разработке технологии очистки необходимо учесть, что основным загрязнителем сточных вод стали нефтепродукты.
Основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.
Ограниченные запасы пресной воды еще больше сокращаются из-за их загрязнения. Главную опасность представляют сточные воды (промышленные, сельскохозяйственные и бытовые), поскольку значительная часть использованной воды возвращается в водные бассейны в виде сточных вод.
Поверхностные стоки с территории предприятия несут в себе все специфические производственные вредности, естественную пыль и включения грунта, а также повышенное содержание нефтепродуктов и взвешенных веществ.
Поверхностно активные вещества - жиры, масла, смазочные материалы - образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом.
Таблица1 - Содержание некоторых органических веществ в промышленных сточных водах.__________________________________________________________________________________
№ п/п Загрязняющие вещества Количество в мировом стоке, млн.т/год
1 Нефтепродукты 26,563
2 Фенолы 0,460
3 Отходы производства синтетических волокон 5,500
4 Растительные органические остатки 0,170
5 Всего 33,273
Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи, а также в местах хранения, использования.
Действующие очистные сооружения г. Тольятти находятся в собственности трех предприятий: «Тольяттиазот», «Тольяттикаучук» и «АвтоВАЗ».
Водоотведение Центрального района осуществляется на биологических очистных сооружениях (БОС) ООО «Тольяттикаучук». Рельеф Центрального района равнинный, поэтому в районе расположены 14 канализационных насосных станций (на балансе городского водоканала), перекачивающих сточные воды в главную насосную станцию. Она уже и перекачивает весь поток на биологические очистные сооружения.
Биологические очистные сооружения являются цехом N102 ООО «Тольяттикаучук». БОС обслуживают не только ООО «Тольяттикаучук», но и промышленные предприятия Северной промышленной зоны Тольятти и население Центрального района города. ООО «Тольяттикаучук» производит забор технической воды с р. Волги для всего Северного Промышленного узла.
ООО «Тольяттикаучук» входит в состав ОАО "СИБУР Холдинг" и является одним из крупнейших предприятий нефтехимического комплекса России.
Завод производит синтетические каучуки (СК) и другую химическую продукцию. Основным сырьем для производства синтетического каучука является продукция предприятий нефтеперерабатывающей промышленности Средней Волги, Башкортостана, Татарстана, Сибирского региона
Площадь промышленной площадки ООО «Тольяттикаучук» - 4 359 000 м2.
Предприятие состоит из 4-х заводов, в каждом из которых имеется по два основных
производства:
- Завод № 1 - производство дивинила из пиролизной фракции и производство дивинилстирольных каучуков;
- Завод № 2 - производство изопрена из метанола, формальдегида, дегидрирование бутадиена и производство изопреновых каучуков;
- Завод № 3 - очистка изопрена, полученного со стороны, и производство изопреновых каучуков;
- Завод № 4 - дегидрирование изобутана и производство бутил каучуков.
Локальных очистных установок в цехах предприятия не имеется. Свободные
территории на производственной промышленной площадке ограничены из-за высокой плотности застройки технологических и вспомогательных цехов.
По характеру сточные воды предприятия подразделяются на 4 основные вида: промышленные; химически загрязненные, в том числе каучук(латекс) - содержащие и фенольные; солевые стоки водоподготовки; дождевые (промышленно-ливневые) сточные воды; хозяйственно-бытовые сточные воды.(2)
Таблица 2 - Характеристика химзагрязненных стоков ООО«Тольяттикаучук»
№ Показатель Ед. Значение КНС № 54/КН [С № 130
п/п изм. мин. макс. средн.
