CC BY
42
УДК 502.175 DOI: 10.24412/1816-1863-2020-4-53-57
ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОГИЧЕСКИХ ОЧИСТНЫХ
О»
о
о -1
-С
CD
Г)
ЭФФЕКТИВНОСТЬ Г. Г. Козлова, к. х. н., Бирский филиал
Башкирского государственного университета, gg.birsk@gmail.com,
НА БИОЛОГИЧЕСКИХ Бирск, Россия,
C. А. Онина, к. х. н., Бирский филиал я
Башкирского государственного б
СООРУЖЕНИЯХ университета, onina_svetlana@mail.ru, 3
- Бирск, Россия, §
КАРМАНОВСКОИ ГРЭС Л. Р. Закирова, студент-магистр, С
РЕСПУБЛИКИ Бирский филиал Башкирского о
государственного университета, Ь
БАШКОРТОСТАН lilinur7@mail.ru, Нефтекамск, Россия п
т
--О
В статье представлено краткое описание работы биологических очистных сооружений Карма- т
новской ГРЭС Республики Башкортостан. Проведены лабораторные испытания неочищенных л
и очищенных сточных вод, а также проб воды выше и ниже выпуска сточных вод в реку Буй. с
Приводятся результаты исследования таких показателей качества воды, как рН, взвешенные ве- в
щества, нефтепродукты, сульфат-ионы, ион аммония, нитрат-ионы, нитрит-ионы. Показано, Q
что качество очищенных стоков на выходе с биологических очистных сооружений находится в и
пределах нормативов допустимого сброса. Средняя эффективность очистки по перечисленным о
показателям составляет 77,5 %. Анализ основных показателей проб воды в точках выше выпуска р
и ниже выпуска сточных вод показал, что ни в одной из проб за период исследования не на- О
блюдалось превышения значений ПДК. Очищенные сточные воды, сбрасываемые в реку Буй, с
не оказывают негативного влияния на качество воды в реке. о
г
The article presents a brief description of the biological treatment facilities operation on the Kar- Q
manovskaya GRES in the Republic of Bashkortostan. Laboratory tests of untreated and treated waste- о
water, as well as water samples above and below the wastewater discharge in the Bui river, were carried ы
й
out. There are the results of studies of water quality indicators such as hydrogen index, suspended solids, й petroleum products, sulfate ions, ammonium ion, nitrate ions, and nitrite ions. It is shown that the quality of treated effluents at the outlet of biological treatment facilities is within the limits of acceptable dis- Щ q charge rate. The average efficiency for these indicators is 77,5 %. Analysis of the main indicators of water samples above the discharge and below discharge of wastewater showed that none of the samples during the study period exceeded the maximum permissible concentrations. Treated wastewater discharged into the Bui river does not negatively affect the water quality in the river.
Ключевые слова: биологические очистные сооружения, сточная вода, Кармановская ГРЭС, река Буй, рН, нефтепродукты, взвешенные вещества, сульфат ионы, нитрит-ион, нитрат-ион, ион аммония.
Keywords: biological treatment plants, waste water, Karmanovskaya GRES, Bui river, hydrogen index, suspended solids, petroleum products, sulfate ions, ammonium ion, nitrate ion, nitrite ion.
Введение
В настоящее время во всем мире остро стоит вопрос качественной очистки сточных вод перед их сбросом в водоемы [1]. В процессе хозяйственной деятельности современное общество потребляет все возрастающее количество воды, значительная часть которой в результате становится загрязненной самыми различными веществами [2]. При их попадании в окружающую среду экологическому состоянию территории наносится огромный ущерб, и поэтому сточные воды подлежат обязательной очистке [3]. Недостаточно очищенные сточные воды промышленных предприятий и хозяйственно-бытовые сто-
ки являются основными источниками загрязнения водных ресурсов [4].
Развитая промышленность Республики Башкортостан также служит источником значительного объема сточных вод. На Кармановской ГРЭС РБ для очистки сточных вод применяют биологические очистные сооружения.
Биологические очистные сооружения (БОС) предназначены для глубокой очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, а также близких к ним по составу ряда локальных производственных стоков с промышленной площадки Кармановской ГРЭС, самой Кармановской ГРЭС и жилой застройкой поселка Энергетик.
