Научно-исследовательские работы по объекту Черная дыра
Специалисты Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова начали проведение научно-исследовательских работ на объекте накопленного экологического вреда Черная дыра – шламонакопителе промышленных отходов бывшего производства ОАО Оргстекло, расположенного на территории г.о.г. Дзержинск в Нижегородской области.
В связи с невозможностью применения стандартных методов инженерных изысканий для оценки объемов и свойств отходов на объекте, а также их трансформации при обезвреживании было принято решение обеспечить квалифицированное научное сопровождение работ.
Сложность объекта Черная дыра
Черная дыра – один из наиболее сложных по составу и свойствам объектов накопленного экологического вреда в федеральном реестре. Состав значительно меняется и по глубине озера, и в зависимости от сезона. Важнейшей научной задачей является необходимость установить детальный состав отходов, размеренных в Черной дыре, для дальнейшего выбора наиболее приемлемой технологии переработки отходов и рекультивации территории.
Для этого привлечен арсенал самых современных методов исследований, – отметил вице-президент Российской академии наук, академик, декан химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова Степан Калмыков.
Ликвидация объекта
Мероприятия по ликвидации Черной дыры осуществлялись в рамках федерального проекта Чистая страна совместно с ликвидацией таких объектов накопленного вреда, как шламонакопитель Белое море и полигон ТБО Игумново. В 2019-2020 годы было обезврежено 10 177 куб. метров отходов, или 54% от проектного объема.
Однако работы на объекте, оказавшемся самым сложным по составу отходов и по технологии их извлечения и обезвреживания, в установленный срок не были завершены. Это связано с выявленными дополнительными объемами пастообразных отходов. В связи с нарушением сроков исполнения контракта, выявленными недостатками проектной документации, неисполнением требований заказчика о корректировке проектной документации контракт был расторгнут в одностороннем порядке.
Планы по дальнейшей ликвидации
В настоящее время правительство региона разработало план дальнейшей ликвидации объекта накопленного вреда Черная дыра, прорабатывается вопрос определения нового проектировщика объекта Черная дыра. Данный объект планируется ликвидировать в рамках федерального проекта Генеральная уборка, – пояснил министр экологии и природных ресурсов Нижегородской области Денис Егоров.
Подготовка и продолжение работ
Мы как заказчик подготовили сметную документацию и техническое задание на выполнение комплексных инженерных изысканий, корректировку проектной документации и работ по обследованию зданий, сооружений и технологической линии. Сметная документация на корректировку проекта получила положительное заключение экспертизы.
Мероприятия по подготовке и проведению комплексных инженерных изысканий и корректировки проектной документации будут продолжены после получения заключения по результатам выполнения научно-исследовательских работ по исследованию физико-химических и химических свойств отходов, – рассказал директор ГБУ НО Экология региона. Максим Левин.
Национальный проект Экология в России
Напомним, реализация национального проекта Экология в рамках указа президента Российской Федерации Владимира Путина началась в стране с 2019 года. Ключевые цели нацпроекта:
- Эффективное обращение с отходами производства и потребления
- Снижение уровня загрязнения атмосферного воздуха
- Улучшение качества питьевой воды для населения
- Сохранение биологического разнообразия
- Экологическое оздоровление водных объектов, включая реку Волгу
- Внедрение новых технологий в лесном хозяйстве
- Создание образовательных программ, направленных на формирование бережного отношения к окружающей среде
- Обеспечение рационального водопользования
Федеральные проекты
Нацпроект включает в себя 11 федеральных проектов:
- Чистая страна
- Комплексная система обращения с ТКО
- Обезвреживание опасных отходов
- Чистый воздух
- Оздоровление Волги
- Сохранение озера Байкал
- Сохранение рек и озер
- Национальные парки и заповедники
- Сохранение лесов
- Экопросвещение
- Мониторинг окружающей среды
Механическая очистка сточных вод
Механическая очистка предназначена для предварительной очистки сточных вод от грубодисперсных минеральных примесей и нефтепродуктов.
