Утилизация иловых осадков

Переработанные иловые осадки, — перспективное направление в улучшении плодородия почвы

Интенсивный рост промышленности и увеличение выброса отходов захватывает все больше жизненного пространства, нанося колоссальный вред здоровью людей.

В неблагоприятных экологических условиях снижаются защитные свойства организма, страдает иммунная система человека, растет число заболеваний.

Человечество вплотную подошло к необходимости принимать экстренные меры для восстановления естественного баланса в биосфере при помощи внедрения современных технологий, дающих возможность полной утилизации разных видов отходов и восстановлению исходных свойств экосистем планеты.

Экологические проблемы, вызванные иловыми осадками

Одним из главных источников загрязнения земельных и водных объектов выступают подземные канализационные системы.

Отходы, образующиеся в виде илового осадка после очистки остатков сточных вод (ОСВ), являются большой проблемой городов, затрагивающей технический и социально-экологический аспекты.

Технический аспект – это отсутствующие до последнего времени надежные технологии, которые позволили бы полностью обезвредить отходы и переработать их в полезные для человека продукты.

Социально-экологический аспект заключается в катастрофическом расширении площадей под хранение иловых осадков, в заражении почвы, наземных и подземных вод бактериями, в распространении газов в воздухе.
Все это оказывает неблагоприятное воздействие на здоровье людей и животных, способствует возникновению эпидемий, генетических изменений в организме. Ежегодно скопление ОСВ в мире становится больше на 3,5 млрд тонн.

Долгое время ученые не могли разработать надежные технологии, которые могли бы привести эти миллиарды тонн к безопасным нормам как по санитарии, так и по содержанию тяжелых металлов, что дало бы возможность широко использовать их в сельском хозяйстве. Но в настоящее время новые методы, позволяющие довести иловый осадок до состояния, при котором он полностью соответствует санитарным нормам, разработаны и внедряются в производство. На выходе получается продукт без зловонного запаха с улучшенными гуммирующими свойствами.

Во что можно превратить иловые осадки

Переработка иловых осадков не просто возможность произвести ценный органоминеральный продукт из бросового сырья, но и насущная необходимость спасения Земли от экологической катастрофы. Из иловых осадков можно получить сырьевой ресурс для производства:

• Органоминеральных удобрений для улучшения плодородности почвы и увеличения урожайности с/х культур.
• Кормовой биомассы для перерабатывающих предприятий по выращиванию птиц, животных, рыб, моллюсков.
• Техногенного продукта для строительных, коммунальных, производственных предприятий, решения мировой проблемы превращения территорий в пустыни.
• Сырья для фармацевтической и химической промышленности.

При исследовании ОСВ в них было выявлено огромное количество микроэлементов, которые жизненно необходимы для активного роста сельскохозяйственных культур.

Недостатки старых технологий переработки иловых осадков

Главными направлениями переработки и утилизации остатков сточных вод в России являются следующие:

• захоронения непосредственно на иловых площадках;
• метод прямого сжигания;
• анаэробное сбраживание;
• компостирование;
• стабилизация известью;
• установки сжигания и т. д.

Главные недостатки практически всех этих методов – это необходимость применения дорогих реагентов, высокое энергопотребление и образование взрывчатых газов в процессе переработки.

При обработке осадков на иловых площадках в результате испарений загрязняется атмосфера, а результатом фильтрации в почву является заражение близлежащих водоемов и грунтовых вод. Газы, выделяемые ОСВ, значительно превышают допустимые концентрации (4–5 баллов по шкале органолептического показателя).

Методика прямого сжигания в псевдосжиженном кипящем слое разработана компанией «БАМАГ ГмбХ» (реализуется в Санкт-Петербурге). Эта технология предусматривает сжигание ОСВ в факеле горячего песка, поднимающегося воздушной струей. Вместе с газами уносится шлак вредных окислов, которые позднее проходят через многоуровневую систему очистных сооружений.

Отношение к такому методу утилизации в странах Запада уже давно изменилось, и подобные заводы, массово открывшись в 80-е годы прошлого века, в 90-х свернули свою деятельность из-за негативного влияния на окружающую среду. Теперь повсеместно внедряют технологии, минимизирующие эксплуатационные затраты и позволяющие получать из ОСВ товарные продукты.

При этом старые технологии переработки, при которых ОСВ подвергались обработке высокой температурой, также уже уходят в прошлое. Тому есть несколько причин.

