Очистка сточных вод

жидким хлором или хлорной  известью. Для дезинфекции используют также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.)

Биологический метод дает большие результаты при очистке  коммунально-бытовых стоков. Он применяется также и при очистке отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве искусственного волокна.

Выбор технологической  схемы очистки сточных вод

Выбор оптимальных технологических  схем очистки воды - достаточно сложная  задача, что обусловлено преимущественным многообразием находящихся в  воде примесей и высоким требованиями, предъявленными к качеству очистки  воды. При выборе способа очистки  примесей учитывают не только их состав в сточных водах, но и требования, которым должны удовлетворять очищенные  воды: при сбросе в водоем - ПДС  ( предельно допустимые сбросы) и ПДК (предельно допустимые концентрации веществ), а при использовании очищенных сточных вод в производстве - те требования, которые необходимы для осуществления конкретных технологических процессов.

Для приготовления из сточных  вод технической воды или обеспечения  условий сброса очищенных сточных  вод водоемов большое значение имеет  технико-экономическая оценка способов подготовки воды. Экономическое преимущество имеют, как правило, замкнутые системы  водоиспользования [1-3].  Однако процесс замены современных производств безотходными, в том числе и с

полностью замкнутой системой водоиспользования, достаточно длительный. Поэтому часть очищенных сточных вод сбрасывают в водоемы. В этих случаях необходимо соблюдать установленные нормативы для относительной концентрации вредных веществ в очищенных сточных водах. Применяемые схемы очистки должны обеспечивать максимальное использование очищенных вод в основных технологических процессах и минимальный их сброс в открытые водоемы. При широком внедрении оборотных систем имеются

дополнительные резервы  по сокращению расхода свежей воды и уменьшению сброса в открытые водоемы. При широком внедрении оборотных систем имеются дополнительные резервы по сокращению расхода свежей воды и уменьшению сброса сточных вод в водоемы (совершенствование технологических процессов, повышение

эффективности очистки сточных  вод). Сточные воды являются чистыми, если их отведение в водные объекты  не приводит к нарушению норм качества воды в контролируемом створе или  пункте водоиспользования. Степень очистки сточных вод при сбросе их в водоемы определяется нормативами качества воды водоема в расчетном створе и в большой степени зависит от фоновых загрязнений. Для снижения концентраций вредных примесей,

присутствующих в сточных  водах, до требуемых величин необходима достаточно глубокая очистка. Поэтому  важное значение имеет надежный контроль степени очистки сточных вод, так как с ужесточением требований к качеству очищенных вод значение ПДК большинства вредных веществ снижается и, следовательно, возрастают трудности их определения [4]. Кроме того, контроль усложняется при определении концентраций вредных веществ в сильно разбавленных сточных водах.

Очистка сточных вод на примере хранилища особо опасных жидких стоков полигона "Красный бор" (г. Санкт-Петербург, Россия) обратноосмотическими системами фирмы Rochem Hamburg

Короткая информации о фирме ROCHEM:

Фирма ROCHEM из Гамбурга с 1982 года активно  разрабатывает и производит оборудование по принципу мембранной фильтрации. Наряду с успешным производством обратноосмотической  техники, фирма разрабатывает и  производит плоско-параллельные фильтрационные системы (FM) для обратного осмоса низкого давления, нанофильтрации и ультрафильтрации.

Конструкционные разработки, изготовление оборудования и его сервис, осуществляется для стран СНГ из г. Санкт-Петербурга. Опыт фирмы базируется на 3 000 работающих установках фирмы различной производительности и на многолетнем опыте их работы почти во всех странах мира. Основой для дальнейшего использования обратноосмотической техники фирмы в области очистки стоков, послужил многолетний опыт работы стандартных установок для опреснения морской воды. Накопленные данные легли в основу новейших разработок фирмы в области модернизации фильтрационного модуля и его использования в системах для глубокой очистки сточных вод.

Требования, которые выдвигаются  для опреснения морской воды, такие, как высокая коррозионная стойкость, постоянное изменение качества исходной морской воды (судовые установки), высокое содержание коллоидных частиц в исходной воде и многие другие, аналогичны требованиям, которые предъявляются  при очистке стоков свалок. При работе установок на судах или в прибрежных водах иногда можно столкнуться с очень высокими показателями загрязнения исходной воды при фильтрации. Отбор воды в прибрежных водах или непосредственно в районах слияния рек с морской водой, характеризуется высокой степенью её загрязнения. Поэтому надежная работа оборудования при получении экологически чистой питьевой воды и очистки стоков свалок при любых условиях - один из важных критериев работы фирмы ROCHEM.

