На протязі багатьох років коксохімічне виробництво ПрАТ «Азовсталь» (раніше «Маркохім») накопичувало свої надзвичайно токсичні та агресивні рідкі відходи у балці неподалік смт Сартана у 30 км від Маріуполя. До складу забруднюючих речовин входили органічні складові - піридин, ціаніди, фенол, ХСК досягав 5000-6000 мг/л та неорганічні компоненти - амоній, аміак, сульфати, хлориди, іони заліза та інші речовин. Показник рН рідкої фази складав менше 2,0. Об’єм ставка-накопичувача відходів складав 80 000 м3. Зважаючи на непрості технічні умови ми розробили комплексний підхід – комбінацію хімічних, фізичних та біологічних методів знешкодження вмісту ставка-накопичувача.
Враховуючи висотне розташування накопичувача, інтенсивна інфільтрація рідкої фази в ґрунтові води могла викликати катастрофічні наслідки на площі багатьох десятків квадратних кілометрів нижче накопичувача в напрямку Маріуполя. У разі несприятливого розвитку подій неминуче забруднення ґрунтових вод, що створило б загрозу безпосередньо для населення, яке споживає воду з колодязів та поверхневих джерел, таких як р. Кальміус. При взаємодії сильно кислого середовища і ґрунту в окремих місцях мало місце порушення глиняного замка та інфільтрація забруднень в ґрунтові води. У перспективі кількість свищів і їх розміри могли непередбачувано зростати.
Зафіксовано забруднення атмосфери виділеннями фенолів, піридину та аміаку.
Загрози для екології:
- Забруднення ґрунтових вод і загроза населенню, яке споживає воду з криниць
- Забруднення атмосфери аміаком і піридином
- Небезпека регіональної катастрофи внаслідок можливого прориву дамби та потрапляння токсичних вод у р. Кальміус.
Критерії, прийняті при розробці проекту:
- Мінімальні викиди в навколишнє середовище
- Мінімальна вартість капітальних і експлуатаційних витрат
- Відсутність будь-яких відходів, що підлягають переробці або захороненню
- Реальність здійснення проекту в умовах обмеженого фінансування
Технологічна схема процесу показана на мал 1. Згідно проекту, стічні води циркулювали через очисну установку, розміщену у верхів’ї балки, де було розміщено установку очищення та плавучий водозабірний пристрій, за допомогою якого насоси забирали воду для подачі на установку очищення. Оброблені стічні води завдяки перепаду висоти гравітаційним трубопроводом у протилежну частину ставка, утворюючи таким чином контур циркуляції.
Концепція проекту включала дві стадії: нейтралізацію рідкої фази, під час якої іони кальцію, реагуючи з сульфатами, утворювали кристали гіпсу, що осаджуючись, тампонували дно, формуючи захисний шар, що захищав ґрунтові води від потрапляння
забруднень. При цьому також зменшувався солевміст, концентрація сульфатів, заліза, амонію та інших забруднень.
Мал.1. Технологічна схема нейтралізації РТВ ставка-накопичувача ВАТ «МК«Азовсталь»: 1 – забір РТВ; 2 – циркуляційний насос; 3 – баки затвору вапняного молока ; 4 – трубопровід; 5 – розподільча система випуску стічних вод; 6 – датчик газоаналізатора; 7 – рН-метр.
Проте, концентрація органічних речовин та амонію все ще залишилась дуже високою. Зниження ХСК та амонію і стало основним завданням другого етапу проекту – біологічного очищення. Головною складністю було те, що у випадку застосування класичної схеми нітри-денітрифікації для цього потрібно було б використати біля 1000 000 кг метанолу (!). Тому ми застосували новітній аноксидний процес - ANAMMOX, який дозволяє окислювати амоній за допомогою нітритів в частково анаеробних умовах за допомогою іммобілізованих ANAMMOX- бактерій (мал.3), що суттєво скорочує експлуатаційні затрати, крім того, відсутнє утворення додаткових відходів. Для цього після фізико-хімічної очистки ставка- накопичувача промислову установку з нейтралізації було переобладнано на установку з біологічного доочищення РТВ. Завантаженням установки біологічного очищення стали «ВіЇ» - розробка професора Петра Гвоздяка, мал. 2.
Мал.2. Носій «ВІЯ» для іммобілізації мікроорганизмів.
Комплексна реалізація проекту зі знешкодження ставка-накопичувача РТВ дозволила зробити це місце придатним для розвитку екосистеми та екологічно безпечним для довкілля і місцевого населення.
На малюнку 3 показано, як виглядав ставок до початку проекту та після його реалізації. А на малюку 4, відповідно, фотографія зразків проб із ставка до початку проекту та після його реалізації.
Мал.3. Вигляд ставка-збірника відходів коксохімічного виробництва до (ліворуч) та після (праворуч) реалізації проекту нейтралізації та біологічного очищення
Ефект очистки від основних забруднюючих речовин на стадії нейтралізації складав: феноли – 98%, амоній загальний – 92%; піридин – 97%; сульфати – 46%; солевміст – 43%; прозорість – 86% (мал.3). Після завершення стадії біологічного очищення феноли та піридин визначались на рівні слідів, а видалення амонію складало більше 99%.
Мал.4. Якість рідкої фази ставка-збірника відходів коксохімчного виробництва до запровадження проекту (ліворуч) та після (праворуч).
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