8138

22

Следует отметить, что все исследователи эффективного использования активного ила в качестве кормовой добавки считают, что получение белкововитаминного продукта должно осуществляться при условии «мягкого» режима обработки, исключающего добавку химических реагентов и сушку ила при высоких температурах. Использование отработанного ила станций аэрации для получения белково-витаминного продукта обусловлено его высокой кормовой ценностью. По отношению к абсолютно сухим веществам белки здесь составляют 37-52% и более, жизненно важные аминокислоты - 20-35%. В иле содержится много витаминов группы В: тиамин В1, рибофлавин В2, пантотеновая кислота В3, холин В4, никотиновая кислота В5, пиридоксин В6, биотин В7, м-инозит В8, цианкобаламин В12.

Существуют схемы обработки осадков, позволяющие получать из активного ила белок. Кроме того, наиболее ценные продукты (воск, асфальтены, фенолы, и т.п.) можно получать при перегонке осадков.

В бытовых сточных водах всегда содержится некоторое количество жировых веществ, которые переходят в осадок. Преобладающая часть жиров находится в виде тончайшей эмульсии, остальные в виде всплывающей корки. Наиболее рациональным направлением утилизации жиров, содержащихся в осадках сточных вод, является производство на их основе консистентных смазок. Так, на станции аэрации производительностью

1000 тыс.м3/сут можно получать до 4-5 т/сут. технического жира. Использование осадков сточных вод на предприятиях целлюлозно-

бумажной промышленности позволяет снизить расход традиционного сырья на 3-10% и улучшить товарные свойства получаемых продуктов (картон, древесно-волокнистые плиты и т.п.).

Извлеченные из ОГСВ тяжелые и цветные металлы можно использовать и для получения целого ряда товарных продуктов. Например, пигменты, используемые при производстве цветных строительных материалов, изделий из фарфора, фаянса и т.п., могут быть получены из

23

оксидов железа, меди и других металлов.

Давно зарекомендовавшим себя и широко применяемым является направление использования газа метантенков. Простейшим способом использования газа является превращение его в источник тепловой, механической и электрической энергии. Крупные станции аэрации с большой производительностью по газу метантенков могут быть базой для создания небольших химических производств.

Выделяемый метантенками газ содержит чистый метан (до 60-70%), углекислоту (26-34%), азот (1-3%), водород (1-3%) и следы сероводорода. Теплотворная способность такого газа составляет 5000-6500 ккал/м3; 1000 м3 газа заменяет 0,8 т условного топлива.

Более желательным является использование газа метантенков для получения механической и электрической энергии. Это может привести к созданию собственной энергетической базы, частично или полностью обеспечивающей эксплуатационные нужды очистной станции.

Чрезвычайно широки возможности использования метана в химии. Подвергая газ обработке можно получить различные химические продукты, например, при окислении метана получают формальдегид, при электрохимической обработке – ацетилен, при хлорировании – метилен и хлороформ, при конверсии – водород.

Помимо рассмотренных выше методов утилизации ОГСВ предложены и методы термоутилизации.

Так, корпорация Koba Cteel разрабатывает метод плавления осадков сточных вод. Авторы предлагают использовать полученную стекловидную массу в качестве строительного материала. Связывание ИТМ в стекловидную массу имеет то преимущество, что такое стекло и стеклокристаллические структуры обладают высокой устойчивостью к воздействию внешних климатических факторов и химических реагентов.

Ликвидация осадков сточных вод применяется в тех случаях, когда

24

утилизация оказывается невозможной и экологически нерентабельной. Выбор метода ликвидации осадков определяется их составом, а также размещением и планировкой промышленного предприятия. Сжигание – один из наиболее распространенных методов ликвидации ОГСВ. Предварительно обезвоженные осадки органического происхождения имеют теплотворную способность 16800-21000 кДж/кг, что позволяет поддерживать процесс горения без использования дополнительных источников теплоты. Осадки сжигаются на стадиях аэрации в многоподовых циклонных печах, а также печах кипящего слоя с отведением дымовых газов в теплообменник и после фильтрования, в окружающую среду. Таким образом, ликвидация осадков не исключает полностью загрязнения окружающей среды.

Проблема обращения с ОГСВ является довольно актуальной и за рубежом. Однако в большинстве стран осадки сточных вод отличаются от осадков, получаемых на российских станциях аэрации, прежде всего низким содержанием токсичных примесей, являющихся одним из главных препятствий в утилизации ОГСВ в качестве удобрения. Соотношение направлений утилизации ОГСВ в Западной Европе представлено на рисунке 4. Осадки, получаемые на станциях аэрации крупных промышленных городов, как правило, подвергаются обезвоживанию механическим путем, затем сжигаются или депонируются. Так как стоимость депонирования осадка постоянно увеличивается, то всё большее развитие приобретает направление ликвидации осадка методом сжигания. Увеличивается также применение таких методов как жидкофазное окисление и газификация. В небольших городах осадки обезвоживаются преимущественно на иловых полях и используются как удобрение.

