С техническим прогрессом и ростом производства нагрузка на природную среду достигает таких размеров, при которых природа уже не в состоянии сама восстанавливать нарушенное экологическое равновесие. По степени взаимодействия промышленных предприятий с окружающей средой первое место среди объектов природы занимают водные ресурсы [1].
Высокое содержание ионов металлов в производственных сточных водах характерно для многих предприятий машиностроительной, металлургической и других отраслей народного хозяйства. Реагентные методы, применяемые в настоящее время, как правило, не обеспечивают необходимую глубину очистки сточных вод от токсичных металлов. Среди других недостатков реагентных схем можно отметить высокую потребность в дорогостоящих реагентах, вторичное загрязнение стоков, большое количество трудно обрабатываемого осадка [2, 3]. Все это с одной стороны оказывает вредное воздействие на окружающую природную среду, а с другой стороны предприятия несут значительные убытки из-за штрафных санкций за экологические нарушения.
В последние годы в России значительный интерес вызвал анаэробный метод очистки стоков с использованием сульфатвосстанавливающих бактерий [2]. Показана целесообразность применения сульфатредуцирующих бактерий для очистки сточных вод гальванических производств от таких ионов как хром, железо, медь, цинк, серебро, ртуть и других.
Суть технологии заключается в обработке сточных вод специализированной культурой сульфатвосстанавливающих бактерий, обладающих способностью в анаэробных условиях восстанавливать сульфаты до сероводорода с одновременным окислением органических веществ и разрушением фосфатов, нитратов, ионов аммония. Образующийся сероводород реагирует с растворенными ионами металлов с образованием нерастворимых сульфидов. Поскольку растворимость большинства сульфидов металлов намного ниже по сравнению с гидроксидами металлов, в очищенной сточной воде достижимы более низкие концентрации металлов [3, 4].
Эта технология достаточно давно получила распространение на Западе. Еще в середине прошлого века способность этих бактерий восстанавливать сульфаты и осаждать железо использовали для очистки шахтных вод в США, для очистки стоков предприятий тяжелой металлургии в Голландии (производство цинка), в США (производство меди) и др. [3, 5]. Сегодня в Европе с использованием анаэробной технологии работает более 500 очистных сооружений [6].
Предлагаемая технология очистки сточных вод является комплексной и включает различные методы обработки воды.
Технология обеспечивает удаление:
ионов металлов: хрома, меди, цинка, никеля, титана, молибдена, ртути, железа, алюминия;
органических загрязнений: нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ, смазочно-охлаждающих жидкостей, растворителей, краскосодержащих отходов, отходов пищевой промышленности и т.д.
анионов: сульфатов, нитратов, фосфатов, аммонийного азота и т.д.
до концентраций соответствующих чрезвычайно жестким экологическим нормативам.
Принципиальная технологическая схема очистных сооружений представленная на рисунке, включает несколько стадий:
предварительная подготовка сточных вод к очистке, которая включает в себя удаление плавающих нефте- и маслопродуктов, механических загрязнений и грубодисперсных взвешенных веществ; усреднение стоков по концентрации;
биохимическая очистка;
физико-химическая очистка, включающая в себя удаление осадка с применением коагулянтов и флокулянтов, обработку озоном и тонкую фильтрацию.
Сточные воды предприятий, содержащие значительное количество органических веществ (стоки предприятий пищевой промышленности, отработанные смазочно-охлаждающие жидкости, моющие растворы, спиртосодержащие смеси), необходимых для жизнедеятельности анаэробных бактерий, используются в качестве органического питания для культуры микроорганизмов на стадии биологической очистки.
Предварительно, для удаления плавающих фракций: нефтепродуктов, жиров и масел, а так же механических примесей стоки направляются на механическую очистку в отстойники, флотаторы или на сепараторы, а затем подаются в биотенки для биологической очистки.
Основой биохимической очистки является использование специализированных культур сульфатвосстанавливающих бактерий иммобилизованных на внутреннем материале герметичных аппаратов – биотенков.
Принципиальная технологическая схема очистных сооружений
Для удаления образовавшегося осадка биохимически очищенные сточные воды подаются в вертикальные отстойники, оборудованные тонкослойными блоками. Для интенсификации процесса отстаивания сточные воды обрабатываются флокулянтом.
