В статье представлен сравнительный анализ технологий очистки сточных вод на основе принципов наилучших доступных технологий (НДТ). Рассмотрены современные методы водоочистки и предложен алгоритм выбора оптимальной комбинации технологий. Результаты исследования позволяют определить наиболее эффективные решения для достижения высоких показателей очистки.

Ключевые слова: очистка сточных вод, наилучшая доступная технология, сравнительный анализ, эффективность.

The article presents a comparative analysis of wastewater treatment technologies based on the principles of the best available technologies (BAT). Modern methods of water treatment are considered, and an algorithm for selecting the optimal combination of technologies is proposed. The results of the study allow for the identification of the most effective solutions for achieving high levels of treatment.

Keywords: wastewater treatment, best available technologies, comparative analysis, efficiency.

В современном мире проблема очистки сточных вод становится все более актуальной, особенно для таких отраслей, как нефтепереработка, где образуются сложные по составу и объему загрязнения. В связи с этим выбор оптимальных технологий для очистки сточных вод приобретает первостепенное значение. Существует широкий спектр технологий, каждая из которых обладает своими преимуществами и недостатками. Это разнообразие требует тщательного анализа для определения наиболее подходящего решения в каждом конкретном случае. Часто для достижения требуемой степени очистки необходимо применять комбинированный подход, объединяя несколько технологий.

Например, очистка от основного органического загрязнения может осуществляться с использованием экономичных и экологичных методов, таких как фитотехнологии или биосорбция, а затем применяться более эффективные, хотя и более дорогостоящие технологии, такие как окисление ферратами или мембранная дистилляция [2]. Кроме того, при выборе технологии необходимо учитывать местные условия, такие как климат, доступность реагентов и материалов, а также квалификация персонала, что делает задачу выбора оптимальной схемы очистки сложной, но выполнимой при грамотном подходе.

Для того чтобы принять решение о эффективности и целесообразности технологического подхода очистки стоков при выборе из множества разработанных (существующих) технологий необходимо использовать общие (универсальные) критерии оценки. Авторами предлагается ввести следующие показатели, наличие и сравнительный анализ которых позволит сделать выбор в пользу того или иного технологического подхода к очистке:

– удаляемые компоненты — обуславливают ограничение применения технологии по извлечению конкретного компонента, поскольку каждая технология эффективна только в отношении определённых загрязнителей;

– условия применения — позволяют учесть ограничения, связанные с концентрацией загрязнителя, температурой, давлением и другими параметрами среды, при которых технология работает эффективно. Это важно при выборе метода для конкретных сточных вод и климатических условий;

– степень удаления БПК и ХПК — позволяет оценить эффективность технологии в отношении органических загрязнителей , которые являются ключевыми показателями загрязнённости сточных вод. Чем выше степень удаления, тем лучше технология соответствует санитарным нормам;

– потребность в реагентах — позволяет оценить дополнительные эксплуатационные затраты и сложность технологии . Чем выше зависимость от химических реагентов, тем выше стоимость и риск побочных загрязнений.

Для проведения сравнительного анализа технологий очистки сточных вод и выбора наиболее подходящей технологии для НПЗ в Самарской области, на основании информационно-технический справочника по наилучшим доступным технологиям была составлена таблица 1, в которой сопоставляются различные технологии по предлагаемым ключевым критериям. Эта таблица позволяет оценить преимущества и недостатки каждой.

Согласно санитарным правилам СанПиН 1.2.3685–21, сточные воды, сбрасываемые в водные объекты после очистки, должны соответствовать строгим нормативам по содержанию загрязняющих веществ [1]. В частности, для показателя биохимического потребления кислорода (БПК₅) предельно допустимая концентрация (ПДК) составляет не более 3 мг/л, при типовом значении на входе 200–300 мг/л. Это означает, что эффективность очистки должна достигать 99 %. Аналогично, для химического потребления кислорода (ХПК) нормативная концентрация на выходе составляет не более 15 мг/л при входной 400–600 мг/л, что требует эффективности на уровне 96–97 % [1]. Эти нормативные значения выступают в роли ключевых критериев при выборе и оценке технологий очистки сточных вод, применяемых на НПЗ. Только те решения, которые способны обеспечить достижение указанных санитарных требований, могут рассматриваться как допустимые к применению на практике. В этом контексте становится необходимым анализ существующих НДТ, позволяющих обеспечить требуемую степень очистки.