1 2 3 4 5 6
1 рН мгО2/дм3 2,0/1,4 11,7/10,9 8,0/7,1
2 ХПК мгО2/дм3 267/82,5 1490/1678 572,1/233
3 БПКз мг/дм3 144/28 468/256 179,1/65,4
4 Взвеш. вещества мг/дм3 28/31 125/139 59,2/57,4
5 Хлориды мг/дм3 138 5335 2273
6 Сульфаты мг/дм3 78 514 273,7
7 Нефтепродукты мг/дм3 1,7/0,2 20,6/84 5,4/1,1
Оценка состояния очистных сооружений выявила следующее.
Наблюдается неравномерность и отсутствие системы регулирования распределения сточных вод по сооружениям (отстойникам, аэротенкам). Отсутствие возможности отключать (выводить из эксплуатации) сооружения в связи с отсутствием или износом запорных конструкций.
Гидравлическая нагрузка на отстойники не выровнена, что в значительной степени связано с разницей уровня водосливных кромок. Наблюдается неравномерность центрального стакана и переливных кромок, что снижает эффект осветления сточных вод. В некоторых аэротенках и в регенераторах требуется заменить систему аэрации. Имеется обрушение лотков в аэротенках.
Аэротенки построены по требованиям СНиП 1974 г., в связи с чем не обеспечивают достаточную очистку от биогенных соединений. Отсутствует эффективная система сбора и обработки образующихся осадков и песка.
Строительство очистных сооружений было начато 50 лет назад. За прошедшее время эксплуатации под воздействием факторов окружающей среды и сточных вод сооружения в значительной степени подверглись физическому износу. В настоящее время высока степень износа коммуникаций, сооружений, технологического оборудования.
Сооружения 1-11 очереди введены в эксплуатацию в 1960-1967 гг., и постоянно находятся в эксплуатации более 40 лет. Бетонные конструкции, при длительном периоде эксплуатации в климате со значительными перепадами температуры, при наличии агрессивных сточных вод, в значительной степени разрушены. Имеются разрушения поверхности, трещины, оголенные участки арматуры. Металлические элементы - запорно-регулирующая арматура, щитовые затворы, ограждающие конструкции - подверглись коррозионному разрушению. Сооружения 1-11 очереди не могут рассматриваться в рамках
объектов реконструкции и подлежат демонтажу после проведения реконструкции БОС. То же относится к горизонтальным первичным отстойникам III очереди.
Сооружения III очереди введены в эксплуатацию в 1974 г., и постоянно находятся в эксплуатации более 34 лет. Имеются значительные дефекты строительных конструкций. Требуется капитальный ремонт указанных сооружений. Блок доочистки и цех механического обезвоживания осадков построены 30 лет назад и также нуждаются в капитальном ремонте, в особенности это касается цеха механического обезвоживания осадка.
Согласно «Рекомендаций по оценке и выбору технико-экономических характеристик сооружений очистки городских сточных вод» ВНИИ по охране вод, биологические очистные сооружения ООО «Тольяттикаучук» относятся к 201 типу, возможности которых не позволяют производить очистку сточных вод до норм ПДК для воды водоемов рыбохозяйственного значения.(З)
Однако водоохранное законодательство требует соблюдения норм сброса загрязняющих примесей со сточными водами, в результате чего ООО «Тольяттикаучук» вынуждено платить штрафы.
Анализ существующего положения выявил следующее:
Существующий состав и состояние сооружений не отвечают требованиям, предъявляемым к очистным сооружениям. Не в состоянии обеспечить требуемое качество очистки сточных вод, как по проектному расходу, так и при снижении производительности станции. Существующим набором сооружений не возможно добиться требуемых показателей. Существующая технологическая схема морально устарела, и не способна обеспечить надлежащее качество очистки. Для обеспечения очистки сточных вод в количестве 135 000 м3/сут., требуется реконструкция с включением в технологическую цепочку полного набора сооружений, обеспечивающих требуемое качество очистки сточных вод и эффективную обработку осадков.
