Главная → Наука → Научные статьи ООО НПО "Альгобиотехнология" → Научные статьи 2013 года → Опыт реабилитации внеплощадного водоочистного сооружения ЕВРАЗ НТМК - прудка-осветлителя методом альголизации культурой хлореллы штамма Chlorella vulgaris ИФР №С-111

Опыт реабилитации внеплощадного водоочистного сооружения ЕВРАЗ НТМК - прудка-осветлителя методом альголизации культурой хлореллы штамма Chlorella vulgaris ИФР №С-111

Опыт реабилитации внеплощадного водоочистного сооружения ЕВРАЗ НТМК – прудка-осветлителя методом альголизации культурой хлореллы штамма Chlorella vulgaris ИФР №С-111

С.В. Филатов, Б. В. Михайлов, В. В. Кульнев

ОАО «ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат» (ОАО «ЕВРАЗ НТМК»),

г. Нижний Тагил, Свердловская область, Россия

ООО НПО «Альгобиотехнология», г. Воронеж, Россия abt-vrn@yandex.ru

Производственная деятельность предприятия черной металлургии с полным металлургическим циклом, каковым является Нижнетагильский металлургический комбинат управляющей компании «ЕвразХолдинг», связана с негативным воздействием на окружающую среду. Предприятие постоянно разрабатывает и внедряет организационные и технические мероприятия, выполняет реконструкцию основных производств, что обеспечивает снижение отрицательного воздействия на атмосферный воздух и природные водные объекты.

Объемы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в 2011 г. составляет 64,3 тыс. тонн, что в четыре с половиной раза меньше, чем в 1988 году (288,6 тыс. тонн), в тоже время производство стали снизилось менее чем в два раза, с 8,2 млн. тонн в 1988 году до 4,2 млн. тонн в 2011 г.

В настоящее время предприятие работает, не превышая предельно-допустимых выбросов (ПДВ) по всем основным загрязнителям. Предприятием утверждена расчетная санитарно-защитная зона.

Одновременно управляющая компания «ЕвразХолдинг» вкладывает значительные средства в осуществление целого пакета водоохранных мероприятий, при этом потребление воды снизилось (в млн. м3) с 56,2 в 1988 году до 44,7 в 2011 г., а сброс сточных вод за этот же период снизился с 33,1 до уровня 27,7. Одним из низкокапиталоемких водоохранных мероприятий является метод обработки сточных вод суспензией хлореллы.

С 2008 года ЕВРАЗ Нижнетагильский комбинат проводит опытную альголизацию сточных предприятия в прудке-осветлителе, с целью его реабилитации и снижения концентрации загрязняющих веществ, сбрасываемых со сточными водами в реку Тагил.

Биотехнология альголизации водоемов штаммом Clorella vulgaris ИФР № С-111 предложена российским ученым Н. И. Богдановым.

Технология реабилитации водоемов методом альголизации штаммом Clorella vulgaris ИФР № С-111 применяется в течение ряда лет на водохранилищах центральной России [Пензенское, Волгоградское, Цимлянское, Матырское (Липецкая область), Ижевское]. Во всех водоемах, где применяется метод альголизации, значительно снизился индекс загрязнения воды (ИЗВ).

Работы по улучшению экологического состояния водохранилища начинаются с выращивания в специальных установках (культиваторах хлореллы) необходимого количества суспензии хлореллы. Выращенную культуру в дальнейшем вводят в водоем.

Внеплощадочное водоочистное сооружение ЕВРАЗ НТМК – прудок-осветлитель построен и пущен в эксплуатацию в 1968 году. Проект прудка-осветлителя разработан проектным институтом «Уралгипролесдрев» в 1956 г.

Площадь зеркала прудка-осветлителя 35,4 тыс. м2.Средняя глубина 3.36 м; Максимальная глубина – 6,5 м; Средняя длина прудка-осветлителя – 370 м; Средняя ширина – 92 м. Объем прудка-осветлителя –114,422 тыс. м3

Проектная мощность прудка-осветлителя (в качестве очистного сооружения) - 24,0 тыс. м3/сутки (1,0 тыс. м3/час)

Фактическая мощность – 29,2 тыс. м3/сутки. (1,2 тыс. м3/час)

Объем акватории прудка-осветлителя обновляется полностью за четверо суток.

Немаловажным для произрастания высшей водной растительности является слабое, малозаметное течение только в центральной части пруда и наличие большого количества заводей с относительно плавным понижением дна. Вода имеет достаточную прозрачность (около 1 метра по диску Секки), что весьма немаловажно для погруженной растительности, а также высокую температуру водной толщи на протяжении всего года (от + 6о С в январе до 24о С в июле.

Назначение прудка-осветлителя – очистка загрязненных сточных вод предприятия от взвешенных веществ и масел. По проекту в прудок–осветлитель поступают сточные и продувочные воды различных производственных подразделений с содержанием взвешенных веществ от 22 до 150 мг/л. и масел 10,6 – 42,8 мг/л.