Сток после этой очистки идет на дальнейшую обработку, а уловленный нефтепродукт разделяется.
Песколовки
Песколовки применяются для задерживания грубых минеральных загрязнений из сточных вод.
Они представляют собой резервуары с цилиндрическими и коническими частями, по которым сточные воды проходят для удаления песка и примесей.
На песколовке с круговым движением рабочего потока (рис. 11) поддерживается постоянный уровень воды, чтобы вода равномерно прошла через отверстие для удаления осадка. Нефтесодержащие сточные воды проходят через песколовку, где песок удаляется гидроэлеватором, а нефтепродукт задерживается и направляется в специальное отверстие для удаления.
При большом расходе сточных вод излишек перепускается в аварийный амбар, откуда далее очищается и направляется в нефтеловушки. Донный осадок из амбара удаляется в зависимости от накопления.
Продолжение следует…
После песколовок сточные воды направляются по распределительным лоткам в нефтеловушки, объем которых равен 2-х часовому расходу поступающей сточной воды. В нефтеловушке выделяются мелкодиспергированные нефтепродукты и тяжелые взвеси гидравлической крупностью более 0,8 мм/с.
Нефтеловушки
Нефтеловушки представляют собой горизонтальный отстойник, разделённый продольными перегородками на самостоятельно работающие секции. Число секций назначается в зависимости от расхода сточных вод.
Для распределения рабочего потока воды в секции нефтеловушки служит щелевая перегородка. Имеются нефтеловушки, в которых распределение потока осуществляется через стояки труб, оканчивающиеся раструбами. Очищенная вода из секции удаляется в водосборный лоток через водослив. Для задерживания нефтепродуктов перед водосливом устанавливают полупогружённую перегородку. Задержанные нефтепродукты отводятся из секции щелевыми поворотными трубами. Тяжёлый осадок, выпавший на дно секции скребковым транспортёром сгребается в приямок. Этот же скребковый транспортёр используют для транспортирования плавающей нефти к нефтесборным трубам. Осадок удаляют из приямков гидроэлеваторами.
Сбор уловленного обводненного нефтепродукта на нефтеловушках осуществляется с помощью нефтесборных труб в подземный резервуар. Готовый нефтепродукт с обводненностью не более 1 % откачивают насосами на повторное использование на установку ЭЛОУ. Сбор и разделка нефтепродукта ведется постоянно. Масса уловленного на нефтеловушках нефтепродукта составляет от 1,0 до 2,5 тысяч тонн в месяц.
Очистка и обслуживание
Удаление донных отложений с нефтеловушек и песколовок производится на песковые площадки. Отстоенная вода с песковых площадок через выпускные колодцы дренируется в большой аварийный амбар. Чистка нефтеловушек от донного осадка осуществляется один раз в год.
Дополнительное отстаивание
Для обеспечения более глубокой очистки от свободных нефтеродуктов вода после нефтеловушек проходит сооружения дополнительного отстаивания. В качестве таких сооружений применяют пруды-отстойники.
Исходная вода из распределительной чаши по трубопроводу d=120 мм поступает в нижнюю часть водораспределительного устройства отстойника. Водораспределительное устройство состоит из центрального кольцевого подводящего и распределительного канала, образованного опорой и подводящей трубой, и водораспределительных лопаток. Осветлённая вода отводится из отстойника через кольцевой зубчатый водослив в сборный кольцевой лоток, из которого очищенная вода по трубопроводу направляется в последующие сооружения. Всплывшие нефтепродукты удаляются радиальным скребком, подгоняющим их к поворотной нефтесборной трубе.
Особенности процесса очистки сточных вод
Осадок накапливается на дне отстойника и скребками сдвигается в иловый приямок, расположенный в центре отстойника. Осадок из приямка под гидростатическим напором направляется в иловый колодец по трубопроводу с задвижкой, оборудованной электроприводом.