Системы для очистки сточных  вод городских свалок, промышленных предприятий, накопителей жидких особо  опасных стоков можно рассматривать, как многоверсионную стадию очистки: обработку можно проводить только чисто физическими методами (мембранная техника), либо с помощью современного скростного биореактора BioFilt®, состоящего из самого биореактора и системы ультрафильтрации, или же комбинацией биореактора с установками обратного осмоса. Естественно использование каждого вышеназванного способа зависит от постановки задачи и в большей мере от физико-химического и микробиологи ческого анализа исходной фильтруемой воды.

Выпускаемое оборудование может размещаться  в закрытых помещениях, а при их отсутствии - в рабочих термоизолированных контейнерах (3, 6 или 12 метров), снабжённых обогреванием, вентиляцией, освещением и т.д. Эти контейнеры удобно располагать вблизи сборников сточных вод прямо на территории свалки. Фирма не только разрабатывает и производит оборудование для очистки сточных вод свалок, но и обслуживает некоторое из них, используя полученный опыт для модернизации новых разработок и проектов. Системы очистки сточных вод могут иметь различную производительность, самая большая система (100 м³ в час по чистой воде) находится на свалке Иленберг под г. Любеком. В виду модульности сборки установок их можно наращивать, тем самым увеличивая их производительность.

2.Хранилище особо  опасных жидких отходов "Красный  Бор" г. Санкт-Петербург, Россия, объемы и характеристики стоков

Государственное унитарное природоохранительное предприятие полигон "Красный  Бор" организовано в 1969 г. и расположено  на площади 57 га на залежах кембрийских  плотных глин. Полигон расположен Тосненского района Ленинградской области в 4,5 км от г. Колпино. Полигон предназначен для хранения токсичных жидких отходов от промышленных предприятий г. Санкт-Петербурга и Ленинградской области и является собственностью города Санкт-Петербурга. В гидрогеологическом отношении полигон находится в системе водосбора реки Нева.

В настоящее время эксплуатируется  семь рабочих карт (накопительных  польдеров на глине) с площадью зеркала  около 68 170 м². В накопительных польдерах находится около 1 000 000 м³ жидких отходов. Количество отходов, поступивших на полигон постоянно сокращается в связи с переполнением накопителей. Правительством г. Санкт-Петербурга и Ленинградской области было принято решение о реконструкции существующего полигона и создании на его базе нового завода по переработке и захоронению промышленных токсичных отходов, отвечающего современным техническим и экологическим требованиям. Количество осадков, выпадающих на территорию полигона составляет около 150 000 м³ в год.

Руководство города Санкт-Петербурга обратилось к руководству фирмы ROCHEM (письмо вице-губернатора Санкт-Петербурга, господина Ю. Антонова, от 29.11.1998 г.) с  просьбой о тестировании оборудования фирмы на полигоне.

План-схема размещения:

Фирма ROCHEM UF-Systeme GmbH построила опытно-исследовательскую передвижную установку и доставила за свои средства, а с 15.10.1999 г. в течении двух недель провела ориентировочные опыты по фильтрации жидкой фракции сточных вод на карте Nr. 64, использовав исходную сточную воду из колодца, соединенного с накопителем трубой на глубине около 2,5 м. Поверхность польдера-накопителя загружена большим количеством плавающего мусора и пленки из жиро-нефтянной фракции. 
При визуальном осмотре накопительного польдера не наблюдается выделения пузырьков газа, что свидетельствует об отсутствии микробиологичеких разрушающих процессов на различных глубинах польдера. Анализы различных слоев польдера при его глубине около 24 м не проводились в виду сложности отбора проб. 
Предварительно фирма получила упрощенный физико-химический анализ исходной воды в.н. польдера, который представлен в таблице 1.

Таблица 1 Анализ исходной воды

На основании приведенных  данных как для исходной сточной воды, так и требований, предъявляемых СанПрином к качеству очищенной воды (кстати, во много раз заниженных по сравнению с требованиями в европейском масштабе для очищенных сточных вод, сбрасываемых в купальные водоемы) можно без труда убедиться в том, что даже этот не совсем полный анализ исходных сточных вод сильно отличается от сточных вод любой свалки. Но не смотря на все это, фирма решила провести ряд исследований с целью глубокой очистки стоков.

3. Опытно-промышленная  передвижная система фирмы ROCHEM для наработки исходных данных  по очистке сточных вод:

По просьбе руководства  города Санкт-Петербурга и Управления по защите окружающей среды ECAT и при  поддержке руководителей полигона, фирма ROCHEM поставила на определенное время рабочий контейнер с  опытными обратноосмотическими системами  для очистки сточных вод полигона "Красный Бор" в г. Санкт-Петербурге / Россия. Цель опытных экспериментов: добиться глубокой очистки особо опасных захоронений жидких продуктов. 
Предложить программу обработки всех сточных вод полигона (около 1 000 000 м³), захороненных в данный момент на полигоне и ежегодно вновь поступающим (около 150 000 - 200 000 м³).