• Во-первых, воздействие высоких температур снижало полезность азота, фосфора и других микро- и макроэлементов, переходящих в процессе термообработки в неусвояемые и бесполезные для растений формы.
• Во-вторых, высокая температура уничтожала полезные вещества, необходимые живому грунту. Это значительно затрудняло применение ОСВ в качестве рекультивантов для улучшения качества почвы.

С целью защиты от загрязнения окружающей среды во многих странах были установлены нормы допустимого содержания тяжелых металлов в иловых осадках, подлежащих утилизации. Несмотря на то что технологии переработки ОСВ и производства с/х удобрений постоянно совершенствуются, некоторые западные экофермы начали отказываться от применения удобрений этого типа.

Преимущества новых технологий переработки иловых осадков

Новая технология ферментно-кавитационного воздействия позволяет добиться принципиально другого течения процесса обработки осадков СВ без использования реагентов и высоких температур, получая сохраненную живую микрофлору со способностью к регенерации почв с минимальным содержанием тяжелых металлов (в пределах безопасного природно-естественного количества). Как результат – полное обезвреживание осадка и получение ценного продукта для использования в с/х.

При этом сокращается время стабилизации до 12 часов (против 20 суток), отсутствует неприятный запах, наблюдается низкая концентрация БКП полн, а применение дорогостоящих реагентов сокращается до минимума – на 95–97 %.

Ферментно-кавитационный метод дает возможность наладить масштабное производство органических удобрений, открывает качественно новые перспективы для развития сельского хозяйства и одновременно освобождает большие загрязненные территории, улучшая экологическую обстановку.

При этом образуется горючий газ (около 55 %), полукокс (около 35 %) и жидкие органические вещества (около 15 %). При таких высоких температурных показателях все они летят вместе с газом, а полукокс предварительно подвергается газификации и также превращается в газ.

Окислы металлов откладываются в камере газификации в виде очищенного шлака, используемого в качестве минерального наполнителя. Этот метод считается чистым, поскольку пиролизу и газификации подлежат только органические составляющие иловых осадков, а выбросы в атмосферу не содержат опасных веществ, как во время прямого сжигания.

Результаты применения продуктов переработки илового осадка

Полученное путем переработки ОСВ удобрение минерализуется, а все его составляющие (азот, фосфор, калий) становятся доступными для растений. Исследования показали, что плодородие земель на таких участках значительно возросло, увеличилась устойчивость земледелия, укрепился грунт.

Новые технологии уже успешно внедряются во многих районах России с обедненными почвами – от Новосибирска до Нижнего Новгорода, – являясь эффективным средством в борьбе с опустыниванием.

Подсчитано, что высокотехнологичная переработка ОСВ дает возможность получить от города с миллионным населением 100 тонн органических удобрений в сутки. При этом процесс переработки зачастую не требует строительства новых очистных сооружений, а происходит на базе уже действующих.

Также не стоит забывать лб утилизации осадка очистных сооружений.

Освобождение десятков тысяч километров земель, улучшение экологии, получение ценных продуктов, используемых не только в сельском хозяйстве, но и в других отраслях промышленности, – таковы на сегодня результаты переработки миллиардов тонн иловых отходов.

(1 5,00 из 5)
Загрузка…

Источник: https://greenologia.ru/othody/utilizaciya-i-pererabotka/ilovogo-osadka.html

Разработка инженерно-экологической системы утилизации иловых осадков на очистных сооружениях

Разработка инженерно-экологическойсистемы утилизации иловых осадков наочистных сооружениях

Н.В. Юдина, Е.Н. Гирман

Донской государственный техническийуниверситет г. Ростов-на-Дону

Аннотация

В статье представлен сравнительныйанализ современных методов утилизацииосадка сточных вод в России и за рубежом.Проведен комплексный анализ возможногоиспользования илового осадка в условияхтиповых очистных сооружений Ростовскойобласти, предложены инженерно-экологическиерешения по вторичному использованиюилового осадка сточных вод как удобренияна примере предприятия ОАО «Исток» г.Каменск-Шахтинский Ростовской области.

Ключевые слова: утилизация осадкасточных вод (ОСВ), экологическаябезопасность, дегельминтизация,экономическая эффективность.

В структуре современного города очистныесооружения являются частью системыводоснабжения иканализации, обеспечивающих экологическуюбезопасность горожан.

