CC BY
0УДК 504.06 Яснюк Е.В., Шорникова Е.А.
Яснюк Е.В.
магистрант Сургутский государственный университет (г. Сургут, Россия)
Шорникова Е.А.
к. биол. наук, доцент Сургутский государственный университет (г. Сургут, Россия)
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НА КОМПЛЕКСЕ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Аннотация: в работе приведены результаты оценки эффективности очистки сточных вод на муниципальном комплексе очистных сооружений за период исследования: 2021-2023г. Проведен анализ среднегодовой концентрации загрязняющих веществ в составе сточных вод. По окончанию оценки химического анализа был сделан вывод о то, что в настоящее время очистные сооружения справляются со своей задачей очистки сточных вод до нормативных показателей с последующим сбросом очищенных стоков в поверхностный водный объект.
Ключевые слова, сточные воды, очистные сооружения, песколовка, механическая очистка, биологическая очистка, химический анализ, аэротенк, доочистка, ультрафиолетовые установки.
Согласно Указа Президента РФ «О Стратегии экологической безопасности Российской Федерации на период до 2025 года» №176 от 19.04.2017 [5]. Согласно проведенному исследованию, ситуация с качеством воды в водных объектах остается неблагоприятной. Основными причинами
2161
такого состояния являются сбросы промышленных и бытовых сточных вод, а также поверхностные стоки сельскохозяйственных угодий [5].
Согласно данным исследования, 19% сточных вод сбрасывается в водные объекты без какой-либо очистки. Дополнительно 70% сточных вод сбрасывается с недостаточной очисткой. Только 11% сточных вод подвергаются очистке до установленных нормативов допустимых сбросов.
Сброс неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод представляет серьезную угрозу для окружающей среды и здоровья человека. Этот процесс является причиной загрязнения поверхностных и подземных вод, накопления в донных отложениях загрязняющих веществ, а также деградации водных экосистем.
В результате такого загрязнения питьевая вода становится непригодной для употребления, что приводит к увеличению риска заболеваний и смертности среди населения. Это приводит к тому, что от 30 до 40 процентов населения страны регулярно пользуются водой, не соответствующей гигиеническим нормативам. Неконтролируемый сброс химических веществ и микроорганизмов может вызвать серьезные заболевания, включая инфекции желудочно-кишечного тракта, пневмонию и другие заболевания. Вследствие загрязнения питьевой воды химическими веществами и микроорганизмами увеличивается риск смертности (в среднем на 11 тыс. случаев ежегодно) и заболеваемости населения (в среднем на 3 млн. случаев ежегодно) [5]. В данной статье рассматривается комплекс очистных сооружений, основным видом деятельности которого является непрерывное обеспечение услугами по водоснабжению и отведению сточных вод от жилых домов, учреждений различной сферы, промышленных предприятий. Очистные сооружения предприятия представляют собой сложный технологический комплекс, на котором реализуются разные способы очистки сточных вод от примесей.
Целью исследования является оценка эффективности очистки сточных вод на муниципальном комплексе очистных сооружений [5].
2162
В настоящее время система очистки предприятия обеспечивает глубокую очистку загрязнённой воды до нормативов на сброс в р. Обь. Технологической схемой предполагаются следующие этапы очистки сточных вод:
- механическая очистка,
- биологическая очистка,
- доочистка,
- обеззараживание на ультрафиолетовых установках.
Очистные сооружения г. Сургута состоят из двух очередей. Пропускная способность первой очереди 65000 м3/сут. Пропускная способность второй очереди 85000 м3/сут [4].
Для проведения сравнительного анализа полученных данных, были рассчитаны средние значения фактических концентраций загрязняющих веществ за 2021-2023 гг.
Данные химического анализа сточных вод, поступающих на водоочистные сооружения, представлены в таблице 1.
Таблица 1 . Среднегодовые концентрации загрязняющих веществ в составе сточных вод, поступающих на очистные сооружения,
№ п/п Наименование загрязняющего вещества Единица измерения Среднее значение концентраций за 2021г. Среднее значение концентраций за 2022г. Среднее значение концентраций за 2023г.