Осадок из отстойников подвергается обезвоживанию.
Для удаления взвешенных веществ, сточные воды подвергаются тонкой фильтрации. В зависимости от физических и химических характеристик загрязнений (взвешенных веществ) подлежащих очистке, а так же требований к уровню очистки применяются фильтровальные установки различных конструкций.
Для доочистки, дезодорации и обеззараживания сточных вод применяется процесс озонирования. Озон, являясь мощным экологически чистым окислителем, позволяет избежать вторичного загрязнения очищаемой воды токсичными соединениями, характерными при обработке хлорсодержащими реагентами (хлорорганика, хлорцианы и т.п.). Без применения озона невозможно добиться очистки стоков до норм ПДК по нефтепродуктам и другим биологически трудно разлагаемым соединениям. Обработка озоном переводит многие трудноокисляемые соединения в продукты способные участвовать в биохимических превращениях.
Очищенная вода подается в технологический накопитель для повторного использования или сбрасывается в водоем.
Показатели эффективности очистки: органические загрязнения – до 80%; ионы тяжелых металлов – 95-99%.
Положительными факторами предлагаемой технологии являются:
повышение эффективности очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов по сравнению с традиционными реагентными технологиями, без введения дополнительных реагентов.
снижение на 65-70% общего солесодержания сточных вод;
возможность использования сточных вод в оборотном водоснабжении предприятия;
возможность автоматизированного контроля и управления процессом;
небольшой объем образующегося осадка;
низкая растворимость осадка, что облегчает его дальнейшую обработку;
построение технологии по модульному принципу, что позволяет наращивать производительность очистных сооружений путем введением в эксплуатацию дополнительного оборудования.
В России с 1994 года на предприятии «НЕФАЗ» (г. Нефтекамск) применяется технология биохимической очистки стоков гальванического производства разработанная специалистами Башкирского Нефтехимического Института. Проектная мощность очистных сооружений 2300 м3/сут.
Для очистки стоков с трудноокисляемой органикой данная технология успешно функционирует в течение трех лет на очистных сооружениях цеха по производству спирта ОАО Ликеро-водочный завод «Глазовский». Проектная мощность очистных сооружений 550 м3/сут.
К сожалению, в России данный метод пока не получил широкого распространения. Однако, в связи с ужесточением в последние годы экологических требований к сбросу стоков и связанных с этим штрафных санкций, интерес к этой технологии значительно усилился.
В настоящее время ведутся работы по внедрению комплексной технологии на предприятиях ОАО «Иж-Авто» (г. Ижевск), ОАО «ИЭМЗ «КУПОЛ» (г. Ижевск), ОАО «Курганмашзаод» (г. Курган), на предприятиях ОАО «Российские железные дороги».
Литература:
1. Лотош В.Е. Экология природопользования. ? Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. экон. ун-та, 2000. – 540 с.
2. Биологическая очистка хромсодержащих промышленных сточных вод/Квасников Е.И., Серпокрылов Н.С., Клюшникова Т.М. и др.; Под ред. Е.И. Квасникова; АН УССР. Ин-т микробиологии и вирусологии им. Д.К. Заболотного. ? Киев: Наук. думка, 1990. ? 112 с.
3. H. Dijkman, C.J.N.Buisman et al. Biotechnology in the mining and metallurgical industries: cost saving through selective precipitation of metal sulfides // Presented at Copper 99 International conference, Phoenix, Atizona, Oct. 10-13, 1999.
4. Биотехнология. Принципы и применение. Под ред. И. Хиггинса, Д. Беста, Дж. Джонса; М.: Мир, 1988. – 480 с.
5. Andre L. De Vegn, Cees J.N.Buisman. Полная очистка подземных вод, загрязненных тяжелыми металлами и сульфатом // Материалы 11 собрания «БИОМИНЕТ», CANMET Special Publication SP 95-1, Ottawa, p. 31-43.
6. W. van Starkenburg. Анаэробная очистка сточных вод. Современное состояние // Микробиология. ? 1997. ? № 5. ? С.705-715.
Источник: ЗАО «Чистые технологии», г. Ижевск |
