На протяжении многих лет коксохимическое производство АО «Азовсталь» (ранее «Маркохим») накапливало свои чрезвычайно токсичные и агрессивные жидкие отходы в балке неподалеку пгт Сартана в 30 км от Мариуполя. В состав загрязняющих веществ входили органические составляющие - пиридин, цианиды, фенол, ХПК достигал 5000-6000 мг/л и неорганические компоненты - аммоний, аммиак, сульфаты, хлориды, ионы железа и другие веществ. Показатель рН жидкой фазы составлял менее 2,0. Объем пруда-накопителя отходов составлял 80 000 м3. Несмотря на непростые технические условия мы разработали комплексный подход - сочетание химических, физических и биологических методов обезвреживания содержимого пруда-накопителя.
Учитывая высотное расположение накопителя, интенсивная инфильтрация жидкой фазы в грунтовые воды могла вызвать катастрофические последствия на площади многих десятков квадратных километров ниже накопителя в направлении Мариуполя. В случае неблагоприятного развития событий неизбежно загрязнение грунтовых вод, создало бы угрозу непосредственно для населения, потребляющего воду из колодцев и поверхностных источников, таких как р. Кальмиус. При взаимодействии сильно кислой среды и почвы в отдельных местах была нарушена глиняного замка и инфильтрация загрязнений в грунтовые воды. В перспективе количество свищей и их размеры могли непредсказуемо расти.
Зафиксировано загрязнение атмосферы выделениями фенолов, пиридина и аммиака.
Угрозы для окружающей среды:
- Загрязнение грунтовых вод и угроза населению, которое потребляет воду из колодцев
- Загрязнение атмосферы аммиаком и пиридином
- Опасность региональной катастрофы в результате возможного прорыва дамбы и попадания токсичных вод в р. Кальмиус.
Критерии, принятые при разработке проекта:
- Минимальные выбросы в окружающую среду
- Минимальная стоимость капитальных и эксплуатационных расходов
- Отсутствие каких-либо отходов, подлежащих переработке или захоронению
- Реальность осуществления проекта в условиях ограниченного финансирования
Технологическая схема процесса показана на рис 1. Согласно проекту, сточные воды циркулировали через очистительную установку, размещенную в верховье балки, где была размещена установку очистки и плавучий водозаборный устройство, с помощью которого насосы забирали воду для подачи на установку очистки. Обработанные сточные воды благодаря перепаду высоты гравитационным трубопроводом в противоположную часть пруда, образуя таким образом контур циркуляции.
Концепция проекта включала две стадии: нейтрализацию жидкой фазы, во время которой ионы кальция, реагируя с сульфатами, образовывали кристаллы гипса, осаждаясь, тампонировали дно, формируя защитный слой, который защищал грунтовые воды от попадания загрязнений. При этом также уменьшалось солесодержание, концентрация сульфатов, железа, аммония и других загрязнений.
Рис.1. Технологическая схема нейтрализации жидких токсических отходов (ЖТО) пруда-накопителя ОАО «МК« Азовсталь »: 1 - забор ЖТО; 2 - циркуляционный насос; 3 - баки затвора известкового молока 4 - трубопровод; 5 - распределительная система выпуска сточных вод; 6 - датчик газоанализатора; 7 - рН-метр.
Однако, концентрация органических веществ и аммония все еще осталась очень высокой. Снижение ХПК и аммония и стало основной задачей второго этапа проекта - биологической очистки. Главной сложностью было то, что в случае применения классической схемы нитро- денитрификации для этого нужно было бы использовать у 1000 000 кг метанола(!). Поэтому мы применили новейший аноксидных процесс - ANAMMOX, который позволяет окислять аммоний с помощью нитритов в частично анаэробных условиях с помощью иммобилизованных ANAMMOX- бактерий (рис.3), что существенно сокращает эксплуатационные затраты, кроме того, отсутствует образования дополнительных отходов. Для этого после физико-химической очистки пруда- накопителя промышленную установку по нейтрализации было переоборудовано в установку с биологической доочистки РТВ. Загрузкой установки биологической очистки стали «ВІЇ» - разработка профессора Петра Гвоздяка , рис. 2.р.
Рис.2. Носитель «ВІЯ» для иммобилизации микроорганизмов.
Комплексная реализация проекта по обезвреживанию пруда-накопителя ЖТО позволила сделать это место пригодным для развития экосистемы и экологически безопасным для окружающей среды и местного населения.
На рисунке 3 показано, как выглядел пруд до начала проекта и после его реализации. А на рисунке 4, соответственно, фотография образцов проб из пруда до начала проекта и после его реализации.
Рис.3. Вид пруда-отстойника отходов коксохимического производства до (слева) и после (справа) реализации проекта нейтрализации и биологической очистки.
Эффект очистки от основных загрязняющих веществ на стадии нейтрализации составлял: фенолы - 98%, аммоний общий - 92%; пиридин - 97%; сульфаты - 46%; солесодержание - 43%; прозрачность - 86% (рис.3). После завершения стадии биологической очистки фенолы и пиридин определялись на уровне следов, а удаление аммония составляло 99%.
Рис.4. Качество жидкой фазы пруда-сборника отходов коксохимического производства к внедрению проекта (слева) и после (справа).
В результаті реалізація нашого проекту було заблоковано інфільтрацію токсичних стоків у ґрунтові води на першому етапі, на другому етапі якість рідкої фази у водоймі досягла такого стану, що негативний вплив на навколишнє середовище перестав відчуватись