53
D m i-
U
m О X
О ^
и a
О ¡^
О
D m
U
CD iS
О ¡^
I-
u
и о
X
и о с
о
со ф
vo
О ^
и ш
т s
о Ст)
54
Сооружения предусматривают механическую очистку стоков на решетках, в песколовках и первичных отстойниках от шлама и мусора; биологическую очистку в аэротенках и вторичных отстойниках микроорганизмами; доочистку стоков в биореакторах со специальной синтетической насадкой — ерш, на поверхности которой иммобилизуется большое количество микроорганизмов; обеззараживание доочищенного стока в контактных резервуарах с помощью гипохлорита кальция. На последнем этапе доочищенный сток поступает в буферные пруды и сбрасывается в реку Буй.
Цель данного исследования — оценка эффективности очистки сточных вод на биологических очистных сооружениях Кармановской ГРЭС Республики Башкортостан в период с 2015 по 2019 год.
Модели и методы
В качестве объектов исследования были выбраны сточные воды, поступающие в приемную камеру БОС, очищенная сточная вода после БОС, а также пробы воды на 500 м выше и на 500 м ниже выпуска сточных вод.
Отбор проб воды проведен в соответствии с ГОСТ 31861—2012 «Вода. Общие требования к отбору проб» [5].
Оценка качества воды проводилась по следующим показателям: рН, взвешенные вещества, нефтепродукты, азотсодержащие соединения, сульфаты, с применением действующих методик, допущенных для целей государственного экологического контроля.
Анализ проб осуществлялся ежемесячно. Результаты анализов усреднены за год.
Результаты и их обсуждение
Данные лабораторных исследований, проведенных в период с 2015 по 2019 год, позволили сделать следующие выводы.
Водородный показатель рН. Значения водородного показателя неосветленных и осветленных сточных вод после прохождения всех этапов очистки представлены на рис. 1.
Из рисунка видно, что за исследуемый период значения водородного показателя очищенных сточных вод соответствуют нормативным требованиям (норматив допустимого сброса — 6,5—8,5 рН [6]). Однако в 2017 году наблюдался небольшой
2015 2016 2017 2018 2019 Среднее значение за год Поступающие стоки • Выходящая вода
Рис. 1. Значения рН сточных вод до и после биологической очистки за период 2015—2019 гг.
2015
2019
2016 2017 2018 Среднее значение за год Поступающие стоки ■ Выходящая вода
Рис. 2. Значения концентрации взвешенных веществ (мг/дм3) до и после биологической очистки за период 2015—2019 гг.
скачок значений рН. Возможно, в этот год произошло увеличение количества нитчатых бактерий в активном иле, которое привело к его повышению.
Взвешенные вещества. Содержание взвешенных веществ в пробах воды до и после биологической очистки представлено на рис. 2.
Из диаграммы видно, что после прохождения очистки значения концентрации взвешенных веществ в сточных водах соответствуют нормативам допустимого сброса (НДС = 6,78 мг/дм3 [6]). Эффективность очистки сточных вод по взвешенным веществам за 2015—2019 гг. составила 95,6 %.
Нефтепродукты. Изменение содержания нефтепродуктов в выходящей воде относительно поступающих стоков представлено на рисунке 3.
Согласно рисунку 3, концентрация нефтепродуктов в очищенных сточных водах не превышает допустимого значения, которое составляет 0,05 мг/дм3.
Сульфат-ионы. Изменение среднегодовых значений концентрации сульфат-ионов до и после биологической очистки пред ставлено на рисунке 4.
После прохождения всех стадий очистки значения концентрации сульфат-ионов снижаются (рис. 4) и соответствуют нормативным требованиям (НДС = 98,0 г/дм3). Средняя эффективность очистки за период с 2015 по 2019 год равна 43,06 %.
В 2019 году наблюдалось возрастание среднегодового значения сульфат-ионов в поступающих стоках. Возможно, это связано с увеличением сульфатов в промышленных стоках, поступающих на БОС с Кармановской ГРЭС. Эффективность очистки за этот год составила 44,6 %.
Ион аммония. Изменение среднегодовых значений концентрации ионов аммония до и после биологической очистки представлено на рисунке 5.
Согласно данным рисунка 5, можно сделать вывод, что за исследуемый период качество очищенных сточных вод после биологических очистных сооружений соответствует значениям нормативов допустимого сброса (НДС = 0,5 мг/дм3).
Как было отмечено выше, сточная вода проходит доочистку в биореакторах со специальной синтетической насадкой — ерш.