В рабочем контейнере расположены  все фильтрационные системы, необходимые  емкости, насосы, трубопроводы, приборы  измерения и контроля. Контейнер  снабжен автономным обогревом, вентиляцией, освещением. Система очистки стоков предназначена для опытно-проектных  работ по разработке больших систем очистки. Производительность данной системы  составляет около 1 м³/ч по очищенной воде. 

4. Работа  системы ROCHEM в период проведения  ориентировочных испытательных  работ

Первая стадия обратноосмотической  обработки исходной воды. В расходометре установки очищенная вода. Рабочее  давление составляет 50 бар, общая электропроводность пермеата 180 - 200 чS/см. Производительность на данном этапе 800 л/час.

ПРИНЦИП ОБРАБОТКИ:

Исходная вода закачивалась из колодца исходной воды, соединенного с накопителем-польдером через  трубу, расположенную на высоте около 2,5 метров от поверхности жидкости. С помощью подающего насоса исходная вода попадала во внутреннюю емкость  системы, находящуюся в контейнере. Проводили небольшую корректировку  значения рН до 6,2 с помощью технической серной кислоты. Затем исходная вода попадала на первую стадию обратноосмотической установки RORO 510 DT 10 с 10-ью фильтрационными модулями. Система фильтрации имеет ускоряющий насос, ответственный за равномерное поддержание скорости потока исходной воды во всех фильтрационных модулях. Рабочее давление в среднем составляло около 50 бар. Проходя через фильтрационные "подушки" ДТ-модулей исходный поток сточной воды разделялся на два потока: чистую воду (пермеат) и концентрат (сконцентрированная исходная вода) в соотношении около 60%. Пермеат поступал в промежуточную емкость-накопитель, а концентрат сбрасывался через систему трубопроводов снова в накопитель-польдер. Пермеат после первой стадии при достижении сигнала верхнего датчика уровня емкости включал установку обратного осмоса низкого давления (2 стадия обработки), состоящий также из 6-ти фильтрационных модулей (плоско-параллельные мембраны, тип FM) и работающей при рабочем давлении около 12 - 15 бар. На втором этапе фильтрации пермеат проходил дополнительную очистку. Принцип работы второй стадии такой же, как и первой стадии, т.е. поток исходной воды разделяется на два потока: чистый пермеат и концентрат, который снова поступает на фильтрацию перед первой стадией. Цель ориентировочных исследований состояла в том, чтобы определить возможность глубокой очистки исходной воды, стабильность работы обеих стадий фильтрации, максимальное время фильтрации до проведения первой химической очистки фильтрационных модулей, восстановления фильтрационных характеристик мембран после их регенерации, проверить режим неприрывной работы всей фильтрационной системы в течении длительного времени фильтрации. Наиболее важным фактором было определение в целом принципиальной возможности очистки подобных сточных вод методом фильтрации через осмотические мембраны. Мембранный материал способен задерживать не только микрофлору и органические соединения, но и селектировать небольшие по молекулярному весу неорганические соединения, такие как хлорид натрия или сульфаты. Основной проблемой на большинстве свалок является очистка больших объемов накопленных сточных вод. Отработка этих объемов и снижение общего количества сточных вод с одновременным уменьшением опасности их заброса в природные водоемы или грунтовые воды - вопрос, который беспокоит не только природоохранные органы, но и руководителей самих свалок. Фирма ROCHEM собрала большой опыт работы по санированию почти всех запущенных свалок бывшей ГДР, где проблемы были аналогичными, а иногда даже и более сложными, чем на полигоне "Красный Бор". Например, на свалке бытовых отходов Шенберг (Земля Мекленбург-Форпомерн) за 9 лет фирмой было отработано более 3 млн. м³сложных по своему составу сточных вод, а на свалке ЛОХАУ (между г. Лейпцигом и г. Галле) было обработано свыше 900 000 м³ также сложных по своему физико-химическому составу стоков. В настоящее время на этих свалках обрабатываются вновь поступающие "свежие" стоки и угрозы перелива сточных вод не существует. Также, как и в России, в Европе и в других странах мира, велись интенсивные поиски оптимального способа утилизации сложных сточных вод. Были испытаны многие альтернативные способы, такие как сжигание, упаривание, многие химические способы, биологические возможности уничтожения токсичных жидких отходов. Наиболее надежным и приемлемым оказался чисто физический процесс обратноосмотической многоступенчатой обработки сточных вод с последующей связкой в нерастворимые блоки остаточного концентрата и захоронением его на теле свалки. Полученный чистый пермеат в больших объемах после прохождения его через биотоп (естественный процесс "оживления" воды) возвращался опять природе в чистом виде. Благодаря этим мероприятиям многие реки в Европе, и в частности в Германии снова стали доступными для купания или ловли в них съедобной рыбы.