БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ Кузьмин М.В. Уральский федеральный университет

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ
Кузьмин М.В.
Уральский федеральный университет
На сегодняшний день, в сфере природоохранных работ активно осваиваются
новые способы устранения различных видов загрязнения путем биологической
очистки. Нефть и нефтепродукты- один из самых распространенных загрязнителей
окружающей среды. При сбросе масло- и нефтепродуктов в водоем, на поверхности
зеркала воды образуется пленка или капельная эмульсия нефтепродуктов. Нефтяное
пятно препятствует обмену кислородом воздуха, что наносит большой вред
экологии водоемов. При сбросе нефтепродуктов на биологические очистные
сооружения, прекращается развитие активного ила и очистные сооружения
начинают работать не эффективно, нефть оказывает токсическое воздействие на
биоценоз организмов.
На каждом предприятии должны быть локальные очистные сооружения,
которые сокращают сбросы нефтепродуктов в водоемы.
Технология очистки нефтесодержащих сточных вод зависит от требований к
очищенной воде от жиров, масел, нефтепродуктов.
В основном на предприятиях нефтепереработки
для очистки стоков
используются механическая и химическая очистки, однако на выходе они все еще
содержат достаточно большое количество растворенных и тонкодиспергированных
нефтепродуктов, а также других органических загрязнений и не могут быть
выпущены в водоем без дальнейшей очистки. Для более тщательного удаления
нефтепродуктов из воды применяются методы биологической очистки. Разберемся в
особенностях.
Биологический метод очистки основан на способности микроорганизмов
использовать разнообразные вещества, содержащиеся в сточных водах, в качестве
источника питания в процессе их жизнедеятельности. Задачей биологической
очистки является превращение органических загрязнений в безвредные продукты
окисления - H2O, CO2, NO3-, SO42- и др. Процесс биохимического разрушения
органических загрязнений в очистных сооружениях происходит под воздействием
комплекса бактерий и простейших микроорганизмов, развивающихся в данном
сооружении.[1]
Для правильного использования микроорганизмов при биологической очистке
необходимо знать физиологию микроорганизмов, т.е. физиологию процесса
питания, дыхания, роста и их развития.
На эффективность очистки биологическими методами влияют следующие
факторы:
1.Температура
Температура напрямую влияет на жизнеспособность бактерий. Роль
температуры связана, в частности, с температурной зависимостью растворимости
кислорода в воде. Как правило, оптимальные температуры для аэробных процессов
20…30 градусов, превышение этих порогов вызывает гибель микроораганизмов, что
снижает эффективность очистки.
2.Величина рН.
Оптимальная рН = 6,5…7,5; для каждого типа бактерий данные значения свои,
некоторым необходима кислая среда, кому-то щелочная.
3.Содержание биогенов.
Биогенные элементы N и Р необходимы бактериальной клетке как
«строительный» (N) и энергетический (Р) материал, без них жизнеспособность
качественно снижается.
4.Уровень питания .
Это величина суточной нагрузки по загрязнениям в пересчёте на 1 м3 очистного
сооружения, ,приходящаяся на 1г части биомассы.
5.Токсичные вещества.
Несмотря на то, что бактерии питаются именно токсинами, превышение их
концентрации в очищаемой воде могут привести к задержанию роста и развития
организмов, а так же к гибели их. Поэтому на очистных сооружениях должна
действовать система контроля за превышением ПДК загрязнителей в воде. [2]
Очистные сооружения биологической очистки можно разделить на два
основных типа:
-сооружения, в которых очистка происходит в условиях, близких к
естественным;
-сооружения, в которых очистка происходит в искусственно созданных
условиях.
К первому типу относятся сооружения, в которых происходит фильтрование
очищаемых сточных вод через почву (поля орошения и поля фильтрации) и
сооружения, представляющие собой водоемы (биологические пруды) с проточной
водой. В таких сооружениях дыхание микроорганизмов кислородом происходит за
счет непосредственного поглощения его из воздуха. В сооружениях второго типа
микроорганизмы дышат кислородом главным образом за счет диффундирования его
через поверхность воды (реаэрация) или за счет механической аэрации.
В искусственных условиях биологическую очистку применяют в аэротенках,
биофильтрах и аэрофильтрах. В этих условиях процесс очистки происходит более
интенсивно, так как создаются лучшие условия для развития активной
жизнедеятельности микроорганизмов.[3]
Биохимическая
очистка
производственных
сточных
вод
нефтеперерабатывающих заводов производится в аэрофильтрах (биофильтры),
аэротенках и биологических прудах.