После отстаивания загрязненных сточных вод в ложе прудка-осветлителя и сбора масляной пленки специальным маслосборным устройством содержание взвешенных веществ должно остаться в пределах 2,4 – 24,8 мг/л, а содержание масел не должно превышать 1,2 – 8,4 мг/л.

Комбинат сбрасывает в прудок-осветлитель сточные воды по трем выпускам, (данные 2011 г.) в том числе:

- промливневые недостаточно очищенные (выпуск № 2) в количестве 11423,6 тыс. м3/год, (1304,06 м3/час). В выпуск поступают поверхностные сточные воды с промплощадки и производственные сточные воды – продувочные воды оборотных циклов прокатных и вспомогательных цехов;

- хозбытовые, нормативно чистые (выпуск № 9) в количестве 12,0 тыс. м3/год, (1,83 м3/час). В выпуск поступают без очистки хозбытовые сточные воды (переток бассейновой воды) спортивного бассейна «Уралец»;

- дренажные воды без очистки (выпуск № 10) в количестве 26,0 тыс. м3/год, (5,9 м3/час). В выпуск поступают дренажные воды с площадки ремонтно-строительного производства.

Общий объем сточных вод, сбрасываемых комбинатом составляет 11 461,6 тыс. м3/год, (1311,79 м3/час). Выше выпусков комбината (№ 2, № 9, № 10) в реку Вязовка через свои выпуска сбрасывают сточные воды предприятия ООО «Железобетон» и филиал ОАО ПТК «Свердловскстройтранс».Прудок-осветлитель, согласно проекту, расположен в русле реки Вязовка, в двух км выше ее устья.

Река Вязовка принадлежит бассейну р. Тобол, являясь правым притоком р. Тагил. В XIX веке на реке располагался кожевенный завод и мукомольная мельница. В настоящее время река используется как для культурно-бытовых целей, так и в качестве водоприемника сточных вод предприятий. Длина реки 9,2 км. Водосборная площадь составляет 24,4 км2. Исток реки находится на территории промышленной зоны заваленной шлаковыми материалами и отходами производства. Уже на первом створе воды реки сильно загрязнены. Основные загрязняющие вещества - сульфаты, азот аммония и нитритов, натрий, медь, цинк, марганец, нефтепродукты, минерализация, высокие показатели загрязненности воды по БПК5 и ХПК. Расходы в летний межень колеблются в пределах 0,12-0,25 м3/сек (400 - 900 м3/час). В период минимально водности – естественной зимней межени расход воды составляет 0,001 м3/сек (3,6 м3/час) [2].

Местность, прилегающая к прудку-осветлителю, представляет собой слабохолмистую застроенную равнину, на отдельных участках слабо заболоченную. Средняя часть русла реки, на территории парка культуры и отдыха, зарегулирована, здесь созданы искусственные водоемы. Подъема уровня воды по этой причине в весенний период не наблюдается. В 1990-х годах низовье реки, на протяжении полутора км, «взято» в коробчатый бетонный дюкер. В устье, при впадении в реку Тагил, Вязовка изливается свободно, без перекатов.Такие условия позволяют рыбе в период нереста свободно подниматься вверх по течению до плотины прудка-осветлителя.

Сравнивая естественный расход реки Вязовка (3,6 м3/час в зимний межень и до 900 в летний межень) с общим объемом сточных вод, сбрасываемых комбинатом (1311,79 м3/час), следует сделать вывод, что сток реки состоит в основном из поверхностных сточных вод с промышленных площадок, прилегающих к реке предприятий и сточных вод тех же предприятий.

Уменьшение негативного влияния сточных вод предприятия на природные водоемы, возможно используя способ самоочищения водоемов путем развития внутри водоёмных биосистем. Процессы развития биосистем поддаются регулированию. Одним из методов регулирования является интенсификация развития кислородовыделяющих водорослей в водоемах.

Альголизация прудка-осветлителя производится суспензией хлореллы один раз в двое суток, с учетом того, что объем акватории обновляется один раз за четверо суток. Суспензия рассевается на водную растительность по краям пруда и на боновые заграждения, расположенные поперек течения пруда.Эффективность альголизации оценивается лицензированным аккредитованным экоаналитическим центром ЕВРАЗ НТМК.

Нижнетагильский металлургический комбинат, начиная с 2008 года, использует современную технологию альголизации водных объектов суспензией хлореллы штамма Chlorella vulgaris ИФР № С-111. Хлорелла относится к классу одноклеточных зеленых водорослей, населяющих пресноводные водоемы. Участвуя в процессе фотосинтеза, она поглощает углекислый газ и выделяет кислород.

Среднемесячное содержание биологически полезного кислорода (БПК %) в месяцы, с мая по октябрь, когда проводилась регулярная альголизация прудка осветлителя, по сравнению с месяцами, с января по апрель, когда альголизация не проводилась, увеличилось на 44 %.