Механическая очистка
После узла механической очистки концентрация нефтепродуктов в сточной воде снижается до 90 мг/л, что превышает величину, при которой эти стоки могут подаваться в сооружения биологической очистки. Для снижения концентрации нефтепродуктов в указанных стоках предусмотрена физико-химическая очистка – импеллерная флотация с флокулянтом Zetag-89.
Обработка сточных вод
Стоки насосами НПС подаются на сооружения МХО ВЕМКО в отделение решеток для удаления грубых механических примесей и предварительного сбора нефтепродукта. Удаление механических примесей осуществляется при помощи ручных граблей в специальный поддон.
Удаление нефтепродукта
Сбор нефтепродукта с поверхности лотка происходит через щелевое заборное устройство, после чего нефтепродукт при помощи центробежного насоса транспортируется по линии в емкости. Механизмы удаления нефтепродукта интенсифицируют работу за счет периодического включения скребкового механизма.
Удаление взвешенных веществ
Удаление взвешенных веществ производится из конусной части безнапорного гидроциклона при помощи гидроэлеватора (водоструйного насоса). Донный осадок удаляется на напорные гидроциклоны и бункеры песка. Обезвоженный песок вывозится и складируется в шламонакопителе.
Отделение нефтепродукта и механических примесей
После процесса очистки сточные воды поступают в отделение гидроциклонов, где происходит удаление из стоков нефтепродукта и взвешенных веществ за счет центробежной силы и силы тяжести. Нефтепродукт собирается в нефтесборные карманы, а взвешенные вещества удаляются из конусной части гидроциклона.
Обработка осветлённых стоков
В лоток осветлённых стоков после сепаратора осуществляется подача флокулянта для более эффективного процесса флотации.
Очистка сточных вод включает в себя механическую очистку, физико-химическую обработку и удаление нефтепродуктов и взвешенных веществ из сточных потоков. Данный процесс позволяет обеспечить соответствие стандартам качества воды и защитить окружающую среду от загрязнения.
Принцип работы депуратора, предназначенного для извлечения из сточной воды механических примесей, нефтепродукта и их эмульсий, заключается в вовлечении загрязнений в пенный слой (импеллерная флотация). Данные загрязнения с образующимся пенным слоем (флотопена) поступают в пеносборные карманы. Для более эффективного удаления флотопены используют скребковые механизмы. Флотопена с пеносборных карманов поступает в ёмкости и насосами откачивается в 2-х секционный отстойник. Отстоявшаяся вода дренируется в "голову" сооружений МХО "Вемко". Сбор нефтепродукта с 2-х секционного отстойника осуществляется в тёплый период времени в резервуарный парк или на установку КХД для последующей переработки. Очищенные стоки после депураторов поступают на сооружения БХО.
Биохимическая очистка стоков – сооружения БХО
Участок БХО предназначен для биохимической очистки сточных вод, для распада и минерализации органических веществ, находящихся в коллоидном и растворённом состоянии.
Существуют три варианта работы I системы сооружений БХО: I вариант предусматривает работу сооружения в зимний период времени, II и III вариант в летнее-осенний период времени.
Рис. 14. Схема работы сооружений БХО в зимний период
Промышленные сточные воды II системы канализации, предварительно прошедшие механо-химическую очистку на участке "Вемко" поступают по трубопроводу в приёмную камеру II системы. Из приёмной камеры стоки поступают по лотку в двухсекционный смеситель. Смеситель представляет собой заглублённый прямоугольный резервуар, состоящий из трёх секций. Каждая секция разделена на три коридора. В каждый коридор по перфорированному трубопроводу подаётся воздух для усреднения и перемешивания стоков. Так же в смеситель подаются биогенные добавки для активного ила. Из смесителя по лотку сточные воды поступают в распределительный канал перед аэротенком.
Аэротенк – прямоугольный резервуар открытого типа, состоящий из трёх секций, каждая секция которого разбита на три коридора. Первый коридор является регенератором. Второй и третий – это рабочие зоны аэротенка. Конструкция аэротенка предусматривает возможность работы с 33%, 66% регенерацией активного ила, так и без неё.