0,389
0,349
-0,373-
-0,327-
0,045
0,034_ 0,027_ 0,026— ДОЗ-
2015 2016 2017 2018 2019 Среднее значение за год Поступающие стоки • Выходящая вода
Рис. 3. Значения концентрации нефтепродуктов (мг/дм3) до и после биологической очистки за период 2015—2019 гг.
180-
| 160 -149,3-145,16—140,17-142,05
"Й 140 '
- 120 —
3 100— 84,3— 81,72— "85,31— 79 19 Я 80 — —
Е" 60 —
162,9 —
S 40 — и 20-
— 84,3— 81,72— -85,31— 79 19" "90>2
2015
2016 2017 2018 Среднее значение за год Поступающие стоки ■ Выходящая вода
Рис. 4. Значения концентрации сульфат-ионов (мг/дм) до и после биологической очистки за период 2015—2019 гг.
2019
И
40
35 30 25 20 15 — 10 — 5 0
34,12 35,41
-27,12-27,86-
■ ■
1 1
0,42 0,4 0,41 0,34 0,34
2015 2016 2017 2018 2019 Среднее значение за год Поступающие стоки • Выходящая вода
Рис. 5. Значения концентрации ионов аммония (мг/дм3) до и после биологической очистки за период 2015—2019 гг.
_0,331_
2016 2017 2018 Среднее значение за год Поступающие стоки ■ Выходящая вода
Рис. 6. Значения концентрации нитрат-ионов (мг/дм3) до и после биологической очистки за период 2015—2019 гг.
Благодаря чрезвычайно развитой поверхности насадки на ней иммобилизуется большое количество активной биопленки, биоценоз которой в результате автоселекции состоит из микроорганизмов, адаптированных к биодеструкции трудноокисля-емых остаточных загрязнений сточной воды, что обуславливает значительное дополнительное их удаление [7]. Биопленка, обогащенная бактериями — нитри-фикаторами, обеспечивает эффективную очистку воды от аммонийного азота. Эффективность работы очистных сооружений повышается и составляет 98,75 % за 2015—2019 годы.
Нитраты. Изменение среднегодовых значений концентрации нитрат-ионов до и после биологической очистки представлено на рисунке 6.
Для нитрат-ионов допустимая концентрация на выпуске сточных вод равна 40,0 мг/дм3. Как видно из рисунка 6, значения концентраций нитрат-ионов повышается после прохождения очистки. Это объясняется тем, что бактерии-нитрифи-каторы, которые обеспечивают очистку сточной воды от аммонийного азота, окисляют его до нитрат-ионов. Повышение количества нитрат-ионов свидетельствует
О»
О
О -i
5 х
CD
Г)
О
6
Ф ы
О ^
0 Г)
1
о
Г)
Г) -I
тз о s
-I
CD
О-
Г> -I 03
О
О ТЗ О m
г>
О
X
о
ы ш й Г) -I
оз О
55
о
т
I-
и
со О X
О ^
и а О СР
О
а
и
Ф
IX
о
СР
I-
и
и о
X
и о с
о
со ф
Ю ч;
О ^
и Ф т X
О
Таблица 1
Динамика содержания основных показателей воды выше и ниже выпуска сточных вод
(2015-2019 гг.)
Среднее значение за год
2015 год 2016 год 2017 год 2018 год 2019 год
Показатель Место отбора проб ПДК, 1 3
Вы- Ни- Вы- Ни- Вы- Ни- Вы- Ни- Вы- Ни- мг/дм
ше же ше же ше же ше же ше же
сбро- сбро- сбро- сбро- сбро- сбро- сбро- сбро- сбро- сбро-
са са са са са са са са са са
Взвешенные вещест- 5,32 4,94 5,37 5,26 5,78 5,68 6,02 5,67 5,84 5,50 10,0
ва, мг/дм3
Нефтепродукты, 0,028 0,028 0,029 0,028 0,029 0,026 0,029 0,024 0,029 0,025 0,05
мг/дм3
Сульфат-ион, мг/дм3 77,11 74,94 75,31 72,76 79,82 76,07 78,95 74,73 74,62 70,83 100,0
рН 3 7,93 7,82 7,84 7,76 7,98 7,90 7,95 7,86 7,92 7,84 6,5—8,5
Ион аммония, мг/дм3 0,381 0,369 0,383 0,370 0,410 0,394 0,338 0,321 0,346 0,331 0,5
Нитрат-ион, мг/дм3 3,29 3,15 2,86 2,79 3,68 3,52 3,75 3,51 3,34 3,18 40,0
Нитрит-ион, мг/дм3 0,056 0,052 0,057 0,053 0,053 0,047 0,054 0,049 0,054 0,050 0,08
о полной завершенности процесса окисления аммонийного азота [8].
