ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 4
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ 6
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Изучение современных технологий применения активного ила 17
1.1 Способы утилизации отработанного активного ила 23
1.2 Активный ил как результат процесса биологической очистки
производственных сточных вод 17
1.3 Активный ил. Показатели эффективности работы активного ила 26
2 Анализ работы и действующей технологии использования активного
ила очистных сооружений ПАО «Тольяттиазот» 36
2.1 Анализ работы очистных сооружений ПАО «Тольяттиазот» 36
2.2 Состав и свойства активного ила образующегося на очистных
сооружениях ПАО «Тольяттиазот» 45
2.3 Негативное воздействие на окружающую среду иловых площадок ... 49
3 Разработка предложений и рекомендаций для повышения
эффективности использования активного ила на очистных сооружениях ПАО «Тольяттиазот» 52
3.1 Способ биологической рекультивации нефтезагрязнённых земель с
помощью избыточного активного ила очистных сооружений 52
3.2 Экспериментальная часть проекта по усовершенствованию
применения избыточного активного ила для биологической
рекультивации нефтезагрязненных земель 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 74
Актуальность темы исследования. Почвы являются одним из наиболее ранимых элементов экосистем и биосферы в целом. Если для формирования зрелых почв требуется сотни или тысячи лет, то деградация или полное уничтожение почвенного покрова может произойти в течение нескольких лет.
В почвах загрязняющие вещества накапливаются медленно, но они долго в ней сохраняются, негативно влияя на экологическую обстановку целых регионов. Поэтому охрана почв - дело первоочередной важности, хотя влияние загрязнения почв бывает не столь заметным, как загрязнение атмосферы и гидросферы.
К числу наиболее опасных загрязнителей почвенного покрова относятся нефтепродукты, поскольку они принципиально изменяет свойства почвы, а очистка почвы от нефтяных загрязнений очень затруднена. Нефть попадает в почву при различных обстоятельствах: при разработке и добыче, авариях на нефтепроводах, речных и морских нефтеналивных судах. Различные углеводороды попадают в почву на нефтебазах, бензозаправках и т.д.
Нефть обволакивает почвенные частицы, из-за чего почва теряет способность смачивается водой, гибнет микрофлора, растения не получают должного питания. Постепенно частицы почвы слипаются, а нефть переходит в иное состояние: ее фракции становятся более окисленными, затвердевают, и при высоких уровнях загрязнения почва превращается в асфальтоподобную массу. Бороться с таким явлением очень трудно.
В процессах биологической очистки сточных вод на очистных сооружений ПАО «Тольяттиазот» образуется значительное количество отработанного активного ила, которое накапливается на иловых полях. Воздействие атмосферных осадков на расположенный на иловых картах отработанный активный ил приводит к загрязнению, как поверхностных, так и подземных вод. Складирование активного ила на иловых площадках, приводит к накоплению в почве солей тяжелых металлов, они в свою очередь загрязняют почвенный покров и как следствие оказывают негативное влияние на атмосферный воздух. Все это отрицательно сказывается на состоянии окружающей среды, здоровье человека и животных.
Степень научной разработанности проблемы применения активного ила основывается на том, что в настоящее время существуют различные способы утилизации отработанного ила, но все они имеют разную степень экологического и экономического эффекта. Теоретическая и экспериментальная основа диссертации базируется на работах [6, 7, 8, 12, 13, 14, 28, 32].
Цель:
Целью исследования является повышение эффективности использования активного ила с помощью перспективных современных технологий на очистных сооружениях ПАО «Тольяттиазот» г.о. Тольятти.
Объект исследования - отработанный активный ил, образующийся на биологических очистных сооружениях ПАО «Тольяттиазот» г.о. Тольятти.