Для жизнедеятельности микроорганизмов в аэротенк подаётся воздух из воздуходувной станции в количестве 16,7 м3/сек. по трубопроводу и распределяется по отдельным стоякам. Иловая смесь из каждой секции, переливаясь через водослив, поступает по трубопроводу в камеру гашения напора, а затем в распределительную чашу вторичных отстойников.
Вторичный отстойник – заглубленный открытый цилиндрически резервуар. Он служит для задержания активного ила, поступающего вместе с очищенной водой из аэротенка. Сбор осветлённой воды в отстойнике осуществляется через водосливы сборного кольцевого лотка, затем вода поступает в выпускной карман отстойника и далее в приёмную камеру II системы в отсек сбора очищенных стоков. Активный ил, осевший на дне отстойника под гидростатическим давлением непрерывно удаляется при помощи илососа в иловую камеру, которая оборудована щитовыми заборами. Из иловых камер активный ил поступает в приёмную камеру, откуда возвращается на повторное использование через колодцы в первые коридоры каждой секции аэротенка.
Очищенная вода из приёмной камеры подаётся на флотацию. Схемой предусмотрено введение воды и воздуха через эжекторы, которые установлены на перемычках между напорными и всасывающими трубопроводами. Насыщение стоков воздухом происходит при давлении 4,2 – 4,8 кгс/см2 в сатураторе ёмкостью 100 м3. Насыщенная воздухом сточная вода поступает в центральную часть в распределительное устройство флотаторов. Из сатуратора насыщенная воздухом вода поступает на флотаторы. Флотатор служит для удаления окисленного активного ила из очищенных стоков. Выделившиеся из воды пузырьки воздуха всплывают вместе с налипшими частицами загрязнений на поверхность флотатора, в результате чего образуется пенообразный слой. Пена удаляется скребковым механизмом. Очищенная вода по водосборному кольцевому лотку флотатора самотёком переливается в приёмную камеру стоков. Из этой камеры вода подаётся на пруд-регулятор № 2, затем через перемычку поступает в пруд-регулятор № 1, где происходит дополнительный отстой очищенной воды. Из пруда-регулятора № 1 вода подаётся на подпитку в оборотную систему водоснабжения предприятия.
Рис. 15. Схемы работы сооружений БХО в летнее-осенний период
Онтроль производства
Контроль за работой очистных сооружений состоит из аналитического контроля и контроля за работой систем и оборудования сооружений.
Таблица 3 Технологический контроль производства. Возможные неполадки и аварийные ситуации. Причины и способы устранения
Возможные производственные неполадки, аварийные ситуацииПредельно допустимые значения параметров, превышение (снижение) которых может привести к аварииПричины возникновения производственных неполадок, аварийных ситуацийДействия персонала по предупреждению и устранению производственных неполадок и аварийных ситуаций
1. Залповые или длительные сбросы органических и неорганических веществ, превышающих ПДК в сточных водах на сооружениях цехаПоступление сточных вод, превышающих ПДК на очистные сооруженияПеревести аэротенки I и II систем на 66% регенерацию активного ила, увеличить расход подачи воздуха на аэротенки;Собрать технологическую схему для разбавления поступающих стоков на аэротенки очищенными стоками с прудов-регуляторов № 1,2.
2. Гидравлическая перегрузка очистных сооружений (работа в паводковый период)Более 68000 м3/сут.Поступление сточных вод на сооружения цеха выше максимального проектного количестваПеревести аэротенки I и II систем на 66% регенерацию активного ила, увеличить расход подачи воздуха на аэротенки;Собрать технологическую схему для разбавления поступающих стоков на аэротенки очищенными стоками с прудов-регуляторов № 1,2.