Нитрит-ион. Для такого показателя качества сточных вод, как нитрит-ионы, установлено нормативное значение, равное 0,08 мг/дм3. В период проведения исследования качество сточных вод после прохождения всех этапов очистки соответствуют НДС (рис. 7).
Довольно высокое содержание нитрит-ионов в поступающих стоках в 2015 и 2016 годы связано с тем, что в процессе водоподготовки технологической воды на промышленном предприятии нитриты используются в качестве ингибиторов кор-
0,25-
1 °'2"
§ 0,15-|
| 0,05-
0,207 0,209
И
0-
0,052
0,196
0,165
0,061
0,06
0,156
0,054
0,054
Е
2015 2016 2017 2018 2019 Среднее значение за год Поступающие стоки • Выходящая вода
Рис. 7. Значения концентрации нитрит-ионов (мг/дм3) до и после биологической очистки за период 2015—2019 гг.
розии [9]. В последующие годы значения данного показателя несколько снижаются.
Эффективность очистки с 2015 по 2019 год составила 72,46 %.
Динамика основных показателей проб воды в точках выше выпуска и ниже выпуска сточных вод за исследуемый период представлена в таблице 1.
Анализ основных показателей проб воды в точках выше выпуска и ниже выпуска сточных вод показал, что ни в одной из проб за период исследования не наблюдалось превышения значений ПДК [10]. Стоит отметить, что пробы выше выпуска сточных имеют большие значения показателей, чем в точке ниже выпуска сточных вод.
Заключение
Таким образом, на биологических очистных сооружениях Кармановской ГРЭС отмечен достаточно высокий уровень очистки. Качество очищенных стоков на выходе с БОС находится в пределах нормативных значений. Очищенные сточные воды, сбрасываемые в реку Буй, не оказывают негативного влияния на качество воды в реке.
Библиографический список
56
1. Бельдеева Л. Н. Экологический мониторинг: учебное пособие. — Барнаул: АлтГТУ, 1999. — 122 с.
2. Максимовский Н. С. Очистка сточных вод. — М.: Стройиздат, 2011. — 193 с.
3. Маркин В. Н., Раткович Л. Д., Соколова С. А. Комплексное использование водных ресурсов и охрана водных объектов. Часть 1: учебное пособие. — М.: МГУП, 2015. — 312 с.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Новиков А. В., Женихо Ю. Н. Улучшение качества природных и очистка сточных вод. — Тверь: ТГТУ, 2006. — 112 с.
ГОСТ 31861—2012 Государственный стандарт Российской Федерации «Вода. Общие требования к отбору проб. Госстандарт России» [Электронный ресурс]. — Режим доступа: ЬИрв://доер1ау-er.ru/51387198-Gost-r-gosudarstvennyy-standart-rossiyskoy-federacii-voda-obshchie-trebovaniya-k-ot-boru-prob-gosstandart-rossii-moskva.html, дата обращения: 20.12.2020.
Приказ № 333 об утверждении Методики разработки нормативов допустимых сбросов веществ и микроорганизмов в водные объекты для водопользователей (с изменениями на 31 июля 2018 года) [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://docp1ayer.ru/51387198-Gost-r-gos-udarstvennyy-standart-rossiyskoy-federacii-voda-obshchie-trebovaniya-k-otboru-prob-gosstandart-ros-sii-moskva.html, дата обращения: 20.12.2020.
Гудков А. Г. Биологическая очистка городских сточных вод. — Вологда, 2002. — 127 с. Голубовская Э. К. Биологические основы очистки воды. — М.: Высш. школа, 1978. — 264 с. Иванов Е. С. Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах. — М.: Металлургия, 1986. — 176 с. Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение / отв. исп. С. А. Соколова. — М.: ВНИРО, 2011. — С. 4.
