Снижение БПК и ХПК сточных вод
Контроль БПК и ХПК — обязательное условие для преприятий
Современные промышленные, сельскохозяйственные или коммунальные предприятия все чаще сталкиваются с ужесточенными требованиями к качеству сбрасываемых стоков. БПК (биохимическое потребление кислорода) и ХПК (химическое потребление кислорода) — ключевые показатели, которые определяют степень загрязненности. Превышение этих параметров не только риск штрафов и остановки производства, но и реальная угроза для экологии, репутации бизнеса и устойчивого развития.
Почему высокие БПК и ХПК — проблема
Высокие значения БПК и ХПК свидетельствуют о значительном содержании органических и трудноокисляемых загрязняющих веществ. Такие стоки:
- плохо поддаются биологической дезинфекции;
- перегружают очистные сооружения;
- приводят к образованию запахов и вторичных загрязнений;
- не соответствуют нормативам сброса в водоемы или канализацию.
Особенно остро проблема стоит для пищевых, агропромышленных, химических и фармацевтических производств. А также для мясопереработки, молочной отрасли и коммунальных очистных сооружений.
Роль озонирования в снижении БПК и ХПК сточных вод
Озонирование — самый перспективный способ очистки сточных вод. Озон (O₃) — мощный окислитель, который разрушает широкий спектр органических и неорганических веществ и снижает параметры БПК и ХПК до безопасных значений. В отличие от хлорирования, озонирование не образует стойких токсичных соединений и обеспечивает более глубокую обработку.
Как озон воздействует на органические загрязнения
Механизм действия основан на высокой реакционной способности. Газ разрывает двойные связи, окисляет функциональные группы и дестабилизирует крупные молекулы. Например:
- жиры и масла расщепляются на карбоновые кислоты;
- фенолы превращаются в хиноны, а затем в органические кислоты;
- ароматические соединения теряют устойчивость к биодеградации;
- целлюлоза и лигнин частично разрушаются, что особенно актуально для бумажной промышленности.
Окислитель не просто «маскирует» загрязняющие вещества, а меняет химический состав, делает отходы безопаснее и проще в последующей обработке.
Какие показатели БПК и ХПК можно снизить с помощью озонирования
Показатель биохимического потребления кислорода отображает, сколько кислорода требуется бактериям для разложения. Озон разрушает органику и снижает БПК — в некоторых случаях до 80-88 %. Если в воде было 100 мг/л органики, то после озона показатели могут упасть до 10-20 мг/л.
Значение химического потребления кислорода показывает общее количество химических веществ в стоке. При озонирование ХПК снижается на 40-60 % и более в зависимости от дозы и времени контакта. Например, если критерий составлял 500 мг/л, то после обработки может остаться 200-300 мг/л.
Воздействие на цветность, запахи и токсичные соединения
Озонирование эффективно решает сопутствующие проблемы:
- Уменьшает цветность. Гумины, фульвокислоты и другие органические соединения, придают воде желтоватый или другой оттенок. Озон окисляет вещества, разрывает двойные связи, мостики между молекулами, и жидкость становится светлее. В некоторых случаях цветность падает примерно на 60-90 %, особенно заметно с растворенными красителями.
- Устраняет неприятные запахи, которые связаны с органическими веществами и бактериями. Озон окисляет фенолы до веществ, которые не имеют запаха и привкуса: углекислого газа, муравьиной и щавелевой кислоты. Важно учитывать, что при неполном окислении некоторых веществ, например, дифениламина или дибутилфталата запах может усилиться.
- Удаляет некоторые токсичные соединения. Фенолы, цианиды, пестициды, хлорорганические соединения, углеводороды, нитросоединения и другие.
В процессе обеззараживания могут образовываться побочные продукты, например альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты, которые сами по себе токсичны. Концентрация этих веществ зависит от исходной загрязненности стоков и рН среды.
Озонирование как этап очистки сточных вод
Озонирование — гибкий и многофункциональный метод, который можно внедрить на разных этапах очистки. Чаще всего процедуру применяют как заключительную стадию, чтобы вода перед сбросом соответствовала самым строгим экологическим нормам. На финишном этапе озон помогает:
- Довести показатели до безопасных уровней, приемлемых для сброса в водоемы или городскую канализацию.
- Устранить цветность, мутность и неприятные запахи.
- Обеззаразить, эффективно уничтожить патогены, включая хлоррезистентные микроорганизмы.
- Повысить содержание растворенного кислорода, что улучшает качество воды и снижает негативное воздействие на экосистему.
Такая технология не только эффективна, но и экологична, что особенно важно для предприятий, которые стремятся к устойчивому развитию.
Комбинирование с другими методами
Для достижения максимальной эффективности обработку часто комбинируют с:
- Биологической очисткой. Газ частично окисляет сложные органические вещества, после чего бактерии легче разлагают продукты. Также озонирование можно использовать для доочистки и обеззараживания. Это повышает эффективность, особенно важно при промышленном стоке с токсичными веществами.
- Сорбцией (активированным уголем). После дезинфекции жидкость проходит через сорбенты, которые удаляют остаточный шлам и продукты окисления. Комбинация позволяет использовать меньшие дозы угля и озона, при этом добиваться глубокой промывке от загрязнений.
- Ультрафиолетом. Сочетание с УФ-излучением создает гидроксильные радикалы — реакционноспособные частицы, которые разрушают стойкие органические соединения. Такой подход особенно полезен, когда нужно удалить лекарственные остатки, которые обычная биологическая промывка или одиночное обеззараживание не в силах сделать.