Таблица 4 Основные нарушения режима работы аэротенков и пути их устранения
Меры по устранению
1. Вспухание активного илаНаличие большого количества углеводородовНедостаточное количество воздухаНизкое рН сточной воды в аэротенкеУменьшить концентрацию загрязнений в сточной воде; если это невозможно, то:а) увеличить подачу воздуха;б) повысить реакцию сточной воды, поступающей в аэротенк, до рН=8,5-9,5 и увеличить степень регенерации активного ила
2. Нарушение окислительного процесса: активный ил оседает на дно аэротенка и загниваетПеребой в подаче воздуха вследствие засорения фильтросовОчистить пористые пластины (трубы)
3. Уменьшение количества ила в аэротенке и его окислительной мощностиУменьшение в течение длительного времени количества поступающих стоков и концентрации загрязненийИсключить из работы одну или несколько секций аэротенка
4. Ухудшение качества очищенной водыУвеличение расхода сточных водУвеличить количество подаваемого в аэротенк воздуха или степень регенерации активного ила
Нализ эффективности работы очистных сооружений и возможные пути изменения технологического режима для улучшения качества очистки сточных вод
Комплекс очистных сооружений цеха № 17 Управления водоснабжения, канализации и очистки сточных вод ООО "ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез" предназначен для приема производственных и хозбытовых сточных вод с нефтеперерабатывающей площадки, их очистки и отвода сточных вод на городские биологические очистные сооружения и частичного возврата очищенных сточных вод для подпитки систем оборотного водоснабжения.
Таблица 5 Качество поступающих и очищенных стоков очистных сооружений цеха №17 УВК и ОСВ за 2007 год
Определяемые показатели, мг/лСтоки, поступающие на очистные сооруженияСтоки после очистных сооруженийЭфф-ность очистки, %Сброс на ООО "Новогор-Прикамье"
В настоящее время качество очищаемых стоков на очистных сооружениях цеха №17 УВК и ОСВ не отвечает требованиям, предъявляемым к ним на сбросе в поверхностный водоём, поэтому избыточное количество очищенных стоков после БХО в объёме 14 тыс. м3/сутки направляется на доочистку на городские биологические очистные сооружения (БОС) перед сбросом в р. Кама. Направление стоков на БОС обусловлено недостаточной степенью очистки и прежде всего по содержанию нефтепродуктов, взвешенных веществ и БПКполн.
В целях повышения качества очистки стоков предлагается осуществить реконструкцию очистных сооружений с доведением показателей стоков до требований, предъявляемых к ним для повторного использования в оборотном водоснабжении, до требований, предъявляемых на сбросе избыточного количества очищенных стоков после БХО в р. Кама, то есть минуя городские биологические очистные сооружения.
Одним из основных недостатков работы очистных сооружений является наличие устаревшей системы аэрации. Керамические трубы, через которые осуществляется подача и распределение воздуха за длительное время эксплуатации закальматировались, потеряли свою прочность и ломаются при монтаже и демонтаже. Аэрация через отверстия в трубах уже не позволяет получать мелкие пузырьки воздуха, что и является причиной снижения концентрации растворенного кислорода.
Песок выносится из песколовок в последующие сооружения и в первую очередь в первичные отстойники, откуда в составе сырого осадка перекачивается в аэротенки I ступени и оседает в "застойных" зонах. Наличие застойных зон обусловлено пристенной системой аэрации аэротенков. В этих зонах вместе с песком оседает и гниет ил. В результате чего, качество очистки воды снижается.
В связи с этим предлагается замена существующих фильтросных труб на более эффективные аэраторы мембранного типа – "ФОРТЕКС АМЕ – Т 370". Специально перфорированная мембрана из синтетического каучука работает как обратный клапан, что предотвращает обрастание пор биоплёнкой. Данные аэраторы обеспечат более эффективную очистку сточных вод при минимальных затратах электроэнергии.
Сборка системы аэрации проводится без дополнительных муфт, простым свинчиванием аэраторов между собой и последующей фиксацией, что позволяет произвести реконструкцию системы аэрации в предельно короткие сроки.
