CC BY
79
УДК 628.3
М. Н. Карагодина, В. П. Мишта, И. Г. Шайхиев
ОСОБЕННОСТИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ
Ключевые слова: сточные воды, нефтепродукты, резиновая крошка.
Предложена экспериментальная установка для очистки сточных вод, которая относится к устройствам биологической очистки. Установка может быть использована для отвода и очистки поверхностных стоков дождевых, талых и поливомоечных вод. Задачей данной системы очистки является повышение качества очистки сточных вод от нефтепродуктов с возможностью регенерации фильтровальных материалов.
Keywords: wastewater, oil, crumb rubber.
An experimental system for wastewater treatment, which relates to devices bioremediation. The plant can be used for drainage and cleaning runoff of rainwater, snowmelt and water flushers. The objective of this system is to improve the quality of cleaning wastewater from oil with the possibility of regeneration of the filter media.
Введение
Поверхностный сток с территорий населенн ых пунктов и промышленных площадок (дождевые сточные воды) является серьезным фактором загрязнения водных объектов. Его бактериальная загрязненность в начале дождя и загрязненность органическими веществами находятся на уровне бытовых сточных вод; для него характерно высокое содержание нефтепродуктов и взвешенных веществ. Канализационные системы, как правило, заканчиваются выпуском сточных вод в водные объекты или на почву. С целью охраны окружающей среды сброс необезвреженных сточных вод в водные объекты запрещен [1].
В этой связи проблема загрязнения окружающей среды химическими загрязнителями становится особенно актуальной. При попадании их в открытые водоемы и подземные горизонты изменяются органолептические и физико-химические характеристики воды. Присутствие в стоках высоких концентраций различных загрязнителей создает серьезные трудности при очистке сточных вод. В связи с этим разработка установки, которая была бы экологически обоснованной и экономически оправданной, представляется перспективной и является немаловажным вкладом в решение актуальной проблемы охраны окружающей среды [2].
Экспериментальная часть
В работе предложена экспериментальная установка для очистки сточных вод, которая относится к устройствам биологической очистки и может быть использована для отвода и очистки поверхностных стоков дождевых, талых и поливомоечных вод. Задачей, решаемой данной моделью, является повышение интенсивности очистки сточных вод от нефтепродуктов [3]. Предложенная система очистки сточных вод содержит последовательно соединенные между собой водосточный коллектор, отстойную камеру и
биоплато с высшей водной растительностью, при этом стенки отстойной камеры и биоплато выполнены из габионных конструкций в виде сетчатых коробчатых контейнеров, покрытых эластичным трикотажем, внешние грани которых образованы каменным материалом изверженных и/или метаморфических пород, а внутреннее пространство заполнено резиновой крошкой размером 0,5-1,2 мкм, при этом в биоплато введены микрофлора и микроорганизмы, имеющие в своем составе штаммы бактерий-псевдомонад,
родококков, дрожжей р. Candida и других микроорганизмов-деструкторов нефтяных
углеводородов[4]. В системе очистки сточных вод может быть использован ил, содержащий зооглеи и аэробные фракции микроорганизмов в смеси с микроорганизмами-деструкторами нефти, биоценоз которого приспособлен для наиболее интенсивной очистки воды [5].
Задачей данной системы очистки является повышение качества очистки сточных вод от нефтепродуктов с возможностью регенерации фильтровальных материалов (контейнеров).
Использование эластичного трикотажа позволяет получить фильтровальный материал с переменной поровой структурой, обеспечивающий при предельно плотной структуре качественную фильтрацию, а при растянутой структуре быструю и качественную регенерацию.
Переплетение ластик относится к двойным переплетениям, позволяющим обеспечить необходимую проницаемость при фильтрации и обеспечивает растяжимость по длине и ширине трикотажа, что обеспечивает регенерацию фильтровального материала [6].
Выполнение фильтровального материала в виде эластичного трикотажа позволяет получить равномерную фильтровальную поверхность без швов, что улучшает качество фильтраций и позволяет создать оболочку для удержания резиновой крошки. Кроме того, пористая структура трикотажа обеспечивает капиллярный эффект при
сборе нефтепродуктов и частиц тяжелых металлов в промышленных и ливневых стоках.
Использование синтетических нитей при изготовлении эластичного трикотажа позволяет эксплуатировать его как в водной, так и в агрессивной среде.
Наличие резиновой крошки внутри эластичного фильтровального материала позволяет удерживать нефтепродукты внутри структуры путем набухания резиновой крошки. При набухании резиновая крошка, увеличиваясь в размерах, растягивает трикотажное полотно как в продольном, так и в поперечном направлениях, и тем самым дополнительно увеличивает поры трикотажа. Это способствует увеличению степени поглощения фильтровального материала [6].
Использование резиновой крошки обеспечивает качественную очистку сточных вод от нефтепродуктов за счет взаимодействия поверхности резиновой крошки с органической пленкой.
При использовании резиновой крошки размером менее 0,5 мкм происходит ее частичное проскакивание через поры эластичного трикотажа.
При использовании резиновой крошки размером более 1,2 мкм уменьшается суммарная площадь взаимодействия резиновой крошки с нефтепродуктами, находящимися в очищаемых сточных водах.
Система очистки сточных вод содержит последовательно соединенные между собой коллектор 1, отстойную камеру 2 и биоплато 3 с высшей водной растительностью 4 (рис. 1) [5].