Однакофункционирование этих систем связанос образованием различных видов отходов,среди которых осадки сточных вод (ОСВ)и их утилизация остаются актуальнойэкологической проблемой.

РазнообразиеОСВ по химическому и микробиологическомусоставу приводит к тому, что не существуетуниверсального метода обращения сотходами, который бы подошел всем городамбез исключения, поэтому необходиморазрабатывать индивидуальные методыутилизации, учитывающие спецификуконкретной территории.

Анализ способов утилизации ОСВ в разныхстранах (рис.1) показывает, что преобладаютметоды сжигания и захоронения, хотяиспользование в сельском хозяйстве вкачестве удобрений является болееперспективным и экологическицелесообразным.

Рис.1. – Способы утилизации ОСВ в разныхстранах, % от общего объема осадка

утилизация сточный иловыйудобрение

Выбор рационального метода утилизацииОСВ должен основываться на химическоми микробиологическом составе иловыхосадков. В зависимости от региона,наличия промышленности в городах, атакже других факторов, состав ОСВ можетразличаться[1-3]. На рис.2 приведенусредненный химический состав минеральнойчасти ОСВ.

Рис. 2.– Общий химический состав осадков,% к абсолютно сухому веществу

В США, Канаде, странах Западной Европы,а также Российской Федерации, Украиныи Белоруссии и др. странах разработанысанитарно-гигиенические нормативы поприменению ОСВ и компостов на их основес учётом выполнения требованийэкологической безопасности. В СССРдо1991г.

Однако внастоящее время такое количество ОСВне превышает 5-8% из-за спада промышленногопроизводства, перепрофилирования работыпромышленных предприятий и ужесточенияконтроля за качеством сбрасываемых вобщегородскую канализацию промышленныхсточных вод.

В Ростовской области 90% ОСВ подлежатзахоронению на иловых площадках,остальные 10% сжигаются. Такое нерациональноеиспользование приводит к серьезнымэкологическим проблемам и загрязнениюокружающей среды.

Состав ОСВ в Донскомрегионе характеризуется повышеннымсодержанием органогенных элементов:органический углерод (60%), калий (1,3%),магний (3%) и фосфор (11%). Так же в регионепрактически отсутствует тяжелаяпромышленность, что в свою очередьговорит о пониженном содержании тяжелыхметаллов в составе осадка.

Нами предложена технология утилизацииосадка сточных вод в качестве органическогоудобрения на примере очистных сооруженийканализации города Каменск-ШахтинскогоОАО «ИСТОК». Очистные сооруженияканализации расположены в трех километрахк востоку от г.Каменск–Шахтинского. Сзападной части жилые застройки находятсяв одном километре от ОСК. С севера и юганаходятся сельскохозяйственные поля.Проектная мощность ОСК– 36500 м3/сут,фактическое поступление сточных водоколо 20000 м3/сут. Очистные сооружениявключают комплекс механической очистки(МХО) и комплекс биологической очистки(БХО) сточных вод.

На предприятии ОАО «Исток» основнымпроцессом, вследствие которого происходитобразование, выделение и распространениеотходов, является процесс механическойи биологической очистки сточных вод[7]. Анализ балансовой схемы материальныхпотоков для очистных сооружений выявилежегодное образование илового осадкав количестве 36,43 т в год (рис.3) с влажность10 %.

1– приемный резервуар; 2– решетки; 3–песколовки; 4– бункер сбора песка; 5–первичные отстойники; 6– аэротенки; 7–вторичные отстойники; 8–биопруды;9–хлораторная; 10– контактный резервуар;11– илоуплотнитель; 12– иловые карты

Анализ существующего технологическогопроцесса получения илового осадка напредприятии для перспективногоиспользования в качестве удобренияпотребовал доработки.

Для реализации процесса полученияиловых осадков в качестве удобрениянами предложении следующая технологическаясхема. На первом этапе производитсяобезвоживание осадка в илоуплотнителе,который установлен на предприятии вкачестве основного оборудования [8]. Навтором этапе осуществляется обеззараживаниеосадка в камере дегельминтизации [9](рис.4).

1– камера дегельминтизации;2– транспортеры; 3– загрузочные люки;4– воздуходувное оборудование

Рис. 4. – Принципиальнасхема работы камеры дегельминтизации

Осадок, выбранный иземкости для очистки сточных вод ичастично обезвоженный в илоуплотнителе,подается транспортером в камерудегельминтизации через загрузочныйлюк.