Для снижения затрат по очистке сточных вод от нефтепродуктов целесообразно в процессе очистки использовать штаммы Bacillus sp. ВКПМ-5061 в качестве деструктора.(1)
Очистка сточных вод на существующих сооружениях данного типа до норм воды рыбохозяйственного водоема (ПДС согласованный в лицензии на сброс по некоторым компонентам ниже ПДС р.х.в.) невозможна.
Таблица 3- Качество очищенных сточных вод, речной воды р.Волга и ТУ для
использования воды на ООО_ “Тольяттикаучук”
№ п/ п Определяемый показатель Ед. изм. Качество сточной воды на выходе с БОС ООО "Тольяттикаучук" за сентябрь 2009г. Воды водоема ПДК для рыбохозяйственного назначения
1 Взвешенные вещества мг/дм3 17.0
2 Фосфаты (по фосфору) мг/дм3 1,89 н.б. 0.2
3 Нефтепродукты мг/дм3 0,034 н.б. 0.05
Чтобы улучшить качество очистки , необходимо использовать анаэробные бактерии, так как анаэробные условия исключают наличие растворенного кислорода и кислородосодержащих анионов. Для внедрения анаэробной культуры необходимо проработать технологию изготовления гранулированного ила.
Учитывая, что в производственных условиях возможны ситуации с полным прекращением подачи сточных вод на очистные сооружения, а также залповых аварийных сбросов, были выяснены температурные пределы жизнестойкости микроорганизмов, особенно в условиях экспериментально низких и высоких температур. Исследования показали, что штамм Bacillus sp. ВКПМ В-5061 способен в условиях низких и высоких
температур (от -10 до +5 о С в воздушной среде, и от +5 до + 65 о С в водной среде) очищать сточные воды от нефтепродуктов и фосфатов, приближая их содержание в стоках к установленным нормам предельно допустимых концентраций как в залповом, так и в штатном режиме очистки сточных вод перед подачей их на очистные сооружения, в конечном итоге, в водоем, а в почве - до фоновой концентрации нефтепродуктов на 21-е сутки после применения.
Культура Bacillus sp, ВКПМ В-5061 не требовательна к питательным средам и может культивироваться как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Для эффективности работы штамма Bacillus sp. ВКПМ В-5061 было предложено добавлять микрофлору в сточную воду, а в почве искусственно соединить ее с отработанным активным илом и нанести на поверхность. Это позволяет сохранить высокую эффективность работоспособности микроорганизмов в проточной системе химически загрязненной канализации.
Штамм депонирован во Всесоюзной коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) института "НИИ Генетика" Минмедбиопрома РФ.
Изобретение относится к биотехнологии, в частности к микробиологической очистке почвы и сточных вод, касается использования штамма микроорганизма для деструкции нефтепродуктов и фосфатов в сточных водах и почве и может быть использовано для очистки почвы и сточных вод нефтехимических предприятий.
Целью данного исследования является получение штамма - эффективного деструктора нефтепродуктов и фосфатов, в соответствующих сточных водах предприятий нефтехимии, путем использования микроорганизмов из рода Bacillus - нефотосинтезирующих бактерий прокариотических организмов бактерий-термофилов, адаптированных к условиям высоких температур и избирательно деградирующих нормальные алканы производства синтетического каучука. Проведенные экспериментальные исследования показали, что необходимо разработать технические условия на гранулированный ил.
Полученный штамм Bacillus sp. ВКПМ В-5061 характеризуется следующими морфологическими, культуральными и физико-биохимическими признаками:
Культурально-морфологические признаки: бактериальные прокариотные клетки -закругленные грамотрицательные полиморфные палочки, подвижные (движутся при помощи полярных жгутиков). Размер клеток 0,6х1,0х1,2. Склонны располагаться одиночно. Клетки малоподвижны, имеют ограниченное количество жгутиков.
Культура Bacillus sp. ВКПМ В-5061 не требовательна к питательным средам и может культивироваться как в аэробных условиях на обычном пластинчатом и скошенном мясопептонном агаре (мясопептонном бульоне), так и в факультативно-анаэробных условиях при посеве в короткий столбик мясопептонного агара под слоем вазелинового масла (для предотвращения высыхания) .
