Инновационная технология очистки дренажных вод полигонов ТБО
А.А. Поворов, к.т.н., В.Ф. Павлова, к.т.н., Н.А. Шиненкова
ЗАО "БМТ", г. Владимир
Наиболее опасным фактором влияния полигонов твердых бытовых отходов на окружающую среду являются их сильно минерализованные
дренажные воды (ДВ). Они формируются в теле полигона при взаимодействии отходов с инфильтрующимися атмосферными осадками и характеризуются, как правило, натриево-хлоридным или натриево-гидрокарбонатным составом, содержат многочисленные компоненты распада органических соединений, азотсодержащие вещества, минеральные соли, тяжелые металлы.
Характерной особенностью техногенных вод полигонов является высокое содержание аммония, который имеет очень жесткие значения ПДК для сточных вод, сбрасываемых на рельеф и в водоемы. Нередко в этих водах аммонийный азот преобладает над нитратным.
Сложность состава ДВ определяет многостадийность, комплексность схем их очистки, представляющих собой различные комбинации физико-химических, биологических, сорбционных, мембранных методов, модулей механического обезвоживания и выпаривания. Практически всегда в технологии очистки присутствуют реагентная обработка, биологическая очистка (часто как предподготовка перед обессоливанием), обеззараживание (реагентами, озоном, ультрафиолетом).
Ряд разработчиков включает в установки узлы глубокой механической очистки от взвешенных и коллоидных частиц на фильтрах с песчаной загрузкой, либо на модулях ультрафильтрации, а также узлы обессоливания воды на обратноосмотических мембранах (концентрат обратного осмоса традиционно предлагают направлять на выпарку). Есть предложения и по выпариванию всего потока ДВ (г. Киев), обработке воды лазерными лучами (г. Калуга), использованию биосорбционных фильтров (г. Пермь) и электрокоагуляционно-флотационной технологии (г. Москва), а также по очистке ДВ биологическим методом в системе каскадных биофильтров и малопроточных прудов (г. Самара).
Специалистами ЗАО «БМТ» была разработана новая гибридная схема очистки ДВ полигонов (рис.1), сочетающая прогрессивную мембранную технологию с эффективными разработками традиционных методов, в том числе электрохимии. Использование данной технологии позволяет резко сократить расход коагулянтов, флокулянтов и дезинфицирующих реагентов, повысить надежность очистки до требований ПДК (в том числе по азотным соединениям), минимизировать габаритные размеры установки и существенно сократить капитальные и эксплуатационные затраты.
Технология очистки включает следующие стадии: электрохимическую обработку ДВ; двухступенчатую фильтрацию на фильтрах с песчаной загрузкой; глубокую очистку и обессоливание осветленной воды на двухступенчатом обратноосмотическом мембранном модуле; финишную доочистку от низкомолекулярной органики на сорбенте; возврат концентрата в тело полигона для участия в биохимических реакциях.
Оригинальное решение стадии предочистки ДВ с применением электрохимической обработки обеспечивает перевод биологически неокисляемых азотсодержащих веществ аммонийной формы в нитросоединения, ПДК для которых намного менее жесткие по сравнению с ПДК для азота аммонийного. Это позволяет на последующей стадии очистки (двухступенчатом обратноосмотическом мембранном модуле) довести содержание азота во всех его формах в очищенной воде до требований соответствующих нормативов.
Одновременно в процессе электрохимической обработки происходит и глубокое обеззараживание воды образующимся в ней активным хлором. В ряде случаев (при крайне высоких концентрациях в исходной ДВ азотных соединений) установка может комплектоваться узлом биологической доочистки.
Рис. 1. Современная гибридная схема очистки дренажных вод полигона ТБО
| ТО– отстойник с тонкослойными модулями | БОС – узел биологической очистки |
| ОУ - осадкоуплотнитель | УФС - ултрафиолетовый стерилизатор |
| ФП - фильтр-пресс | Е0 - емкость для сбора исходных стоков |
| ПФ – фильтр с зернистой (песчаной) загрузкой | Е1, Е2, Е3, Е4, Е5 - емкости для приготовления раствора реагентов |
| ММ - 2-х ступенчатый мембранный модуль | Е6 - промежуточная емкость |
| АД - угольный адсорбер | Н1, Н2, Н3, Н4 - насосы |
| Ф1, Ф2 - фильтры механические | НД1, НД2, НД3, НД4, НД5 - насосы дозировочные |
| ЭФД - Электрофлотодеструктор |
В табл. 1 представлены результаты экспериментальных работ по очистке дренажной воды полигона ТБО дер. Разлукино Владимирской обл. по отдельным стадиям данной технологии.
Таблица 1
Состав воды на основных стадиях гибридной схемы очистки
|
Показатели |
Исходная сточная вода |
После электрохим. обработки и фильтрации |
После обратноосмо-тической обработки |
После обработки на сорбенте |
Эффективность очистки исходной воды, % |
|
Водородный показатель (рН) |
7,3 |
6,5 |
6,4 |
6,6 |
- |
|
ХПК, мгО2/л |
4000 |
2600 |
50 |
28 |
99,3 |
|
Сульфаты (SO4)2-, мг/л |
30 |
30 |
<1 |
<1 |
97,0 |
|
Хлориды (Cl-), мг/л |
1040 |
927 |
17 |
17 |
98,0 |
|
Нитраты (NO3-), мг/л |
40 |
500 |
55 |
25 |
95,0 |
|
Аммоний (HN4+), мг/л |
738 |
670 |
5 |
1,8 |
99,8 |
|
Кальций (Са), мг/л |
380 |
350 |
8 |
5 |
98,4 |
|
Магний (Mg), мг/л |
120 |
78 |
2,1 |
2 |
98,3 |
|
Железо (Fe+2), мг/л |
212 |
0 |
0 |
0 |
100,0 |
|
Железо (Fe+3), мг/л |
400 |
2,2 |
0 |
0 |
100,0 |
|
Сухой остаток, мг/л |
6000 |
3500 |
85 |
85 |
98,6 |
|
Жесткость общ., мг/л |
29 |
18 |
0,2 |
0,2 |
99,3 |
|
Цветность, град. |
1650 |
90 |
0 |
0 |
100,0 |
|
Мутность, мг/л |
61,5 |
2,0 |
0 |
0 |
100,0 |
|
Марганец (Mn), мг/л |
20 |
2,0 |
0,1 |
следы |
99,9 |
|
Хром (Cr+3), мг/л |
2,25 |
1,36 |
<0,01 |
-"- |
>99,6 |
|
Никель (Ni), мг/л |
2,1 |
1,22 |
<0,01 |
-"- |
>99,6 |
|
Цинк (Zn), мг/л |
0,33 |
0,21 |
<0,01 |
-"- |
>97,0 |
|
СПАВ, мг/л |
3,5 |
2,0 |
0,2 |
-"- |
99,8 |
Концентрации каждого загрязняющего вещества в воде после гибридной схемы очистки не превышают значений ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения и почв. Очищенная вода не требует разбавления, является экологически безопасной и ее сброс на рельеф и в водоемы не сопровождается отрицательным воздействием на окружающую среду.
На основе данной технологии в 2006 – 2011 гг. выполнены проекты установок для очистки дренажных вод полигонов ТБО:
- г. Нягань, Ханты-Мансийский АО (производительность 20 м3/сут.)
- г. Владимир, Владимирская обл. (производительность 20 м3/сут.)
- г. Адлер, Краснодарский край (производительность 170 м3/сут.)
- г. Нариманов, Астраханская обл. (производительность 20 м3/сут.)