В камере осадок перемешиваетсяустановленным на валу шнеком и одновременнопрогревается до t>=60°C за счет тепла,исходящего по всему внутреннему контурукамеры от его стенок. В качестветеплоагента используется циркулирующийв трубе воздух повышенной температуры(t=90–150°C).

Воздух повышенной температурыодновременно подается воздуходувнымоборудованием в емкости для очисткисточных вод, для аэрации последних, помагистральному воздуховоду и потрубопроводу обратно в магистральныйвоздуховод.

За счет теплоизоляциинаружной поверхности камеры и его крышкимаксимальное количество тепла, исходящегоот стенок камеры, идет на прогреваниеосадка. Прогретый до необходимойтемпературы (t>=60°C) и выдержанный приданной температуре в течение времени(t>=20 мин) в камере осадок выводится изкамеры через устройство для выгрузкиосадка.

Предлагаемое устройстводля дегельминтизации позволяетосуществлять полное обеззараживаниеи дегельминтизацию осадков сточных водна очистных станциях в соответствии сСНиП 2.1.7.573-96.

На четвертом этапевыполняется расфасовка полученногоудобрения в мешки для удобстватранспортировки осадка к местуиспользования. Фасовку осадка осуществляетупаковочная машина «ТК 165.00», сортирующаяосадок в мешки весом до 30 кг. Схема работыупаковочной машины «ТК 165.00» представленана рис. 5.

1– бункер; 2– дозатор;3– транспортер; 4– транспортер

Рис. 5.– Принципиальнаясхема работы упаковочной машины «ТК165.00»

Модернизированнаятехнологическая линия по утилизацииосадка сточных вод представлена на рис.6.

1– илоуплотнитель;2– транспортер; 3– загрузочный люк; 4–загрузочный люк; 5– камера дегельминтизации;6– бункер с древесными опилками;7–транспортер; 8– транспортер; 9–транспортер; 10– бункер; 11– упаковочнаямашина

Рис. 6.– Схема работытехнологической линии по утилизацииосадков сточных вод

Экономический эффект при внедренииданной технологии складывается из платыза негативное воздействие на окружающуюсреду, суммарных затрат на системуутилизации отходов(1), суммы предотвращенногоэкологического ущерба(2) и продажиудобрения(3) и составляет:

1 474 560(1) –2 226 745(2) –440 000(2) +1 350 000(3) =157 815руб/год.

Выводы

В результате выполненных исследованийнами предложена технология утилизацииОСВ с дальнейшим получением удобренияна основе илового осадка.

Литература

1. Бегак М.В. О применении наилучших доступных технологий к очистке сточных вод в Европейском Союзе, 2012. – № 3, Ч. 1. – С. 75-79.

2. Пугачев Е.А. Процессы и аппараты обработки осадков сточных вод. – 2010. – 208 с.

3. Самыгин В.Д., Игнаткина В.А. Процессы и аппараты очистки сточных вод. Учебное пособие. – 2009. – 223 с.

4. Пахненко Е.П. Осадки сточных вод и другие нетрадиционные органические удобрения. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. – 311 с.

5. Овцов Л.П., Игнатова В.В., Элик Э.Е. и др. Сельскохозяйственное использование сточных вод: Справочник / Л.П. Овцов, В.В. Игнатова, Э.Е. Элик и др.; Сост. Э.Е. Элик. – М.: Росагропромиздат, 1989. – 223 с.

6. Беспалов В.И., Парамонова О.Н. Физическая модель процесса загрязнения окружающей среды твердыми отходами потребления // Инженерный вестник Дона, 2012, №4 (часть 1).

7. Капралова О.А. Влияние урбанизации на эколого-биологические свойства почв г. Ростова-на-Дону // Инженерный Вестник Дона, 2011, №4. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n4y2011/594/.

8. Козлова М.В.Дегельминтизация осадков сточных водна станциях аэрации, — Водоснабжение иканализация, 1967, вып. 10. — С.49-51.

9.Tarwid K. Ecologicaldifferentiation between the regulating and devastating parasiticstructure/Wiad. Parazytol.,1976,v.22,№4-5, pp.573-575.

Источник: https://studfile.net/preview/8182416/