В эксперименте колонии данного штамма на агаре (90о С; 24 ч) круглые с диаметром до
1,5 мм, выпуклые, влажные, не имеющие тенденции к слиянию, слегка фосфорицирующие, но не окрашивающие среду.
В мясопептонном бульоне (90о С; 24 ч) наблюдается равномерное помутнение без образования пленки с постепенным образованием незначительного, легко взмучивающегося осадка с золотисто-желтоватым оттенком.
Физиолого-биохимические признаки: в эксперименте анаэроб, с высокой температурой роста (до 90о С, оптимальная температура роста 30-75оС, рН 6,2-8,6). При нейтральном рН наблюдалось значительное разжижение крахмала. Обладает каталазной, оксидазной и уреазной активностью. Разлагает нефтепродукты и фосфаты.
Кратковременное хранение штамма осуществляется на скошенном агаре в условиях холодильника с еженедельным пересевом. Культура после хранения освежается путем пересева и проращивается в термостате при 85о С в течение суток до отчетливо выраженного налета на картофельных пластинах.
Для массового размножения культуры использовался метод проточного хемостата. Лимитирующая внутриклеточная концентрация содержания фосфора варьировала в
следующих пределах (от 4,2-8,7 мг/дм3 до 13,7-16.2 мг/дм3).
При концентрации фосфатов до 15 мг/дм3 содержание биомассы превышает 10 мг/дм3, при этом в составе биомассы наблюдаются частицы латекса. Уменьшение фосфора в среде оказывает непосредственное влияние на синтез суммарной РНК, поскольку он является структурным компонентом РНК. Недостаток фосфора во внешней среде способствует накоплению в клетках полисахаридов, что значительно повышает окислительную способность клеток.
По физико-химическим показателям гранулированный ил должен соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 4
Таблица 4 - Характеристики гранули рованного ила
№ п/п Наименование показателей Характеристика
1 Внешний вид. Слипшиеся бактерии активной биомассы образуют гранулы диаметром до нескольких миллиметров.
2 Содержание продуцента. Концентрация гранулированного ила должна достигать 20 - 30 г/дм3 (в обычных условиях концентрация активного ила составляет 2,5 -3,5 г/дм3 )
3 Линейная (вертикальная) скорость подачи. Не менее 0,5 м / час
4 Плотность гранулированного ила. 1,08 г / см3
5 Работоспособность гранулированного ила без регенерации. До 4-х месяцев
Экспериментальные исследования показали, что штамм Bacillus sp. ВКПМ В-5061 обладает более высокой, в 1,5-2 раза деструкционной активностью, в отношении фосфатов и нефтепродуктов. Преимущество штамма - высокая степень деструкции нефтепродуктов и фосфатов, как в залповом, так и в штатном режиме очистки сточных вод перед подачей их на очистные сооружения и в конечном итоге в водоем.
Технология интенсификации доочистки сточных вод от токсикантов с помощью гранулированного ила должна соответствовать требованиям настоящих технических условий.
В соответствии с условиями для лабораторно-стендовых испытаний, выбран коллекционный производственный штамм прокариотических микроорганизмов архебактерий-термофилов (Bacillus sp. ВКПМ - 5061).
Для формирования гранулированного ила в лабораторных условиях использовали стеклянный биореактор емкостью 4 л (высота 142 см, диаметр 6,0 см). В него внесли активный ил из очистных сооружений ООО "Тольяттикаучук" Объем ила 3,7 л (сухой остаток
10,5 г/дм3), объем осевшего осадка за 30 мин 98%. В течение 4 месяцев производилось сбраживание и формирование плотного илового осадка в анаэробных условиях.
РД-09
о
(N
о
о
?