Преимуществом данных аэрационных элементов является:
Рис. 16. Сравнение старой и новой систем аэрации
1 – фильтросные трубы;
2 – мембранные аэраторы ФОРТЕКС.
Продолжение (часть 3)
Специалисты МГУ изучат состав отходов нижегородской "Черной дыры"
27 февраля 2024, 15:20
Нижний Новгород. 27 февраля. ИНТЕРФАКС — Специалисты МГУ им. М.В. Ломоносова приступили к научно-исследовательским работам на территории шламонакопителя промышленных отходов "Черная дыра" (Дзержинск, Нижегородская область), сообщает пресс-служба правительства региона.
"Черная дыра" — один из наиболее сложных по составу и свойствам объектов накопленного экологического вреда в федеральном реестре. Состав значительно меняется и по глубине озера, и в зависимости от сезона", — приводятся в сообщении слова вице-президента Российской академии наук, академика, декана химического факультета МГУ Степана Калмыкова.
Он также отметил, что основная задача — установить содержимое "Черной дыры" для дальнейшего определения наиболее приемлемой технологии переработки отходов и рекультивации территории.
По словам министра экологии и природных ресурсов региона Дениса Егорова, правительство Нижегородской области разработало план дальнейшей ликвидации "Черной дыры", прорабатывается вопрос определения нового проектировщика объекта. Ликвидировать "Черную дыру" планируется в рамках федерального проекта "Генеральная уборка".
"Мы, как заказчик, подготовили сметную документацию и техническое задание на выполнение комплексных инженерных изысканий, корректировку проектной документации и работ по обследованию зданий, сооружений и технологической линии. Сметная документация на корректировку проекта получила положительное заключение экспертизы", — цитирует пресс-служба директора ГБУ НО "Экология региона" Максима Левина.
Мероприятия по ликвидации "Черной дыры" осуществлялись в рамках федерального проекта "Чистая страна" совместно с ликвидацией шламонакопителя "Белое море" и полигона ТБО "Игумново". Ликвидатором этих трех объектов накопленного экологического ущерба в Дзержинске выступало ООО "ГЭС-Экотехнологии". На шламонакопителе "Белое море" и полигоне ТБО "Игумново" все работы были завершены в 2020 году, на свалке промотходов "Черная дыра" работы в установленный срок не были завершены. Договор с подрядчиком был расторгнут в одностороннем порядке из-за нарушения сроков исполнения контракта, выявленных недостатков проектной документации, неисполнения требований заказчика о корректировке проектной документации.
Все самое интересное читайте в нашем телеграм-канале.
В Дзержинске разработан план ликвидации шламонакопителя «Черная дыра»
В Дзержинске продолжается ликвидация «Чёрной дыры» – шламонакопителя промышленных отходов. Это один из самых сложных и опасных объектов в Федеральном реестре объектов накопленного экологического вреда.
Для его обезвреживания были привлечены специалисты МГУ им. Ломоносова. Они изучают состав и свойства отходов, их трансформацию в окружающей среде и возможные технологии переработки и рекультивации.
Ликвидация объекта ведётся по национальному проекту «Экология» по инициативе президента Российской Федерации. Об этом сообщил министр экологии и природных ресурсов Нижегородской области Денис Егоров и добавил, что план дальнейшей ликвидации объекта уже разработан, прорабатывается вопрос определения подрядчика.
Алексей Скобелев – инженер кафедры исследования земной коры МГУ им. Ломоносова: «Объект довольно сложный, мы работаем сейчас в зимних условиях именно потому, что до него сейчас можно добраться. Сейчас мы проводим инженерно-геофизические исследования методом электротомографии, мы их проводим с целью изучения внутреннего строения шламонакопителя».
Максим Левин – директор ГБУ НО «Экология региона»: «Нам важно понять, что с ним произошло за то время, когда работы на объекте не велись, и самое главное — понять и оценить ту степень опасности, те объёмы отходов, которые осталось обезвредить».
Все новости раздела «Новости дня»