Новейшие разработки по очистке ливневых сточных вод с возможностью их повторного использования в техническом водоснабжении.

Предотвращение загрязнения поверхностных вод нефтепродуктами и СПАВ путем использования универсальных локальных очистных систем обратного осмоса.

Поверхностный сток с городских территорий считается одним из наиболее значительных источников загрязнения водных объектов. Талые и ливневые стоки с территорий городов и населенных пунктов, промышленных площадок, сельскохозяйственных угодий, животноводческих производств содержат биогенные элементы, пестициды, нефтепродукты, тяжелые металлы, микроорганизмы, органические соединения, взвешенные вещества. Наибольшую опасность с экологической точки зрения представляют, главным образом, нефтепродукты и ПАВ. Основным мероприятием по охране поверхностных вод от загрязнений является внедрение замкнутых водооборотных циклов на промышленных предприятиях. Современные мембранные технологии благодаря своей универсальности способны «радикально», в одну ступень, решить многие задачи, для решения которых традиционными путями (с применением процессов механической, физико-химической, биологической и сорбционной очистки) требуются чрезвычайно сложные, дорогостоящие схемы. Применение мембранных систем очистки не требует реагентов и расходных материалов и обеспечивает высокий эффект очистки от нефтепродуктов и СПАВ.

Сложность проблемы очистки поверхностного стока состоит в том, что системы его очистки должны быть рассчитаны на высокие значения расходов и соответственно иметь высокие капитальные затраты. Специфика химического состава таких вод (концентрации нефтепродуктов и СПАВ) требует применения дорогостоящих систем очистки (сорбционной) с частой заменой сорбционных фильтрующих загрузок, что требует чрезвычайно высоких эксплуатационных затрат, часто совершенно не окупаемых. В настоящей работе предлагается главным образом сосредоточиться на решении проблем загрязнения поверхностных вод СПАВ и нефтепродуктами, смываемыми с промышленных площадок (нефтебаз, складов ГСМ) и муниципальных предприятий коммунальных служб (бензозаправочных станций, автобаз, стоянок автотранспорта, автомоек, загруженных участков автомагистралей).

При очистке ливневых вод принимается, что сооружения физико-механической очистки (отстойники, фильтры) задерживают до 80% нефтепродуктов, а остатки нефтепродуктов эффективно задерживаются сооружениями сорбционной очистки. Для очистки поверхностного стока от взвешенных веществ используется отстаивание и фильтрование. Часто в качестве загрузки механических фильтров используются сорбенты. Сорбционная очистка обладает главным недостатком – высокими эксплуатационными затратами, связанными с необходимостью частой замены сорбционных загрузок.

Для очистки поверхностного стока от нефтепродуктов не обязательно собирать и очищать весь поверхностный сток, а достаточно локализовать отдельные участки (промплощадки, АЗС, хранилища и т.д.) и использовать локальные очистные станции малой производительности для очистки стоков этих «очагов» загрязнений.

Для всего собираемого стока можно предусмотреть только сооружения механической очистки для удаления взвешенных веществ или оставить сорбционные сооружения, которые работают без частой замены, а локальную очистку в очагах загрязнения нефтепродуктами эффективно осуществлять с применением мембранных методов.

Предлагаемый подход состоит в том, что следует подвергать глубокой очистке с применением мембран не весь сток, а сосредоточиться на выявлении «очагов» загрязнений (промышленных объектов, перечисленных выше), для чего может быть организована специальная независимая комиссия, состоящая из экспертов разных специализированных организаций. Весь сток может быть разбит на большую, малозагрязненную часть, и малую часть, содержащую нефтепродукты в высоких концентрациях. Как говорилось выше, в среднем водосборные территории имеют площадь 0,3-7 га. Для обработки таких количеств стоков могут использоваться очистные системы производительностью 1-7 м3/ч. К примеру, на промплощадке имеется несколько объектов, сток с которых потенциально представляет опасность загрязнения окружающей среды. В этом случае мы собираем сток с каждой отдельной территории на локальную очистную установку. Вследствие неравномерности поступления стока, сточные воды собираются в резервуары и обрабатываются на мембранных установках. Очищенная вода может медленно, по мере очистки, набираться в специальные резервуары и расходоваться на технические нужды предприятий.