о
.V/
о
00
о
1/4
(N
а
\
Л
Рис.1. Исследование различных видов биореакторов в лабораторных условиях
Сток циркулировал в замкнутом цикле через слой ила со скоростью от 4 до 10 литров в сутки. Ил периодически перемешивали при отключенной подаче стока, так как при постоянном перемешивании и циркуляции жидкости происходит вынос ила.
Свежий ил имеет окраску от светложелтой до коричневой, а через 25 - 30 дней при отсутствии воздуха ил делается черным, циркулирующий раствор становится прозрачным, увеличивается скорость оседания ила в колонке.
При невысокой скорости пропускания раствора образуется прозрачный надъиловый слой, около 30 % объёма колонки, однако при увеличении скорости циркуляции или перемешивании ил "взмучивается", и происходит его вынос.
Ил, сброженный в течение 35 дней, после того, как скорость его оседания в колонке стала постоянной, помещен в колонку емкостью 6,2 литра (высота 125 см, диаметр 8,0 см), и внесен штамм Bacillus sp. Через него стали пропускать сточные воды с ООО "Тольяттикаучук" при температуре 65-70 оС для проверки деструкционной способности по отношению к нефтепродуктам.
Испытывали 2 варианта формирования микрофлоры:
1) сточная вода подается снизу, проходит слой ила стекает в приемный резервуар. Скорость водообмена в этих резервуарах составляет один объем в сутки;
2) в биореактор загружается сточная вода с илом в соотношении 3:1, и
с помощью электромотора с мешалкой создается ток воды, который перемешивает стоки и ил.
В результате проведенного лабораторного исследования получена микрофлора, по своим свойствам способная увеличивать концентрацию до качества гранулированного ила.
В ходе лабораторных исследований было установлено, что фосфор-аккумулирующие бактерии штамма Bacillus sp. ВКПМ B-5061 способны извлекать избыточное количество фосфора в процессе их культивирования в аэробных условиях без предварительной анаэробной стадии.
Экспериментально-теоретическая проработка и опытно-промышленные исследования штамма микроорганизмов рода Bacillus ВКПМ-5061 в производственных условиях проводились в несколько этапов. Предпринятая попытка дозировки микрофлоры в поток сточных вод через узловой канализационный колодец из переносной емкости, показала
возможность снижения нагрузки на заводские очистные сооружения по фосфатам с 7 кг/ч до 6 кг/ч и нефтепродуктам с 200 кг/ч до 140 кг/ч за счет выявленной способности штамма Bacillus ВКПМ-5061 осуществлять биохимическую очистку в динамических условиях канализационного потока. Недостатком этого метода является повышенный расход вносимой культуры, транспортируемой на очистные сооружения и включаемый в состав активного ила, а также технологическое несовершенство применяемого метода.
Одним из методов эффективной биохимической очистки сточных вод, является новая голландская технология, работающая на основе активного ила в форме гранул, позволяющая увеличить окислительную возможность активного ила по сравнению с применяемым в 2 - 3 раза. Однако приобретение такой технологии требует значительных экономических инвестиций либо в научные разработки данной проблемы, либо в закупку западной интеллектуальной собственности.
Это и послужило основой активных разработок в данной области по подбору оборудования, применительно к существующим работающим системам, и селекционирования более активных штаммов для локальных способов переработки концентрированных стоков, ввиду того, что стоки нефтехимических предприятий имеют достаточно высокую (30 - 60оС) температуру, а существующие очистные сооружения не приспособлены к такому температурному режиму непрерывной работы, особенно в период максимальных производственных нагрузок и залповых сбросов.
Практика эксплуатации оборудования очистных сооружений показывает, что чем меньше содержится в сточных водах примесей, тем качественнее производится их очистка, а это можно достичь, применив на производстве способ локальной предочистки сточных вод.
Исследования показали, что одним из методов решения этого вопроса является разработка подходов к получению гранулированного ила повышенной активностью.
