56
стадии очистки, загрязняющие нефтевещества удаляются из сточных вод
благодаря механическому поглощению их активным илом и в результате
начала процесса биоокисления легкоразлагающейся органической фрак-
ции. Высокие концентрации загрязняющих веществ способствуют на этой
стадии высокой кислородопоглащаемости, вследствие чего происходит
практически полное потребление кислорода в зоне поступления сточных
вод в аэротенки. На I стадии в течение 0,5–2 часов содержание нефтяных
загрязняющих веществ, характеризующихся показателем БПК5, уменьша-
ется на 50–60%.
На II стадии биологической очистки происходит биосорбция загряз-
няющих веществ, идет активное их окисление экзоферментами (ферменты,
выделяемыми активным илом). Благодаря снижению концентрации за-
грязняющих веществ, активность ила, которая снизилась к концу I стадии
очистки, восстанавливается. На этой стадии скорость потребления кисло-
рода сравнительно ниже, чем на первой стадии, и в воде собирается рас-
творенный кислород. Экзоферментами окисляется около 75% загрязняю-
щих органических веществ, характеризующихся показателем БПК5. Дли-
тельность этой стадии зависит от состава очищаемых стоков и продолжа-
ется 2–4 часа.
На III стадии очистки загрязняющие вещества окисляются эндофер-
ментами, происходит доокисление сложноокисляемых соединений, азот
аммонийных солей превращается в нитраты и нитриты, наблюдается реге-
нерация активного ила. На этой стадии (стадия внутриклеточного питания
АИ) образуются полисахаридные гели, выделяемые клетками бактерий.
Вновь возрастает скорость потребления кислорода. Общая длительность
процесса очистки нефтесодержащих сточных вод в аэротенках достигает
от 6-8 до 10-20 часов.
Таким образом, флокуляция загрязняющих органических веществ и,
соответственно, эффективность очистки нефтесодержащих сточных вод,
57
зависит от характеристики поступающих стоков, условий проведения тех-
нологического процесса очистки, от прохождения гидродинамических сил
в аэротенках.
2.4. Сооружения для биохимической очистки сточных вод от нефти и
нефтепродуктов
Очистка сточных вод от нефти и нефтепродуктов производится на
сооружениях для биохимической очистки сточных вод (БОСВ). Обычно
такие сооружения выделяют в отдельный блок, состоящий из аэротенка
(рис. 23 а, б) и вторичного отстойника.
а
б
Рис. 23. Система очистки сточных вод в аэротенках: а – аэробная, б –
анаэробная
58
Аэротенк представляет собой железобетонный прямоугольный ре-
зервуар, состоящий из нескольких коридоров, по которым движутся сточ-
ные воды, перемешивающиеся с активным илом на стадии загрузки аэро-
тенка. Активный ил состоит из микроорганизмов, выращенных в аэротен-
ке специально для разложения органических соединений, содержащихся в
стоках, до простых минеральных соединений. Активный ил включает бак-
терии, простейшие, водоросли, грибы, способные сорбировать органиче-
ские загрязняющие вещества и окислять их.
При помощи механических мешалок или аэрации осуществляется
перемешивание. Активный ил выделяют отстаиванием в радиальных или
вертикальных вторичных отстойниках. Вторичными они называются
вследствие того, что являются обычно вторыми по порядку сооружениями
в технологической схеме очистных сооружений.
Можно применять биологический фильтр вместо аэротенка. Биоло-
гический фильтр представляет собой резервуар, загруженный керамзитом
или щебнем, на котором выращивают активную пленку, состоящую из
микроорганизмов, способствующих очищению стока. Загрязненную воду
подают на очистку по системе труб в виде струи или каплями. Очищенную
воду отводят дренажной системой, которая находится под загрузкой филь-
тра и отделена решеткой. Биофильтры различают по производительности:
капельные, башенные, высоконагружаемые, искусственно и естественно
вентилируемые.
Для доочистки сточных вод в условиях, приближенных к естествен-
ным, используют биопруды или поля фильтрации.
Принципиальная схема работы аэротенка приведена на рис. 24. Для
обеспечения микроорганизмов активного ила кислородом и для поддержа-
ния АИ во взвешенном состоянии используют искусственную непрерыв-
ную аэрацию смеси активного ила и сточных вод. Благодаря этому актив-
59
ная биомасса постоянно во взвешенном состоянии. Таким образом, систе-
ма аэрации – важнейший конструктивный элемент аэротенка.
Рис. 24. Принципиальная схема работы аэротенка:
1 – первичный отстойник; 2 – аэротенк; 3 – вторичный отстойник; 4 –
насосная станция; 5 - циркулирующий активный ил; 6 – избыточный ак-
тивный ил; 7 – подача воздуха в аэротенк
Компанией АО «Транснефть-Север» в 2017 году завершено строи-
тельство очистных сооружений на НП (нефтеперекачивающая станция)
«Грязовец» Вологодского районного нефтепроводного управления (РНУ)
произведено проектирование, изготовление, устройство современной ав-
томатизированной установки для биологической очистки сточных вод.
Данное техническое сооружение уникально и разрабатывалось в рамках
трехстороннего соглашения между ПАО «Транснефть», Министерством
природных ресурсов и Росприроднадзором [29, 31, 49, 50].
Для достижения максимальной степени очистки сточных вод их
пропускаются через фильтры и камеры. На первом этапе загрязненная вода
перемешивается и подогревается (рис. 25), далее сточные воды поступают
следующую камеру, где происходит расщепление нитратов и затем –
насыщение кислородом.
