CC BY
30
УДК 628.35
А.М. Петров, И.В. Князев
Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, [email protected]
ИННОВАЦИИ В БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКЕ СТОЧНЫХ ВОД
В РЕСПУБЛИКЕ ТАТАРСТАН
Проанализировано состояние ряда реконструированных районных и поселковых биологических очистных сооружений Республики Татарстан. Показаны реализованные современные приемы, направленные на повышение надежности, эффективности и глубины очистки сточных вод, снижение антропогенного воздействия на природные биоценозы.
Ключевые слова: очистка сточных вод; анаэробно-аэробные технологии; иммобилизация; эффективность.
Технологические схемы построенных в Республике Татарстан во второй половине прошлого века «малых» очистных сооружений включали решетку, песколовки, аэротенки, вторичные отстойники, хлораторную и только в некоторых случаях первичные отстойники и фильтры доочистки. Подобные схемы очистки обеспечивали удовлетворительную очистку сточных вод от органических загрязнений при эффективном окислении аммонийного азота до нитратов, что с учетом экономического и финансового положения в стране снимало основные проблемы воздействия очищаемой жидкости на окружающую среду.
Развитие городов и промышленности, урбанизация населенных пунктов в сельской местности повысили нагрузку на действующие очистные сооружения и природную среду, что потребовало их модернизации, внедрения технологических приемов, обеспечивающих более глубокое удаление из сточных вод органических веществ, биогенных элементов.
Активное строительство индивидуального
жилья (коттеджей) привело к тому, что начиная с 90-х годов ХХ века на очистные сооружения во все увеличивающихся объемах начали вывозить жидкие отходы из выгребных ям, что резко отрицательно сказалось на эффективности их работы, привело к снижению качества очищенной воды.
Отсутствие горячего водоснабжения в сельской местности приводит к тому, что даже в летнее время температура поступающей на очистку сточной воды не превышает 12-14оС. В зимнее время, при использовании открытых аэротенков, температура очищаемой жидкости составляет 3-8оС, при них процессы окисления загрязняющих веществ и нитрификации практически полностью ингибируются.
Фактически к 2000 году на большинстве районных и поселковых очистных сооружениях республики сложилась крайне сложная ситуация, требующая проведения комплекса дорогостоящих природоохранных мероприятий.
Начатые в Татарстане в XXI столетии активные работы по реконструкции очистных сооружений
Рис. 1. Очистные сооружения г. Тетюши до (слева) и после реконструкции (справа)
Рис. 2. Очистные сооружения н.п. Балтаси до (слева) и после реконструкции (справа)
осуществляли с учетом их реального состояния. Если бетонные емкости очистных сооружений были в удовлетворительном состоянии (Балтаси, Сарманово, Тетюши), при реконструкции шли по пути достройки отдельных узлов, замены системы аэрации, компрессоров, коммуникаций (рис. 1).
Закрытие аэротенков крышей (Балтаси, Сарманово), позволило снизить интенсивность охлаждения иловой суспензии в зимнее время, повысить метаболическую активность биоценозов очистных сооружений (рис. 2).
Для исключения охлаждения иловой суспензии в зимнее время применялись и не совсем стандартные методы. Так, емкости очистных сооружений н.п. Камское Устье для утепления были полностью покрыты слоем монтажной пены (рис. 3).
Установленные при реконструкции на входе очистных сооружений дополнительные емкости обеспечивают усреднение качества поступающих на очистку сточных вод (Муслюмово, Балтаси, Сарманово, Верхний Услон, Камское Устье, Куйбышевский затон, Чернышевка, Лаишево, Болгар), нивелируют изменяющееся в течение суток токсическое действие очищаемых сточных
Рис. 3. Очистные сооружения н.п. Камское Устье
вод (рис. 4).
Эффективным решением, снижающим ингибирующее действие жижи из выгребных ям на активный ил является строительство сливных станций (н.п. Муслюмово, г. Болгар), наличие которых исключает залповое поступление высоких концентраций загрязняющих веществ в аэротенки.
Реализуемые проекты реконструкции большинства очистных сооружений
предусматривают технические решения, направленные на глубокое удаление из сточных вод не только органических веществ, но и соединений азота (анаэробно-аэробные схемы) (н.п. Верхний Услон, н.п. Камское Устье, н.п. Куйбышевский Затон, н.п. Чернышевка, г. Болгар, г. Лаишево, г. Тетюши).
Для повышения эффективности
очистки сточных вод наряду с активным илом предусматривается использование иммобилизованных на инертных носителях биоценозов (Верхний Услон, Камское Устье, Куйбышевский затон, Чернышевка, Лаишево). Осуществляемое при использовании биопленки секционирование отдельных узлов обеспечивает пространственную сукцессию микроорганизмов,
3,0 2,8 2,6 2,4 2,2 2,0 ,8 ,6 ,4
-♦-+
-Объект 1 -Объект 2 Объект 3 Объект 4
6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 Время отбора проб, час
Рис. 4. Кратность разбавления поступающих на очистку сточных вод, при которой устраняется острое токсическое действие (ПНД Ф Т 14.1:2:3.13-06, тест-объект Paramecium caudatum)
4/2018
Рис. 5. Здания очистных сооружений н.п. Чернышевка (слева) и н.п. Камское Устье (справа)
Рис. 6. Последовательно функционирующие секционированные узлы очистки и доочистки сточных
вод н.п. Верхний Услон (слева) и г. Лаишево (справа)
100 ->— 90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0
в.в-ва ХПК БПК5 Аммоний Фосфаты
■ Анаэробно-аэробная ИАэробная
Рис. 7. Эффективность очистки сточных вод при использовании анаэробно-аэробной и аэробной биотехнологий
180
160
Л 140
Е 120
■ 100 а
^ 80 н
5 60 5 40 20 0
У* & / У У <
/ «г ^
■ Анаэробно-аэробная ИАэробная
Рис. 8. Характеристики жидкости после анаэробно-аэробной и аэробной очистки сточных вод
следствием которой является более стабильная и глубокая очистка сточных вод (Гвоздяк и др., 1985, Зубов и др., 2013; Петров, Калачева, 2008, Ряднинский, Гончаров, Петров, 2002).