1 Температура 0С 16,5 16,4 16,6
2 Взвешенные вещества мг/дм3 200,4 192,5 202,0
3 Сухой остаток мг/дм3 415,5 401,1 421,0
4 БПК5 мгО 2/дм3 254 232 246
5 БПК полн мгО 2/дм3 366 335 371
6 Нитрит-ион мг/дм3 0,056 0,070 0,061
7 Нитрат-ион мг/дм3 1,14 1,16 1,21
2163
8 Ионы аммония мг/дм3 66,8 75,5 71,6
9 Фосфат-ион мг/дм3 3,6 4,8 5,0
11 Хлориды мг/дм3 77,5 82,4 78,2
11 Сульфаты мг/дм3 30,8 33,2 34,7
12 Алкилсульф аты (АПАВ) мг/дм3 3,2 3,0 3,4
13 Нефтепродукты (нефть) мг/дм3 5,2 4,8 5,7
14 Железо мг/дм3 1,9 1,8 2,2
15 рН ед. рН 7,4 7,2 7,3
16 Жиры мг/дм3 9,0 8,9 9,3
17 Растворенный кислород мг/дм3 - - -
Температура играет ключевую роль во многих технологических процессах, особенно в области очистки жидкостей. Одним из основных показателей, зависящих от температуры, является вязкость жидкости. Это свойство определяет силу сопротивления, с которой жидкость сдвигается относительно поверхности или других слоев жидкости. Важность температуры проявляется не только в технологических процессах, но и в биологических. Для биологических процессов очистки жидкостей температура имеет фундаментальное значение. Это связано с тем, что скорости биохимических реакций зависят от температуры в окружающей среде.
Оптимальная температура обеспечивает максимальную эффективность работы микроорганизмов, отвечающих за очистку жидкостей от загрязнений. Кроме того, температура влияет на растворимость кислорода в воде, что также существенно для жизнедеятельности микроорганизмов и протекания биохимических процессов.
Температура сточной воды, поступающей на очистные сооружения за исследуемый период, составляла 16,4-16,6 0С.
2164
Взвешенные вещества - это показатель, который характеризует количество примесей, задерживающихся на бумажном фильтре в процессе фильтрования пробы воды. Этот параметр является одним из важнейших технологических показателей качества воды, поскольку позволяет оценить количество осадков, образующихся в результате очистки сточных вод. Кроме того, значение взвешенных веществ используется при проектировании первичных отстойников. С учетом этого, контроль за содержанием взвешенных веществ является важной частью процесса очистки сточных вод. Этот параметр также используется для оценки эффективности работы очистных сооружений и оптимизации процессов очистки. Количество взвешенных веществ составляло значение от 192 до 202 мг/дм3.
Сухой остаток характеризует общую загрязненность сточных вод органическими и минеральными примесями в различных агрегатных состояниях. Количество сухого остатка в исследуемой сточной воде составляло значение от 401 до 421 мг/дм3.
БПК5 является показателем содержания в сточной воде биохимически легко окисляемых органических веществ и выражается в количестве кислорода, который потребляется микроорганизмами, находящимися в воде, для окисления этой органики. БПК представляет собой долю биохимически окисляемых загрязнителей в сточных водах, преимущественно в растворенном и коллоидном состояниях, а также во взвешенном состоянии. БПК сточной воды, поступающей на очистные сооружения за исследуемый период, составляла 232254 мгО2/дм3.
Величина БПКполн определяет расход кислорода в процессе биохимического окисления и является важнейшей технологической характеристикой для любого аэробного биоокислителя. Величина БПКполн составляло значение от 335 до 371 мгО2/дм3.
Азот содержится в сточных водах в виде органических и неорганических соединений. Неорганические соединения азота представлены восстановленными - МН4+ и МИ3 окисленными формами КО2- и КО3-.
2165
В городских сточных водах до их очистки азот в окисленных формах (в виде нитритов и нитратов), как правило, отсутствует. Нитриты и нитраты восстанавливаются группой денитрифицирующих бактерий до молекулярного азота. Окисленные формы азота могут появиться в сточной воде лишь после биологической очистки. Концентрации аммония в сточной воде составляли значения от 66,8 до 75,5 мг/дм3, нитритов от 0,056 до 0,070 мг/дм3, нитратов от 1,14 до 1,21 мг/дм3.
Источником соединений фосфора в сточных водах являются органические отходы жизнедеятельности человека, отходы хозяйственной деятельности человека и другие виды промышленных сточных вод. Концентрации фосфора в сточной воде изменялись в диапазоне от 3,6 до 5,0 мг/дм3.
Концентрация фосфора и азота - важные показатели санитарно-химического анализа сточной воды, имеющие значение для биологической очистки. Фосфор и азот являются необходимыми компонентами состава бактериальных клеток. Их называют биогенными элементами. При отсутствии азота и фосфора процесс биологической очистки невозможен.
Сульфаты и хлориды - показатели, концентрация которых влияет на общее солесодержание. Их значение в сточной воде составляло: хлоридов от 77,5 до 82,4 мг/дм3, сульфатов от 30,8 до 34,7 мг/дм3.