60
Рис. 25. Установка биологической очистки сточных вод
Осадки стоков поступают в специальные емкости, а жидкую фрак-
цию пропускают через биофильтры. Установка предусматривает внесение
химических реагентов, способствующих обеспечению очистки
воды (рис. 26).
Рис. 26. Участок обработки сточных вод реагентами
61
Предварительная обработка стоков реагентами позволяет макси-
мально повысить эффективность процесса очистки и проводить более пол-
ное отделение загрязнений на выходе сточных вод из очистных
сооружений.
Дальше сточные воды пропускают через систему, обычно использу-
емую для очистки питьевой воды, представляющую собой фильтры с акти-
вированным углем и кварцевым песком, которые промываются автомати-
чески дважды в сутки. Весь процесс полностью автоматизирован и управ-
ляется при помощи графического интерфейса (рис. 27).
Рис. 27. Графический интерфейс на сенсорной панели оператора очистных
сооружений
Последним этапом очистки является обеззараживание воды ультра-
фиолетом. В установке биологической очистки сточных вод используются
современные экологичные технологии. Например, очистка воды хлором
заменена на обеззараживание ультрафиолетом (рис. 28). Очищенная таким
образом сточная вода является полностью безопасной. Используемая тех-
нология очистки воды обеспечивает степень ее очистки в соответствии
62
нормам СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к
качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Кон-
троль качества [44].
Рис. 28. Резервуар для очищаемой воды с установкой УФ-обеззараживания
Такая установка за сутки позволяет очищать около 10 м
3
сточных
вод. Благодаря разработанной технологии очистки сточных вод, качество
очистки стоков достигает требуемых нормативов для очищенной воды,
сбрасываемой в водоемы рыбохозяйственного назначения.
63
ГЛАВА 3. ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРАБОТКИ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ
БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
3.1. Оценка эффективности применения биохимической очистки
сточных вод
Для эффективности биохимической очистки сточных вод на очист-
ных сооружениях предприятия «Транснефть-Север» внедряют новые со-
временные методы обеззараживания и доочистки сточных вод.
Доочистку сточных вод проводят на скорых фильтрах с такой за-
грузкой: антрацит, кварцевый песок, горный хрусталь с крупностью частиц
от 0,8 до 4,0 мм и толщиной слоя до 1,5 м на дне фильтра. После фильтра
вода поступает самотеком на две параллельные установки ультрафиолето-
вого обеззараживания марки УФО-1 и УФО-2.
Сточные воды обеззараживают ультрафиолетовым излучением. Эф-
фективность применения такого обеззараживания связана с рядом суще-
ственных преимуществ, в сравнение с применением для этих целей хлор-
содержащих реагентов. Такой метод позволяет достичь глубокого обезза-
раживания вод и при этом отсутствует негативное влияние хлора на окру-
жающую среду. Данный метод в современной мировой практике получил
довольно широкое распространение. Происходит насыщение очищенных и
обеззараженных сточных вод кислородом, и только после этого они сбра-
сываются по коллектору в открытый водоем.
Проектная производительность сооружений биологической очистки
сточных вод предприятия «Транснефть-Север» составляет 1 500 м
3
/час или
35 000 м
3
/сутки.
Установка УФО на сооружениях очистки сточных вод, обладающая
большим бактерицидным действием благодаря длине волны УФ порядка
254 мкм, позволяет достигать качества очищенных сточных вод на очист-
ных сооружениях практически до стандартов питьевой воды. На сего-
64
дняшний день использование такой системы очистных сооружений явля-
ется одной из самых эффективных и современных.
На предприятии «Транснефть-Север» существует Интегрированная
система управления производством, которая соответствует современным
международным стандартам ISO в области экологии (ISO 14001), качества
(С 9001), охраны труда (OHSAS 18001). В рамках такой системы на пред-
приятии ежедневно ведется мониторинг состояния производственных
сточных вод, состояния грунтовых вод и почв, воздушной среды на терри-
тории всего предприятия, а также в пределах его санитарно-защитной зо-
ны.
Так, по данным мониторинга, скорость и эффективность очистки
сточных вод, разложения нефтепродуктов и основных загрязнителей сто-
ков на сооружениях биологической очистки предприятия, прежде всего,
зависят от химических компонентов нефти и концентрации загрязняющих
промышленные стоки нефтепродуктов. Ежедневно ведется контроль за со-
держанием растворенного кислорода в активном иле, его температурой,
рН, наличием достаточного количества углеродсодержащей органики,
фосфора и азота в аэротенках, за возрастом ила и удельной нагрузкой на
него, за окислительной способностью аэротенков, а также показателями,
обеспечивающими эффективное проведение технологического режима
очистки сточных вод в соответствии с нормативными требованиями для
сбрасываемых в водоемы очищенных вод.
На диаграмме приведены показатели максимальных значений кон-
центрации загрязнителей нефтепродуктов, сероводорода и сульфидов
(рис.29), а также фенолов и АПАВ (рис. 30) на пяти ступенях очистки за-
грязненных производственных сточных вод (по данным 2013 года):
1 – хозяйственно-бытовые сточные воды после первичных отстойни-
ков;
2 – стоки предприятия;
65
3 – выход очищаемых вод после отстойников 1 ступени;
4 – вход очищаемых вод в аэротенк 2 ступени;
5 – выход очищаемых вод после кварцевых фильтров и установок
УФО.
Рис. 29. Содержание нефтепродуктов, сероводорода и сульфидов в сточ-
ных водах предприятия на разных стадиях очистки (по данным 2013 г.)
Рис. 30. Содержание фенолов и АПАВ в сточных водах предприятия на
разных стадиях очистки (по данным 2013 г.)