Предмет исследования - разработка технологий использования активного ила очистных сооружений ПАО «Тольяттиазот» г.о. Тольятти.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
- изучение современных технологий применения активного ила;
- анализ действующей технологии использования активного ила очистных сооружений ПАО «Тольяттиазот»;
- анализ качества активного ила, образующего после очистки сточных вод;
- поиск и разработка перспективных технологий использования активного ила очистных сооружений ПАО «Тольяттиазот» г.о. Тольятти;
- разработка предложений и рекомендаций для повышения эффективности использования активного ила на очистных сооружениях ПАО «Т ольяттиазот».
Новизна исследования. В настоящее время на очистных сооружениях предприятия ПАО «Тольяттиазот» отработанный активный ил складирую на иловых площадках, где он сушиться до влажности около 75 - 80 %. После чего «сухой осадок» погружают на автотранспорт или вагонетку и вывозят на полигоны для захоронения. В связи с этим на предприятии предлагается внедрить проект использования активного ила в качестве исходного технологического сырья для производства органического удобрения.
Методы и методология проведения исследования. При написании магистерской диссертации автор опирался на применении теоретических методов статистического анализа, обобщении и прогнозировании, а также практических методов сравнения, наблюдений и описаний экспериментальной части на базе цеха ПАО «Тольяттиазот».
Теоретическая, научная и практическая значимость. В результате проведенного исследования, выявлено соответствие активного ила предприятия требованиям и нормам к применению в качестве исходного сырья для биологической рекультивации нефтезагрязненных земель; приведены рекомендации по снижению негативного воздействия на окружающую среду, путем снижения отработанного активного ила на иловых полях.
Научная обоснованность и достоверность результатов исследования.
Изучение и анализ научных публикаций по теме исследования показали, что при использовании отработанного активного ила для биологической рекультивации нефтезагрязненных земель достигается высокая экологическая и экономическая составляющая проекта.
Научные положения и результаты исследования, выносимые на защиту:
- состав и свойства активного ила, образующегося на очистных сооружениях ПАО «Тольяттиазот», позволяют использовать его для биологической рекультивации нефтезагрязненных земель.
- применение предварительно подготовленного активного ила обеспечивает устойчивый рост растений, ускоряет фазы созревания и формирования сельскохозяйственных культур, повышает их урожайность.
Апробация результатов.
Анализируя полученные данные, были скорректированы требования, предъявляемые к составу активного ила и после оформления технической документации, можно внедрить на предприятии ПАО «Тольяттиазот» способ биологической рекультивации нефтезагрязнённых земель с помощью избыточного активного ила очистных сооружений.
Требования, предъявляемые к составу отработанного активного ила при использовании для биологической рекультивации нефтезагрязненных земель:
- минеральные вещества, массовая доля избыточного вещества - 78,3 - 88,7 %;
- органические вещества, массовая доля избыточного вещества - 11,9 - 22,5 %;
- общий азот, массовая доля избыточного вещества до 3,8 %;
- фосфор, массовая доля избыточного вещества до 4,9 %;
- кальций, массовая доля избыточного вещества до 2,0 %;
- калий, массовая доля избыточного вещества 0,05 %;
- магний, массовая доля избыточного вещества до 0,03 %.
На основании экспериментальной части проекта по усовершенствованию применения избыточного активного ила для биологической рекультивации нефтезагрязненных земель, можно сделать следующий вывод: все работы по биологической рекультивации земель направлены на ускорение почвенного самоочищения, мобилизации собственных биологических ресурсов растений.
результате проведения эксперимента первоначальные функции для роста, развития и размножения почвенных компонентов и окружающих биогеоценозов, а также появились благоприятные условия для создания густой растительности на загрязненных землях и дальнейшего использования восстановленных земель для сельскохозяйственной деятельности.
При использовании метода биологической рекультивации нефтезагрязненных земель содержание углеводородов в почвенном покрове может быть понижено с 10 % до долей процента за 4 - 8 недель.
Личный вклад автора в исследование.