Таблица 1

Сравнительный анализ технологий на основе НДТ

Рассматривая предлагаемые варианты по существующим НДТ, можно сделать следующие выводы: часть технологий имеет смысл применять на этапе предварительной очистки, где эффективно использование ПТ-7 (Ускоренная коагуляция/флокуляция и тонкослойное отстаивание сточных вод) для удаления взвешенных и тонкодисперсных веществ. Для основной очистки подойдут ПТ-2 (Биосорбционная очистка сточных вод) для удаления органических веществ и снижения аммонийного азота, ПТ-3 (Окисление загрязнений сточных вод ферратами) для удаления взвешенных веществ и токсичных металлов, и ПТ-10 (Применение микроорганизмов для очистки трудноокисляемых органических соединений). На этапе доочистки наиболее целесообразно применение ПТ-4 (Озоновое очищение сточных вод с использованием пероксида водорода) для удаления органических соединений и ПТ-9 (Мембранная дистилляция) для концентрирования и удаления нелетучих органических соединений и хлоридов, а также ПТ-5 (Удаление азота из сточных вод посредством анаэробного окисления аммония) в случае необходимости удаления азота [2].

Альтернативное комбинированное решение для типового НПЗ, самым рациональным будет включать следующие этапы: на этапе предварительной очистки критически важно использовать ускоренную коагуляцию/флокуляцию и тонкослойное отстаивание сточных вод (ПТ-7). Этот этап необходим для удаления взвешенных веществ и подготовки стоков к дальнейшей биологической очистке, эффективно осаждая загрязнители с помощью коагулянтов и флокулянтов и снижая нагрузку на последующие этапы. Для основной очистки рекомендуется биосорбционная очистка сточных вод (ПТ-2), сочетающая биологическое окисление органических загрязнений с адсорбцией на сорбенте (активированный уголь), что позволяет эффективно удалять широкий спектр органических веществ, включая трудноокисляемые соединения, и снижать концентрацию аммонийного азота. И в качестве завершающего этапа доочистки целесообразно применение мембранной дистилляции (ПТ-9), чтобы удалить оставшиеся нелетучие органические соединения, ионы, кислоты, коллоиды и макромолекулы, а также хлориды [2]. Это обеспечит высокое качество очищенной воды, подходящей для сброса в водные объекты или для повторного использования на НПЗ. Такая комбинация технологий обеспечивает эффективное удаление широкого спектра загрязнителей, характерных для сточных вод НПЗ, и позволяет достичь высоких стандартов очистки.

Литература:

1. СанПиН 1.2.3685–21 «Гигиенические нормативы факторов рабочей среды» (утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 28.01.2021 № 2).

2. Справочник НДТ. Информационные технологии. Общие принципы производства программного обеспечения: утв. Приказом Минцифры России от [дата, если указана]. — М.: Бюро НДТ, 2022. — URL: https://xn----gtbnrdgyt.xn--p1ai/wp-content/uploads/2022/12/its_8–2022_itog_utv.pdf (дата обращения: 03.04.2025).

3. Пригожин, А. И. Инноваторы как социальная категория // Методы активизации инновационных процессов. М., 1998. С. 4–12.

4. Федеральный закон «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002 N 7-ФЗ (последняя редакция)

5. Федеральный закон «О водоснабжении и водоотведении» от 07.12.2011 N 416-ФЗ (последняя редакция)

6. «Водный кодекс Российской Федерации» от 03.06.2006 N 74-ФЗ (ред. от 08.08.2024) (с изм. и доп., вступ. в силу с 01.03.2025)