Введение 4
Глава 1 Анализ проблемы загрязнения поверхностных вод от зимических предприятий на примере Северного промузла и регулирующей емкости «Копань» г.о. Тольятти 7
1.1 Характеристика процессов очистки стоков в регулирующей ёмкости
«Копань» 10
1.2 Анализ очистки стоков на установке НДФ 16
Глава 2 Сравнительный анализ и выбор методов и технологий очистки сточных вод предприятий и водоемов 19
2.1 Геотекстильные фильтры для очистки сточных вод 20
2.2 Фильтр с пленочной биозагрузкой 26
2.3 Биологическая очистка 29
2.4 Биосорбционный фильтр 31
2.5 Фиторемедиационные технологии извлечения поллютантов из
сточных вод 33
2.6 Зарубежный опыт очистки водоемов с использованием высших
водных растений-макрофитов 38
Глава 3 Разработка экобиотехнологического комплекса по биологической очистке воды в регулирующей емкости «Копань» 46
3.1 Выбор и расчет заградительных биофильтров на основе габионных
конструкций 50
3.2 Описание фитосорбционного модуля 55
3.3 Биофильтрационный модуль доочистки 61
3.4 Экспериментальное исследование эффективности комплексов с
использованием макрофитов и сорбентов для очистки воды 64
3.5 Эколого-экономическое обоснование экобиотехнологического комплекса 71
Заключение 75
Список использованных источников 77
Приложение 1
Город Тольятти - это развитый центр не только автомобильной, но и химической промышленности. В городе сконцентрировано несколько крупных химических предприятий, таких как ПАО «КуйбышевАзот», ОАО «Тольяттиазот», ООО «Тольяттикаучук». Однако, помимо своей экономической значимости, эти предприятия оказывают антропогенное воздействие на окружающую природную среду, создают экологическую напряженность.
Как известно, в химической промышленности неотъемлемой частью технологического процесса является вода. После прохождения всех стадий производства на химическом предприятии вода становится загрязненной многими поллютантами. Эти вещества имеют разные классы опасности - от малоопасных до чрезвычайно опасных. Когда они поступают в водоемы, то начинают оказывать негативное действие на окружающую природную среду и в последствии отрицательно влияют на здоровье человека, вызывая серьезные заболевания. Чтобы не допустить этого, требуется очищать производственные сточные воды и доводить их качество до нормативных требований и стандартов.
Сточные воды от расположенных на территории города Тольятти предприятий после очистки сбрасываются в Куйбышевское и Саратовское водохранилища. Но, к сожалению, качество очистки этих стоков не имеет 100% эффективность. Так, больше половины от объема стоков, поступающих в поверхностные воды, являются загрязненными.
Так, на ПАО «КуйбышевАзот» с 2014 года наблюдаются частые превышения загрязнений в воде по концентрациям ХПК и взвешенных веществ. Превышение по ХПК говорит о повышенном содержании органики, что приводит к раннему цветению Волжских водохранилищ. Причина заключается в нарушении технологических процессов установленной системы очистки стоков предприятия устаревшие технологии, а также изношенное оборудование.
Под руководством ПАО «КуйбышевАзот» была образована регулирующая емкость «Копань», куда сбрасывается основная часть недоочищенных стоков предприятий Северного промышленного узла и ливневые стоки города. Часть стоков, из накопительной ёмкости без очистки поступают непосредственно в Саратовское водохранилище. Анализы состава воды в «Копани» показывают превышения предельно-допустимых концентраций по многим компонентам, особенно по органическим веществам и нефтепродуктам.
Таким образом, экосистема Саратовского водохранилища подвергается серьезному антропогенному воздействию, оказываемого токсичными веществами от стоков, поступающих из регулирующей емкости «Копани», тем самым усиливая эвтрофикацию водоёма. Главная сложность в данном вопросе заключается в способе очистки воды - все основные методы направлены на очистку стоков в условиях производства, где объемы не столь большие. Но затем эти стоки смешиваются в накопительной ёмкости «Копань» куда поступают ещё неочищенные ливнёвые воды.
Поэтому, для решения данной проблемы - снижения загрязнения Саратовского водохранилища, необходимо провести анализ доступных и эффективных методов очистки воды в накопителях и применить их для очистки регулирующей емкости «Копань».
В рамках выполнения магистерской диссертации были поставлены следующие цель и задачи.
Цель: снижение антропогенной нагрузки на Саратовское водохранилище от сточных вод предприятий Северного промузла на основе разработки экобиотехнологического комплекса очистки воды в регулирующей емкости «Копань».
Задачи:
1. Провести анализ проблемы загрязнения поверхностных вод от химических предприятий на примере Северного промузла и регулирующей емкости «Копань» г.о. Тольятти.
2. Провести анализ качества стоков регулирующей емкости «Копань», как источника загрязнения Саратовского водохранилища.
3. Разработать экобиотехнологический комплекс для очистки воды в регулирующей емкости «Копань».
В результате данной работы предложены решения по снижению антропогенного воздействия стоков регулирующей емкости «Копань», на основе предложенного комплекса фито- и биосорбционной очистки воды.
Проведённый сравнительный анализ существующих методов очистки сточных вод от промышленности и ливневых вод городов показал, что биологические технологии являются эффективными способами очистки крупных водоёмов от приоритетных, в основном биогенных и органических токсикантов.
Предложенный экобиотехнологический комплекс очистки для регулирующей емкости «Копань» является приемлемой технологией приведения загрязненных стоков к требуемому качеству воды для сброса в Саратовское водохранилище, а также как временное решение, чтобы снизить антропогенную нагрузку на водоем, пока не продолжится строительство очистных сооружений ОАО «КуйбышевАзот».
В качестве биотехнологических решений для эффективной очистки воды из «Копани» предложено использовать методы ризофильтрации, фиторемедиации, фитоэкстракции, фитоаккумуляции, биофильтрации, биосорбции, а также использование биогабионных фильтров с сорбирующей и фильтрующей загрузками.
Данные методы биологической очистки в комплексе позволят максимально очистить стоки от органических веществ, тяжелых металлов, нефтепродуктов, взвешенных веществ, ПАВов перед сбросом их в Саратовское водохранилище.
Биологические технологии, применяемые в модулях, основаны на сорбции загрязняющих веществ из водоёма с последующей их деструкцией и применением процессов фитоэкстракции и фитоаккумуляции, осуществляемыми макрофитами.
Биосорбционный метод реализуется с применением загрузки в габионных конструкциях (опилки, керамзит, гравий), где образуется биопленка и улучшается качество очистки воды.
Применение процессов фиторемедиации с помощью макрофитов снизит загрязнение водоёма тяжелыми металлами, соединениями азота и биогенными органическими веществами, снизит «цветение воды».
Модель биоплато будет способствовать фито-и ризофильтрационной очистке воды при прохождении через ёмкость, заполненную макрофитами и водорослями.
Заключительный модуль с фильтрами пленочного типа доочистит стоки после прохождения фиторемедиационного комплекса и тем самым подготовит их к сбросу в водохранилище.
Таким образом, применение экобиотехнологического комплекса очистки обеспечивает условия:
- для очистки и обеззараживания стоков вод регулирующей емкости «Копань», куда сбрасываются стоки химических предприятий города и ливневые воды,
- для снижения антропогенной нагрузки стоков на Саратовское водохранилище,
- восстановления водоема и приведения качества воды к требуемым нормам для рыбохозяйственных водоемов.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