Строительство узлов очистных сооружений внутри легковозводимых, в ряде случаев отапливаемых зданий (рис. 5), замена железобетонных емкостей и металлических труб на пластиковые (рис. 6) позволяет не только снизить стоимость строительства, сократить сроки монтажа и увеличить время эксплуатации очистных сооружений, но и упрощает их обслуживание, обеспечивает более
благоприятные условия труда.
Сравнительный анализ работы
реконструированных очистных сооружений показывает, что анаэробно-аэробные и аэробные схемы по основным параметрам имеют сопоставимую эффективность (рис. 7).
В тоже время, следует отметить, что значения БПК5, остаточное содержание взвешенных веществ, ионов аммония, нитритов и нитратов после комбинированной анаэробно-аэробной очистки обычно ниже, чем при использовании аэробных схем очистки (рис. 8).
Содержание фосфатов в очищенной воде
Рис. 9. Узел УФ-обеззараживания сточных вод ЖК «Царево», г. Казань
независимо от применяемой технологии высокое, их удаление требует внесения в сточную воду или иловую суспензию коагулянтов. В этом случае химически связанный фосфор выводится из системы с сырым осадком первичных отстойников или избыточным активным илом. Установка на очистных сооружениях узлов, обеспечивающих глубокое удаление фосфатов, не требует больших затрат, они достаточно просты в эксплуатации.
Принципиальным моментом современных технологических решений является замена методов обеззараживания очищенных сточных вод хлорсодержащими растворами на ультрафиолет, применение которого исключает образование обладающих мутагенным действием хлорорганических соединений, снижает их токсическое воздействие на биоценозы водоемов (рис. 9).
Представленные материалы показывают, что в Татарстане активно проводятся мероприятия, направленные на повышение эффективности работы действующих биологических очистных сооружений, улучшение качества поверхностных вод. Следует отметить, что в настоящей работе были проанализированы только те объекты, в обследовании которых принимали участие авторы статьи.
В 2017 г. с целью снижения антропогенного воздействия сточных вод в 16 муниципальных районах была выполнена реконструкция и осуществлен капремонт очистных сооружений; в настоящее время проектируется или ведется
строительство очистных сооружений еще в восьми районах Татарстана. В 2018 г. запущены очистные сооружения в г. Мамадыш.
Разработанный и утвержденный в рамках всероссийского проекта по оздоровлению р. Волга приоритетный региональный проект «Сохранение и предотвращение загрязнения реки Волги на территории Республики Татарстан» предусматривает продолжение проведения широкого спектра природоохранных мероприятий, направленных на сокращение объемов и повышение качества сбрасываемых в водоемы республики сточных вод.
Список литературы
1. Гвоздяк П.И., Дмитриенко Г.Н., Куликов Н.И. Очистка сточных вод прикрепленными микроорганизмами // Химия и технология воды.1985. Т.7, №1. С. 64-68.
2. Зубов М.Г., Бояренев С.Ф., Зубов Г.М., Куликов Н.И., Шрамов Ю.М., Литти Ю.В., Некрасова В.К, Ножевникова А.Н. Биотехнология очистки сточных вод с иммобилизацией активного ила и удалением азота // Водоснабжение и санитарная техника. 2013. №8. С. 72-75.
3. Петров А.М., Калачева Л.Д. Биологическая очистка сточных вод производства спирта и кормовых дрожжей // Известия Самарского научного центра РАН. Специальный выпуск «XIII конгресс «Экология и здоровье человека»». 2008. Т.1. С.203-208.
4. ПНД Ф Т 14.1:2:3.13-06, ПНД Ф Т 16.1:2.3:3.10-06 Методика определения токсичности отходов, почв, осадков сточных, поверхностных и грунтовых вод методом биотестирования с использованием равноресничных инфузорий Paramecium caudatum Ehrenberg.
5. Ряднинский Г.В., Гончаров В.В., Петров А.М. Устройство для биологической очистки сточных вод. Патент RU 22942 U1 МКИ С 02 F 3/04. 10.05.2002.
A.M. Petrov, IV. Knyazev. Innovations in biological wastewater treatment in the Republic of Tatarstan.
The state of a number of reconstructed regional and settlement biological treatment facilities of the Republic of Tatarstan is analyzed. The implemented modern techniques aimed at improving the reliability, efficiency and depth of wastewater treatment, reducing the anthropogenic impact on natural biocenoses are shown.
Keywords: wastewater treatment; anaerobic-aerobic technology; immobilization; efficiency.
4/2018
65
Информация об авторах
Петров Андрей Михайлович, кандидат биологических наук, заведующий лабораторией, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, 420087, Россия, г. Казань, ул. Даурская, 28, e-mail: [email protected].
Князев Игорь Владимирович, научный сотрудник, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, 420087, Россия, г. Казань, ул. Даурская, 28, e-mail: Kneze3@ yandex.ru.
Information about the authors
Andreii M. Petrov, Ph.D. in Biology, Head of Laboratory, Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, Daurskaya St., 28, Kazan, Russia, 420087, e-mail: [email protected].
Igor V. Knyazev, Researcher, Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, Daurskaya St., 28, Kazan, Russia, 420087, Kneze3@ yandex.ru.
66
российский иол орииоой экологии