Концепция окупаемости таких установок состоит в следующем: мембранные установки универсальны в удалении различных загрязнений, поэтому на предприятиях такие системы могут использоваться как для целей водоподготовки (из подземных и поверхностных водоисточников, а также из водопровода), так и для очистки загрязненных поверхностных сточных вод. Во время дождя установка водоподготовки (например, питательной воды котлов) переключается на обработку ливневых стоков, в этом случае забор воды из водопровода не происходит. Использование мембранных аппаратов, разработанной авторами конструкции с «открытым» каналом позволило создать ряд технологических схем, позволяющих предложить простые и недорогие решения по очистке от нефтепродуктов ливневых стоков объектов загрязнений (промплощадок, АЗС и др.).

Эффективность работы мембранной установки зависит от возможностей концентрирования исходной воды. Ливневые (дождевые) воды имеют низкое значение общего солесодержания (обычно не более 20-30 мг/л), поэтому очистка таких вод с помощью разработанной технологии представляется наиболее перспективной.

При уменьшении объема исходной воды в 40 раз производительность мембранного аппарата падает на 30 процентов. Такое небольшое изменение производительности объясняется тем, что общее солесодержание дождевой воды составляет не более 20-30 мг/л, поэтому при концентрировании такой воды общее солесодержание концентрата не превышает 1600 мг/л и не ведет к резкому снижению производительности мембран.

Отличительной чертой установок обратного осмоса является наличие сбросных потоков концентратов, в которых остаются все загрязнения, не прошедшие через мембраны. Обычно расходы концентрата составляют от 40 до 25 процентов от расхода очищаемой воды. Это связано с опасностью образования на мембранах осадков веществ, содержащихся в очищаемой воде, при ее концентрировании. Как было показано авторами в ряде работ [3,4], применение специально разработанных мембранных аппаратов с "открытым" каналом позволяет избежать опасности загрязнения мембран осадками коллоидных и взвешенных веществ. Основным методом контроля образования на мембранах отложений является проведение "гидравлических" промывок со сбросом давления: в процессе работы установки в заданные моменты времени (обычно через 3-5 часов непрерывной работы) открываются магнитные клапана промывки, при этом загрязнения с поверхности мембран срываются и смываются в специальный отстойник концентрирования осадка. Установка работает в циркуляционном режиме, при этом исходная вода концентрируется в установке в 40-50 раз по объему. Сконцентрированные загрязнения (нефтепродукты, ПАВ, органические соединения) выводятся из установки вместе с влажным осадком взвешенных веществ.

Основным преимуществом разработанной технологии по сравнению с традиционно применяемыми для этой цели технологиями сорбционной очистки является отсутствие расходных материалов (замены сорбционных загрузок вследствие истощения их сорбционной емкости).

При использовании представленного в настоящей работе подхода к решению проблемы, состоящего из замены в технологической схеме фильтров на обратноосмотическую установку очистки поверхностных сточных вод и их повторного использования, оказывается возможным сократить эксплуатационные затраты и повысить качество очистки.

На промплощадках при использовании мембранных водоочистных систем возможно получение дополнительного экономического эффекта, исходя из соображений, что использование части дождевых вод на нужды водоподготовки систем теплоснабжения сокращает потребление водопроводной воды. Между тем, «универсальность» мембранных установок позволяет создать «единую» систему, позволяющую системе водоподготовки использовать полностью дождевую воду при ее наличии.

Подбор мембранных систем для очистки поверхностного стока проводится в соответствии с "Рекомендации по расчету систем сброса, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты. ФГУП «НИИ ВОДГЕО» предусматривают аккумулирование части стока со всей территории, отводимого на очистку. Эта величина составляет в среднем 7 мм слоя воды с поверхности территории с учетом коэффициента стока (Кст). По тем же рекомендациям время аккумулирования назначается порядка 24-72 часов. Обратноосмотическая установка может являться продолжением существующих систем механической и/или биологической очистки, а также работать автономно. Исходя из существующего опыта проектирования очистных сооружений поверхностного стока, площадь водосбора составляет 0,3- 7 гектар. Для примера возьмем территорию 1 га с максимальным коэффициентом стока для твердых покрытий Kст= 0,95. При расчетном времени очистки 65 часов расход воды, подаваемой на очистку, составит около 1 м3/час. Это максимальное значение, т.к. как правило на территориях имеются покрытия с меньшим Кст: грунт, гравий, газон. Т.е. можно принимать (ориентировочно) производительность очистной установки 1 м3/час на 1 га территории. В случае использования установки появляется возможность доводить очищаемый сток до качества питьевой и технической воды, и подавать на подпитку водооборотных систем, контуров отопления, охлаждения и т.д.



Автор:  Доктор технических наук Первов А. Г.

Возврат к списку