Кислород в период выделения, находясь в атомарном состоянии, (instatum nascendi), обладает повышенной окислительной способностью. Именно в этот момент атомарный кислород окисляет (разрывает) длинные цепочки гидрофильных углеводородов, входящих в состав нефтепродуктов, образуя гидрофобные обрывки радикалов нефтепродуктов, которые оседают на дно водоемов, где подвергаются дальнейшему разложению с помощью нефтеперерабатывающих бактерий.

Среднемесячная эффективность очистки сточных вод от нефтепродуктов в месяцы, с мая по октябрь, когда проводилась регулярная альголизация прудка осветлителя, по сравнению с месяцами, с января по апрель, когда альголизация не проводилась, увеличилось на 23.,2%.

Среднемесячная эффективность очистки сточных вод от фенолов в месяцы, с мая по октябрь, когда проводилась регулярная альголизация прудка осветлителя, по сравнению с месяцами, с января по апрель, когда альголизация не проводилась, увеличилось на 27,2 %. Кроме того, атомарный кислород окисляет растворенные в воде металлы, переводя ионы металлов в высшие валентности, что также способствует выпадению высших окислов металлов в осадок.

Среднемесячная эффективность очистки сточных вод от железа в месяцы, с мая по октябрь, когда проводилась регулярная альголизация прудка осветлителя, по сравнению с месяцами, с января по апрель, когда альголизация не проводилась, увеличилось на 27,2 %.

Среднемесячная эффективность очистки сточных вод от марганца в месяцы, с мая по октябрь, когда проводилась регулярная альголизация прудка осветлителя, по сравнению с месяцами, с января по апрель, когда альголизация не проводилась, увеличилось на 70,6 %.

Поскольку микроскопическая водоросль хлорелла имеет природное происхождение и в каждом водоеме имеются разновидности, так называемой аборигенной хлореллы, то вновь привнесенная культура хлореллы штамма Chlorella vulgaris ИФР № С-111 вступает в естественную пищевую цепочку, становясь пищей для микроорганизмов и рачков водоема, что приводит к увеличению популяции низших организмов.

Программа биологической реабилитации водных объектов ЕВРАЗ НТМК была согласована в контролирующих организациях, в том числе в ГНПЦ «Госрыбцентр», в ФГУ «Камуралрыбвод», Кроме того, Программа была представлена в ФАВР «Нижнее - Обское бассейновое управление» и Министерство природных ресурсов Правительства Свердловской области.

Комбинат в 2011 году одновременно проводил обработку природных вод Леневского водохранилища и Нижнетагильского городского пруда суспензией хлореллы. Причем, практику вселения хлореллы в Леневское водохранилище, которое предприятие использует в качестве резервного источника промышленного водоснабжения, мы начали в 2011 г., а городской пруд, служащий источником промышленного водоснабжения и теплоснабжения отдельных жилых районов города засеваем хлореллой на протяжении 2010 – 2013 гг.Качество воды Леневского водохранилища и Нижнетагильского пруда комбинат отслеживает силами аттестованного, аккредитованного экоаналитического центра предприятия.

Эффективность воздействия альголизации водоемов сравнивалось по показателям качества воды до проведения испытаний, - январь–март 2011 года и после завершения испытаний – август-сентябрь 2011 г. Сравнивалось качество воды по основным ингредиентам, характерным для металлургического производства.В результате совместной одновременной обработки в 2011 году двух водоемов, резервного – Леневского и основного – Нижнетагильского, фоновые концентрации загрязняющих веществ в воде, поступающей на технологию, снизились от 4 до 42 %, в том числе: концентрация нефтепродуктов на 42 %; концентрация фенола на 27 %; концентрация азота аммонийного на 34 %;- концентрация металлов на 4 - 17 %.

Убедившись в эффективности метода альголизации водных объектов суспензией хлореллы штамма Chlorella vulgaris ИФР № С-111, как средства снижения уровня загрязнения Леневского водохранилища и Нижнетагильского городского пруда, увеличения биоразнообразия водоемов, комбинат продолжил в 2012 и в 2013 годах работы по внесению хлореллы в эксплуатируемые водные объекты.

Мероприятия по альголизации сточных вод в прудке осветлителе на реке Вязовка, проводимые в последние несколько лет, убедили руководство комбината в эффективности метода, как средства снижения уровня загрязнения сточных вод сбрасываемых в реку Тагил и средства реабилитации природных водоемов. В этой связи, на 2014 год запланировано проведение данного вида работ еще и на водоеме-осветлителе НТМК на р. Малая Кушва.

Список литературы:

1. Андрей Пичугин. «Историко-географические названия города Нижний Тагил и его окрестностей», 2010 г., Нижний Тагил, Изд. «Репринт».

2. СОО ОО МАНЭБ. «Оценка современного состояния р. Вязовка и разработка программы по реабилитации реки». Отчет. Екатеринбург. 2006 г.

Статья в сборнике на с. 74