- Флотацией. Озон окисляет частицы и растворенную органику до более мелких форм, после чего фильтры легче удаляют осадки. Метод снижает нагрузку на фильтры и улучшает конечное качество очистки.
- Ультразвуком. Вибрация создает мелкие пузырьки и стимулирует образование более активных форм кислорода. Это повышает эффективность дезинфекции на 10,9% по оптической плотности и на 12% по ХПК.
При выборе следует учитывать экономическую целесообразность и технологическую возможность применения. Например, при обработке одновременно с другими методами озон нужно получать непосредственно на месте эксплуатации устройства обеззараживания.
Технологии озонирования
В зависимости от задачи применяют
| Технология | Описание | Применение |
| Барботажное очищение | Озон подают через сеть мелких воздушных шариков, пузырьки контактируют и окисляют шлам. | На очистных станциях: жидкость из биореакторов поступает в контактный бак, где озон равномерно распределяется. |
| Контактно-механическое | Газ смешивают с водой при помощи насосов и инжекторов — так озон быстрее взаимодействует с загрязнениями. | Подходит для стоков с разной минерализацией. |
| УФ-излучение (AOP) | Комбинация создает активные радикалы, которые разрушают стойкие вещества. | Подходит там, где стандартное озонирование не справляется, например, с остатками лекарств. |
| Микро-/нано-пузырьковая технология | Озон внедряется в очень маленькие пузырьки, которые лучше взаимодействуют с осадками. | Используют, когда важна высокая эффективность дезинфекции и окисления. |
| Модульные установки | Готовые блоки, которые можно подключить к существующей схеме. | Применяют на малых предприятиях или локальных очистных сооружениях. |
Все решения могут быть адаптированы под конкретные условия эксплуатации и состав стоков.
Эффективность озонирования при снижении БПК
При обеззараживании дренажной системы показатель БПК5 уменьшается примерно на 35 % при дозах озона около 6-10 мг/л и времени контакта около 9 минут. При сильной дезинфекции, например, после биохимической стадии и последующего обеззараживания показатель может снизиться до 88 % — почти полностью удалиться. Например, если значения были 100 мг/л, после обработки показатели могут упасть до 10-12 мг/л или ниже, что обычно соответствует требованиям по сбросу в реки.
Иногда перед обработкой полезно предварительно отфильтровать воду, тогда газ работает лучше. А в комбинации с другими стадиями обработки озонирование может давать еще более глубокое снижение БПК.
Снижение ХПК с помощью озона
Газ окисляет органику до CO₂ и простых кислот. Особенно хорошо справляется с:
- нефтепродуктами;
- ПАВ;
- фенолами;
- ароматическими углеводородами.
При правильном подборе дозы и времени контакта ХПК можно снизить до значений, которые соответствуют нормативным требованиям, даже без последующей биологической стадии.
Преимущества озонирования
Основное преимущество — отсутствие реагентов. Также озон:
- Снижает БПК, ХПК, цветность, запахи и токсичность.
- Не образует стойких токсичных соединений, в отличие от хлорирования.
- Работает с широким спектром загрязнений.
- Уничтожает патогенные микроорганизмы.
- Повышает содержание растворенного кислорода.
- Можно использовать на разных этапах очистки.
Из недостатков отмечают опасность газа при прямом воздействии, высокую стоимость и быстрый распад вещества.
Автоматизация и безопасность процесса
Автоматизация упрощает эксплуатацию, снижает вероятность ошибок и повышает эффективность обработки. Технология помогает контролировать и управлять ключевыми параметрами: дозой, временем контакта, концентрацией и другими характеристиками.
Ограничения и особенности применения
Несмотря на все преимущества, у метода есть некоторые ограничения.
Требования к составу сточных вод
Озонирование эффективно не во всех случаях. Это связано с тем, что озон взаимодействует с разными веществами по-разному. Например, насыщенные соединения и некоторые карбоновые кислоты реагируют на газ медленно или не до конца — не всегда удается полностью «разложить» весь органический состав.
Энергопотребление и расчет дозы озона
Производство озона — энергоемкий процесс, который требует высокого напряжения. Например, для производства 1 кг очистителя может потребоваться примерно 12-18 кВт·ч электроэнергии.
Также не стоит забывать о дозе озона на единицу загрязнений. Например, чтобы удалить около 80 % химических микрозагрязнений, потребуется 0,5-0,9 г озона на каждый грамм растворенного органического углерода.
Меры промышленной безопасности
Озон относится к первому классу опасности, поэтому при работе необходимо соблюдать меры предосторожности: обеспечить вентиляцию, оборудовать системы датчиками контроля утечки, применять устойчивую сталь и специальные уплотнения, чтобы защитить оборудование от коррозии.
Подбор оборудования для озонирования сточных вод
Компания «Эконау» — производитель озонаторного оборудования, высокопроизводительных увлажнителей и кислородных концентраторов полного цикла. Мы не просто поставляем установки, а участвуем в проектировании технологических процессов, подбираем оптимальное решение под конкретную задачу.
Если планируете снизить БПК и ХПК, модернизировать очистные сооружения или спроектировать новые системы, начните с грамотного подбора оборудования. Для этого заполните опросный лист и наши инженеры рассчитают параметры, подготовят оптимальное решение с любыми параметрами под заказ, выполнят монтаж, пуско‑наладку в любом регионе страны и обеспечат бесперебойную работу системы.