Автором проведено исследование способов утилизации отработанного активного ила; изучены научные публикации и патенты с целью определения требований к составу и характеристикам осадков сточных вод, применяемых для биологической рекультивации нефтезагрязненных земель; проведен анализ работы очистных сооружений ПАО «Тольяттиазот»; проведена экспериментальная часть проекта по усовершенствованию применения избыточного активного ила для биологической рекультивации нефтезагрязненных земель.
Структура и объем магистерской диссертации.
Диссертация изложена на 77 страницах машинописного текста, состоит из введения, 3 глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 33 наименований, в том числе 5 на иностранных языках. Работа иллюстрирована 13 таблицами и 2 рисунками.
В результате проведенного анализа деятельности биологических очистных сооружений ПАО «Тольяттиазот», следует очевидный вывод, что иловые площадки оказывают крайне негативное влияние на окружающую среду. В связи с этим, для снижения негативного воздействия на окружающую природную среду рекомендуется сократить количество складируемого отработанного активного ила.
Для этого в результате проведенного исследования современных технологий использования активного ила предлагаем, эффективное применение активного ила в качестве удобрений, потому что, при его внесении в почву происходит усиление микробиологической активности, повышается ферментативная активность почвы, улучшается ее азотно- фосфатный режим. Но наиболее эффективным и экологически безопасным способом является использование избыточного активного ила очистных сооружений, для биологической рекультивации нефтезагрязнённых земель, так как при этом способе происходит не только очистка загрязненных грунтов, но и удобрение почв. Также следует сделать вывод, что в производственных условиях, возможно, улучшить качество и свойства активного ила путем повышения эффективности очистки сточных вод.
Эффективность работы активного ила и улучшения его свойств (характеристик) возможно в результате регулирования:
- структуры сообщества микроорганизмов активного ила;
- аэрации;
- состава загрязнений сточной жидкости;
- температуры стоков.
Анализируя полученные данные, были скорректированы требования, предъявляемые к составу активного ила и после оформления технической документации, можно внедрить на предприятии ПАО «Тольяттиазот» способ биологической рекультивации нефтезагрязнённых земель с помощью избыточного активного ила очистных сооружений.
Требования, предъявляемые к составу отработанного активного ила при использовании для биологической рекультивации нефтезагрязненных земель:
- минеральные вещества, массовая доля избыточного вещества - 78,3 - 88,7 %;
- органические вещества, массовая доля избыточного вещества - 11,9 - 22,5 %;
- общий азот, массовая доля избыточного вещества до 3,8 %;
- фосфор, массовая доля избыточного вещества до 4,9 %;
- кальций, массовая доля избыточного вещества до 2,0 %;
- калий, массовая доля избыточного вещества 0,05 %;
- магний, массовая доля избыточного вещества до 0,03 %.
На основании экспериментальной части проекта по усовершенствованию применения избыточного активного ила для биологической рекультивации нефтезагрязненных земель, можно сделать вывод: что все работы по биологическому рекультивированию земель направлены на ускорение почвенного самоочищения, мобилизирования собственных биологических ресурсов растений.
После эксперимента восстановились первоначальные функции для роста, развития и размножения почвенных компонентов и окружающих биогеоценозов, а также появились благоприятные условия для создания густой растительности на загрязненных землях и дальнейшего использования восстановленных земель для сельскохозяйственной деятельности.
При использовании метода биологической рекультивации нефтезанрязненных земель содержание углеводородов в почвенном покрове может быть понижено с 10 % до долей процента за 4 - 8 недель.
Преимущество предлагаемого нами технического решения состоит в том, что оно позволяет получить материал для биологической рекультивации без ограничения области применения из дешевого и распространенного сырья, что значительно снижает стоимость материала и расширяет сырьевые ресурсы для его получения
Выбор биологической рекультивации нефтезагрязненных земель с помощью избыточного активного ила, обоснован тем, что данная технология является наиболее оптимальной и безопасной для окружающей среды.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