4
Рис. 1- Система очистки сточных вод
Стенки отстойной камеры и биоплато выполнены из габионов 5 (рис. 1). Каждый габион 5 представляет собой сетчатые коробчатые контейнеры 8, внешние грани которых образованы каменным материалом изверженных и/или метаморфических пород и покрыты эластичным трикотажем 7, а внутреннее пространство заполнено резиновой крошкой 6 размером 0.5 - 1.2 мкм (рис. 2) [5].
В биоплато 3 введены микрофлора и микроорганизмы, имеющие в своем составе штаммы бактерий псевдомонаса, родокков и дрожжей кандида, а также используются высшие растения, так как они поглощают биогенные элементы, некоторые металлы и органические вещества, которые трудно разлагаются, способны накапливать токсичные вещества и их превращать в нетоксичные, а так же они способствуют оседанию взвешенных частиц [7].
Рис. 2 - Контейнер
При очистке сточных вод чаще всего используют такие виды высших водных растений, как камыш, тростник озерный, рогоз узколистый и широколистый, рдест гребенчатый и курчавый, спироделла многокоренная, элодея, водный гиацинт (эйхорния), касатик желтый, сусак, стрелолист обычный, гречиха земноводная, резуха морская, уруть, хара, ирис и прочие [8].
Система очистки сточных вод работает следующим образом:
Сточные воды поступают из водосточного коллектора сначала в отстойную камеру 2, где проходит механическая очистка воды и ее фильтрация во время прохождения через габионные конструкции. Эластичный трикотаж 7, которым покрыты контейнеры 8 габионов 5 осуществляет дополнительную фильтрацию поступающих сточных вод, удерживая механические частицы размером до 0,7 мкм. Резиновая крошка 6, находящаяся в контейнерах 8 осуществляет предварительную очистку сточных вод от содержащихся в них нефтепродуктов. Затем самотеком вода поступает в биоплато 3, где посаженные в нем растения 4, например, рогоз широколистный, биоценоз которых осуществляет биологическую очистку ливневых стоков с дороги. В биоплато 3 введен ил, содержащий зооглеи и аэробные фракции микроорганизмов, биоценоз которых повышает интенсивность процесса очистки воды. Кроме того, внесенные в биоплато 3 штаммы бактерий псевдомонаса, родокков и дрожжей кандида усиливают процесс разложения нефтепродуктов. Происходит иммобилизация тяжелых фракций в зооглеях ила с последующей утилизацией в их нефтеразлагающими бактериями, смешанными с илом.
Для регенерации, эластичный трикотаж 7 растягивают в продольном и поперечном направлениях (в результате чего увеличивается размер пор) и промывают обратным потоком жидкости или газа. Резиновую крошку 6 регенерируют путем ее отжатия на прессах. При выработки ресурса резиновую крошку сжигают [5].
Представленный метод обеспечивает высокую степень очистки сточных вод от нефтепродуктов. Как правило, дождевые стоки с дорог города не идут на очистку, а сразу сбрасываются в водоёмы. Состав этих вод, в зависимости от размера города, весьма разнообразен, а содержание в ней нефтепродуктов растет с каждым годом. Важно понимать, что в последнее время экологическая ситуация резко ухудшилась и необходимо искать пути решения проблемы защиты растительного и животного мира
от негативного воздействия. Целесообразно внедрить данный метод очистки в большие города, так как система не требует больших затрат, что является экономически выгодным при использовании сорбента на основе резиновой крошки, а также система не является крупногабаритной и обеспечивает очистку до уровня ПДК водных объектов.
Литература
1. В.Н. Филиппов, А.П. Зиновьев, Г.И. Рыжов, Оборудование и технология очистки сточных вод, примеры расчета на ЭВМ. УГНТУ, Уфа, 2003. 300 с.
2. А.Г. Баландина, Р.И. Хангильдин, В А. Мартяшева, IV Международная научно-практическая конференция с элементами научной школы для молодежи
«Экологические проблемы нефтедобычи-2014» (Уфа, Россия, 2014). Нефтегазовое дело. Уфа, 2014. С. 111-113.
3. О.Р. Каратаев, Е.С. Кудрявцева, И.Х. Мингазетдинов, Вестник Казанского технологического университета, 17, 4, 183-186 (2014).
4. М.В. Вдовина, В.П. Мишта, Е.Э. Нефедьева, И.Г. Шайхиев, Вестник Казанского технологического университета, 17, 3, 184-186 (2014).
5. Пат. РФ 149587 (2015)
6. Пат. РФ 2350375 (2009)
7. М.Е. Тимофеева, А.В. Гапоненко, VI Международная студенческая электронная научная конференция «Студенческий научный форум» (Москва, Россия, февраль 15-март 31, 2014). Москва, 2014.
8. А. В. Галяс, Е. П. Проценко, Материалы межвузовской научной конференции студентов и аспирантов (Курск, Россия, март 2-4, 2009). Молодежь. Наука. Курск, 2009. С. 50-51.
© М. Н. Карагодина - магистрант кафедры промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности, ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет», mariadiesel@yandex.ru, В. П. Мишта - к.т.н., доцент той же кафедры, И. Г. Шайхиев - д.т.н., заведующий кафедрой инженерной экологии КНИТУ.
© M. N. Karagodina - undergraduate student, Department of industrial ecology and life safety, "Volgograd state technical University, mariadiesel@yandex.ru, V. P. Mishta - candidate of Technical Sciences, associate professor of Department of industrial ecology and safety of the same University, I. G. Shaikhiev - doctor of technical Sciences, head of a university Department of environmental engineering "Kazan national research technological University".