В течение длительного срока применения такой технологии имелась возможность изучить вариант использования биореактора для наработки гранулированного ила в производственных условиях и разработать методику доочистки сточных вод на локальных очистных сооружениях.
Эксперименты проводились при температуре 25°С. Ежесуточно из реактора отбиралось по 500 мл перемешанной иловой смеси и добавлялось 390 мл свежей сточной воды, 100 мг активного ила и 10 г штамма Bacillus sp. ВКПМ B-5061 (1:10).
Все измерения проводились трижды в соответствии со стандартной методикой исследования воды и сточных вод. Величина рН измерялась с помощью рН-метра Crison micro pH 2000. Контроль содержания растворенного кислорода проводился кислородомером Jenway 9071. Концентрацию общего фосфора в воде измеряли фотометрически после окисления персульфата калия. Концентрацию общего фосфора в активном иле определяли с применением перхлорной кислоты. Нефтепродукты определяли спектрометрическим методом на анализаторе АН-2. ХПК определяли титриметрическим методом. Доза ила определялась после высушивания в течение 1 часа при температуре 105°С. Иловый индекс рассчитывали после 30 минут отстаивания ила
Эксперименты с обычным и обогащенным активным илом проводились с целью возможности применения обогащенного штаммом Bacillus sp. ВКПМ B-5061 ила для повышения степени извлечения фосфора и нефтепродуктов в аэробных условиях.
Извлечение общего фосфора и нефтепродуктов в экспериментах с обогащенным илом оказалось значительно более высоким (р<0,05), чем в случае с традиционным илом. Доза ила возрастала в ходе экспериментов в обеих системах (табл. 5.) .
В конце эксперимента прирост ила по отношению к исходному значению был несколько выше в системе с обогащенным илом по сравнению с обычным илом. Среднее количество поглощаемого фосфора, отнесенное к дозе ила, в данном эксперименте оказалось более высокой в системе с обогащенным илом (2,71 мг Ро6щ/г), чем в системе с обычным илом.
Штамм Bacillus sp. ВКПМ B-5061, вводимый в обогащенный ил, обнаруживает высокую способность к выживанию, размножению и внедрению в хлопья активного ила,
хотя их размножение в системах с чередованием анаэробно/аэробных условий протекает несколько интенсивней.
Таблица 5 - Изменение во времени характеристик систем с обычным и обогащенным
илом.
Показатель Время (поступление сточных вод на очистку), час Обычный ил Обогащенный ил (штаммом Bacillus sp. ВКПМ B-5061)
Р, мг/дм3 3,60 3,62
ХПК, г/дм3 212,8 208,6
Взвешенные в-ва 0 31,11 29,41
Нефтепродукты продолжение 1,68 1,66
Р, мг/дм3 3,12 2,18
ХПК, г/ Взвешенные 78,2 52,5
в-ва 24 26,43 14,76
Нефтепродукты 0,46 0,21
Р, мг/дм3 3,04 1,82
ХПК, г/дм3 87,4 48,6
Взвешенные в-ва 48 22,4 8,53
Нефтепродукты 0,28 0,11
Полученные данные показали улучшение качества очистки сточных вод с применением обогащенного ила на 40-70%, по фосфору, нефтепродуктам, ХПК, взвешенным веществам.
В традиционной системе общий фосфор, извлеченный из сточной воды, используется биомассой активного ила, тогда как в системе с обогащенным илом поглощение общего фосфора является результатом жизнедеятельности штаммов.
Исследования показали, что применение обогащенного ила штаммом Bacillus sp. ВКПМ B-5061 при очистке сточных вод повышает качество очистки.
Технологическая цепочка очистки сточных вод любого состава можно представить следующим образом
Рис. 2. Общая схема очистки сточных вод
Достигнутая высокая степень очистки сточных вод за счет применения обогащенного ила позволила использовать очищенные сточные воды на производственные нужды ООО «Тольяттикаучук», с сокращением потребления речной воды на предприятии и прекращением сброса очищенных сточных вод в водоем.