EFFICIENCY OF WASTEWATER TREATMENT AT BIOLOGICAL TREATMENT FACILITIES OF KARMANOVSKAYA GRES OF THE REPUBLIC OF BASHKORTOSTAN
G. G. Kozlova, Ph. D. (Chemistry), Birsk branch Bashkir State University, gg.birsk@gmail.com, Birsk, Russia,
S. A. Onina, Ph. D. (Chemistry), Birsk branch Bashkir State University, onina_svetlana@mail.ru, Birsk, Russia,
L. R. Zakirova, master student, Birsk branch Bashkir State University, lilinur7@mail.ru, Birsk, Russia
References
1. Beldeeva L. N. Ekologicheskijmonitoring: Uchebnoeposobie. [Ecological monitoring: Study guide]. — Barnaul: Altajskij gosudarstvennyj tehnicheskij universitet, 1999. — 122 p. [in Russian].
2. Maksimovskij N. S. Ochistka stochnyh vod [Wastewater treatment]. — Moscow: Strojizdat, 2011. — 193 p. [in Russian].
3. Markin V. N., Ratkovich L. D., Sokolova S. A. Kompleksnoe ispolzovanie vodnyh resursov i ohrana vodnyh obektov. Chast 1: Uchebnoe posobie [Integrated use of water resources and protection of water bodies. Part 1: Study guide]. — Moscow: Moskovskij gosudarstvennyj universitet pechati, 2015. — 312 p. [in Russian].
4. Novikov A. V., Zheniho Yu. N. Uluchshenie kachestva prirodnyh i ochistka stochnyh vod [Improving the quality of natural and wastewater treatment]. — Tver: Tverskoj gosudarstvennyj tehnicheskij universitet, 2006. — 112 p. [in Russian].
5. GOST 31861—2012 Gosudarstvennyj standart Rossijskoj Federacii "Voda. Obshie trebovaniya k otboruprob. Gosstandart Rossii" [State standard of the Russian Federation "Water. General requirements for sampling. Gosstandart of Russia"] // [Electronic resource]. — Access mode: https://docplayer.ru/51387198-Gost-r-gosudarstvennyy-standart-rossiyskoy-federacii-voda-obshchie-trebovaniya-k-otboru-prob-gosstandart-rossii-moskva.html, access data: 20.12.2020 [in Russian].
6. Prikaz № 333 Ob utverzhdenii Metodiki razrabotki normativov dopustimyh sbrosov veshchestv i mikroorgan-izmov v vodnye ob'ekty dlya vodopol'zovatelej (s izmeneniyami na 31 iyulya 2018goda) [Order No. 333 on approval of standards for permissible discharges of substances and microorganisms into water bodies]. Perm. [in Russian] // [Electronic resource]. — Access mode: https://docplayer.ru/51387198-Gost-r-go-sudarstvennyy-standart-rossiyskoy-federacii-voda-obshchie-trebovaniya-k-otboru-prob-gosstandart-ros-sii-oskva.html, access data: 20.12.2020 [in Russian].
7. Gudkov A. G. Biologicheskaya ochistka gorodskih stochnyh vod [Biological treatment of urban wastewa-ter]. — Vologda: Vologodsky gosudarstvenny j universitet, 2002. — 127 p. [in Russian].
8. Golubovskaya E. K. Biologicheskie osnovy ochistki vody [Biological basis of water treatment]. Moscow: Vysshaya shkola, 1978. — 264 p. [in Russian].
9. Ivanov E. S. Ingibitory korrozii metallov v kislyh sredah [Metal corrosion inhibitors in acidic environments]. Moscow: Metallurgiya, 1986. — 264 p. [in Russian].
10. Perechen rybohozyajstvennyh normativov: predelno dopustimyh koncentracij i orientirovochno bezopasnyh urovnej vozdejstviya vrednyh veshestv dlya vody vodnyh obektov, imeyushih rybohozyajstvennoe znachenie (Otv. isp. S. A. Sokolova). [List of fishery standards: maximum permissible concentrations and approximately safe levels of exposure of harmful substances for water of water bodies of fisheries significance (Rev. ISP. S. A. Sokolov)]. — Moscow: Vserossijskij nauchno-issledovatelskij institut rybnogo hozyajstva i oke-anografii, 2011. — 4 p. [in Russian].
o>
О
О -i X x
CD
Г)
Q
б
CD
GO
0 ^
Q Г)
1
О n
n
-I
T3
о
-I
CD
O-
Г) -I 03
Q
О T3 О m
n
О
X
о
ы ш
Г) -I оз Q
57