Биофильтры — искусственные сооружения биологической очистки
представляют собой круглые или прямоугольные в плане сооружения, загруженные
фильтрующим материалом, на поверхности которого выращивается биопленка;
изготовляются они из железобетона или кирпича. Сточная вода фильтруется через
слой загрузки, покрытой пленкой из микроорганизмов; отработанная (омертвевшая)
биопленка смывается протекающей сточной водой и выносится из биофильтра.Для
загрузки биофильтров применяют шлак, щебень, пластмассу и др.
Аэротенки представляют собой железобетонные резервуары длиной 30-100 м и
более, шириной 3-10 м и глубиной 3-5 м. Очистка сточных вод в аэротенках
происходит под воздействием скоплений микроорганизмов (активного ила). Для
нормальной их жизнедеятельности в аэротенки подают воздух и питательные
вещества. Аэротенки используются в чрезвычайно широком диапазоне расходов
сточных вод от нескольких сот до миллионов кубических метров в сутки.
После очистки остается использованный и избыточный активный ил (масса
бактериальноактивного вещества). Ему можно найти свое применение.
Результаты исследования состава ила очистных сооружений нефтепереработки
и их сравнение с анализами почвы показали, что в результате микробиологической
деятельности из углеводородов нефти образуется гумусоподобное вещество с
высоким содержанием веществ питания растений и микроэлементов. Наличие в иле
большого количества органических веществ (50-90%), сходных по составу с
почвенным гумусом представляет собой главную ценность избыточного активного
ила.
Гумус является эффективным сорбентом загрязняющих веществ – тяжелых
металлов, радионуклидов, органических соединений. Связывая их, гумус
препятствует их миграции с почвенно-грунтовыми водами, снижает уровень
биологического поглощения. Эти данные позволяют считать ил биологической
очистки нефтесодержащих сточных вод высокоэффективным органическим
удобрением. Сдерживающим фактором является наличие высоких содержаний
бенз(а)пирена (130-600 мг/кг), которое заметно превышает ПДКпочв (0,02 мг/кг).
Это существенно сужает возможности использования ила биологической очистки
нефтесодержащих сточных вод.
На основании полученных аналитических данных рассчитан класс опасности
ила и показано, что ил является малоопасным веществом 4-го класса опасности,
который подтвержден биотестированием по сперме крупного рогатого скота.
Однако проверка фитотоксичности показала, что ил не фитотоксичен. На основании
изучения ила предложен и технологически проработан экологически безопасный и
экономически эффективный способ утилизации ила очистных сооружений
нефтепереработки с одновременной рекультивацией нарушенного участка земли в
промзоне нефтеперерабатывающего предприятия. При этом создается плодородный
почвенный слой с высокой биологической активностью, предполагающий внесение
высоких доз ила – 350-400т/га по сухому веществу.
Применение ила в промзоне предприятия позволяет использовать его высокие
удобрительные свойства и нивелировать отрицательное влияние бенз(а)пирена,
которое проявилось бы в случае использования его в агросистемах. Данный способ
утилизации запатентован и внедрен на ОАО «Уфанефтехим». [4]
Преимущества биологической очистки:
1.Возможностью удалять из сточных вод разнообразные органические и
некоторые неорганические соединения, находящиеся в воде в растворенном,
коллоидном и нерастворенном состоянии, в том числе и токсичные.
2.Простотой аппаратурного оформления.
3.Относительно невысокими эксплуатационными затратами.
К недостаткам метода относятся:
1.Высокие капитальные затраты на строительство очистных сооружений
большой площади.
2.Необходимость строгого соблюдения технологического режима очистки,
постоянного контроля за концентрацией загрязнителей в поступающей в аэротенк
воде.
3.Токсичное действие на микроорганизмы ряда органических и неорганических
соединений, приводящее к гибели и снижению эффективности очистки.
4. Степень очистки составляет 70-80% и требуются дополнительные способы
обезвреживания нефтепродуктов в стоках.
Список использованной литературы
Интернет ресурсы:
1. http://www.biokomfort74.ru
2. http://rudocs.exdat.com
3. http://www.alta-group.ru/metody_ochistki_prom_stochnyh_vod.html
4. http://ecokub.ru
5. http://prom-ecologi.ru