Эффективная работа всего комплекса предопределяется механической очисткой сточных вод от нерастворимых в воде минеральных и органических веществ. Механическая очистка позволяет удалить минеральные компоненты сточных вод и с наибольшей эффективностью проводить биологическую очистку.(З)
Как отмечалось выше, промышленные сточные воды, поступающие на БОС, имеют сложный химический состав. Очистка этих сточных вод от содержащихся в них компонентов на сооружениях с традиционной схемой очистки невозможна.
К общим мероприятиям по «нормализации» сточных вод относятся: усреднение ее по объему и составу; коррекция величины рН и учет температуры сточных вод; добавление примесей, обеспечивающих протекание окислительных процессов; удаление примесей, затрудняющих протекание биологических процессов очистки сточных вод; удаление компонентов, способных к отложению, всплыванию, налипанию и т. д., то есть затрудняющих работу отдельных сооружений и оборудования.
Кроме того, для сброса сточных вод в водоем необходимо устранить попадание в сточные воды соединений, удаление которых на очистных сооружениях не происходит. К таким соединениям, в данном случае, относятся сульфаты, хлориды, нитраты, нитриты. Одним из способов снижения содержания хлоридов в сточных водах, является внедрение технологии бессолевой коагуляции каучука.
Ключевым звеном в очистных сооружениях являются сооружения биологической очистки. Именно на них происходит основное изъятие биогенных элементов и органических загрязняющих примесей.
Специальная очистка на сооружениях (или до попадания на них) необходима от латекса и крошки полимера. Реализация биологической очистки сточных вод также может проводиться различными способами.
В отечественной практике в последние десятилетия для очистки сточных вод с использованием аэротенков, биотенков для городских сточных вод применяются следующие мероприятия, реализация которых может быть внедрена на биологических очистных сооружениях ООО «Тольяттикаучук»:
1. Интенсификация механической очистки сточных вод, прежде всего от песка, взвешенных, плавающих веществ, латекса
2. «Нормализация»: сглаживание неравномерности поступления сточных вод на очистку, гидравлической нагрузки на сооружениях
3. Реализация технологии нитрификации и денитрификации в биотенках.
4. Доочистка сточных вод на скорых безнапорных фильтрах.
5. Ультрафиолетовое обеззараживание очищенных сточных вод.
6. Реализация механического обезвоживания осадка с последующим их обеззараживанием и утилизацией.
7. Замена устаревшего, изношенного и избыточного по мощности и производительности технологического оборудования. Установка приборов контроля и учета, вплоть до автоматизации систем управления технологических процессов.
Внедрение данных мероприятий позволит повысить качество очистки сточных вод до требуемых нормативов.
На основании полученных норм разработаны технические условия на прием сточных вод на очистные сооружения ООО «Тольяттикаучук» от абонентов. Это позволило произвести дальнейший расчет очистки сточных вод до норм ПДК для воды водоемов рыбохозяйственного значения и начать поиск технологий эффективной очистки стоков до заданных норм.
Внедрение в технологию очистки сточных вод применения анаэробных бактерий с гранулированным илом позволит повысить качество очистки до уровня требований, предъявляемых к сбросам в рыбохозяйственные водоемы.
Библиографический список
1. Анциферов А.В. Обоснование целесообразности процесса анаэробиоза в условиях очистки нефтесодержащих стоков. Российские иновации- Российский капитал. - Самара, 2005.
2. Иванов В.Г. Методы очистки хозбытовых и промстоков от нефтепродуктов при их малой концентрации. Вода и экология // Проблемы и решения. - № 1. - 1999. - С. 25-28.
3. Киреева Н.А.,Онегова Э.С.,Жданова Н.В. Биологическая очистка нефтезагрязненного водоема. Вода и экология // Проблемы и решения. - № 2. - 2004. - С. 67-69.