Концентрации алкилсульфатов (АПАВ) в сточной воде за период исследования составили значения 3,0-3,4 мг/дм3.
Концентрации нефтепродуктов в сточной воде составляли значения 4,85,7 мг/дм3.
Концентрация железа в сточной воде варьировала в диапазоне от 1,8 до2,2 мг/дм3.
Концентрация ионов водорода выражается величиной рН. Этот показатель чрезвычайно важен для биохимических процессов, скорость которых может существенно снижаться при резком изменении реакции среды.
2166
Величина рН сточной воды, поступающей на очистные сооружения, находилась в пределах 7,2-7,4 ед. рН
Концентрация жиров в сточной воде составляла 8,9-9,3 мг/дм3.
Растворенный кислород в поступающих на очистные сооружения сточных водах отсутствует. В аэробных процессах концентрация кислорода должна быть не менее 2 мг/дм3.
На рис. 1 представлены расчета эффективности очистки сточных вод по исследованным показателям за период исследования: 2021-2023г. Эффективность очистки изменялась в диапазоне от 20,9% по содержанию хлорид-ионов до 97,3% по концентрации ионов аммония. По показателям солевого состава эффективность очистки была наименьшей 20,9-28,2%, поскольку комплекс очистных сооружений не ставит себе основной задачей обессоливание сточной воды, соответствующие технологические решений отсутствуют в схеме КОС.
По содержанию взвешенных веществ эффективность очистки составила 92,3%. Очистка от взвешенных веществ обеспечивается на стадии механической очистки на решетках, песколовках, первичных и вторичных отстойниках.
По содержанию органических веществ диапазон значений эффективности составил от 71,3% по показателю ХПК до 97% по концентрации нефтепродуктов. Очистка от органических соединений осуществляется на стадии биологической очистки сточных вод в аэротенках.
По содержанию биогенных ионов эффективность очистки сточных вод составила 97,3%. Очистка сточных вод от ионов аммония осуществляется в аэротенках за счет процессов окисления, от фосфат-ионов - на стадии доочистки сточных вод.
2167
о4 =
а
Н и В Г
О X
н и о к а В
Н »
СП
120 -
100 92,3 87,5 92,2
80 3
60 40 20 0
Л*
97,3 97,3 96,7 97
22,5
I
20,9
I
28,2 I
✓
Л V ^ А® к?4
Г *СГ Л-г ' ¿Г & ' Л0' ^
¿«¡Л
# «г
У С^ сГ
&
Г С?
Рис 1. Эффективность очистки сточных вод.
Исходя из полученных результатов расчета эффективности, можно сделать вывод о том, что в настоящее время очистные сооружения справляются со своей задачей очистки сточных вод до нормативных показателей с последующим сбросом очищенных стоков в поверхностный водный объект.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Василенко Л.В., Никифоров А.Ф., Лобухина Т.В. Методы очистки промышленных сточных вод: учеб. пособие. - Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. университет, 2009. - 174 с;
2. Воронов, Ю. В. Водоотведение и очистка сточных вод: учеб. пособие / Ю. В. Воронов. - М.: Изд-во Ассоц. строит. вузов, 2009. - 760 с.;
3. Жмур Н. С. Технологические и биологические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками/ Жмур Н.С. - М.: АКВАРОС, 2003. - 512 с.;
4. Постановление Администрации города № 5174 от 31.07.2020 г. «Об установлении нормативов состава сточных вод для объектов абонентов,
2168
осуществляющих водоотведение в централизованную систему водоотведения города»;
5. Указ Президента РФ «О Стратегии экологической безопасности Российской Федерации на период до 2025 года» №176 от 19.04.2017 // Доступ из справочно - правовой системы «Техэксперт»
Yasnyuk E. V., Shornikova E.A.
Yasnyuk E.V.
Surgut State University (Surgut, Russia)
Shornikova E.A.
Surgut State University (Surgut, Russia)
ANALYSIS OF WASTEWATER TREATMENT EFFICIENCY AT COMPLEX SEWAGE TREATMENT PLANTS
Abstract: the paper presents the results of evaluating the effectiveness of wastewater treatment at the municipal complex of wastewater treatment plants for the study period: 2021-2023. The analysis of the average annual concentration of pollutants in wastewater has been carried out. At the end of the assessment of the chemical analysis, it was concluded that at present the treatment facilities are coping with their task of wastewater treatment to standard indicators, followed by the discharge of treated wastewater into a surface water body.
Keywords: wastewater, sewage treatment plants, sand trap, mechanical purification, biological purification, chemical analysis, aerotank, aftertreatment, ultraviolet installations.
2169