Радикальное решение экологической проблемы осадков сточных вод, по мнению большинства авторов, возможно при обезвреживании (совместном обеззараживании осадка и очистки его от токсичных компонентов) и утилизации.

25

Депонирование

40%

Сельское хозяйство

Захоронение в море 6%

Другое 6%

Рисунок 4. – Диаграмма использования ОГСВ в Западной Европе

1.4 Использование осадков городских сточных вод в сельском хозяйстве

1.4.1. Агрохимическая характеристика ОГСВ

Использование осадков городских очистных сооружений в сельском хозяйстве – наиболее рациональный способ их утилизации.

Утилизация ОГСВ, при условии соответствия их состава техническим требованиям, в качестве органического удобрения имеет огромное народнохозяйственное значение:

−снижает загрязненность окружающей среды;

−помогает решать продовольственную задачу страны;

−сокращает расходы химикатов на удобрение и др.

Анализ состава ОГСВ свидетельствует о том, что они имеют высокую ценность как органическое почвоулучшающее вещество. По удобрительной ценности ОГСВ не уступают навозу, а по некоторым показателям – превосходят его. В ОГСВ содержание общего азота и фосфора в 1,5-2 раза

26

выше, чем в навозе КРС, а именно эти элементы определяют ценность любого вида удобрений. По общему содержанию питательных веществ (азота, фосфора и калия) 1 тонна сухого вещества осадка эквивалентна 100 кг такого ценного удобрения, как нитрофоска. Причем затраты на переработку осадков в удобрение могут окупаться прибавкой урожая сельскохозяйственных культур.

Первые опыты по изучению удобрительной ценности ОГСВ были проведены П.С. Севастьяновым (1931-1937), который пришел к заключению, что ОГСВ могут приравниваться к навозу и минеральным удобрениям.

Несомненным достоинством ОГСВ является высокое содержание органического вещества. Органическое вещество в значительной мере определяет направления процесса почвообразования, биологические, химические и физические свойства почвенной среды.

На это обращают внимание и ряд других зарубежных исследователей. Они приходят к выводу, что при многолетней обработке почва начинает испытывать недостаток в органических веществах, так как культивация ускоряет ее разрушение, а «отдача» от запашки пожнивных остатков оказывается недостаточной для возмещения потерь. Органическое вещество образует из частиц почвы агрегаты, между которыми остаются большие поры, через которые воздух может проникать к корням, а излишки воды – испаряться. При недостатке органических веществ почвенные агрегаты теряют свою прочность и распадаются. Почва становится более плотной, доступ воздуха прекращается и в результате рост корней происходит аномально. Песчаные и пылеватые почвы в наибольшей степени подвергнуты таким структурным изменениям. Внесение органических удобрений в такие почвы улучшает их качество, в результате чего полученный урожай будет выше, чем при внесении оптимального количества обычных удобрений, но без добавления органики.

Твердые вещества осадков оказываются более эффективными в

27

сравнении с эквивалентным количеством хлевного навоза.

При увеличении пористости почвы повышается скорость инфильтрации воды, уменьшаются потери воды, а также эрозия почвы. Там, где на поверхность почвы вносятся жидкие осадки, поры временно закрываются и на несколько дней инфильтрация воды замедляется. Как только слой осадков начинает высыхать, он трескается, и вода легко проникает между частицами. В течение некоторого времени эти частицы предохраняют почву под собой от структурного разрушения и закупорки пор после дождя. Таким образом, более длительное воздействие приводит к увеличению скорости инфильтрации воды. Твердые вещества осадков в результате измельчения проникают в ходы дождевых червей, что ускоряет абсорбцию почвой воды, поступающей с поверхности. Поверхностное применение компостированных осадков в расчете 56 т/га увеличивает скорость инфильтрации воды на 50% по сравнению с неудобренной почвой. Действие этих осадков сохраняется, по крайней мере, в течение двух лет.

При небольшом содержании в осадке водорастворимого аммония часть его, связанная с органическим веществом, представляет собой источник, медленно поставляющий азот, который могут полнее использовать растения с длительным вегетационным периодом. Содержащийся в нем фосфор соответствует по действию на рост растений фосфору, извлекаемому из минеральных туков лимоннокислой вытяжкой. Недостаток калия в осадке требует его добавки в виде минерального удобрения.

На выявление питательной ценности ОГСВ, их влияния на свойства почв, урожай и качественный состав выращиваемых растений направлены усилия многих исследователей. Определенная работа по изучению и использованию ОГСВ проводится в нашей стране. Результаты исследований, проведенных на дерново-подзолистых почвах с различными видами ОГСВ [98], свидетельствуют о том, что стоки богаты питательными элементами, содержание тяжелых металлов в них находится в пределах допустимых

28

концентраций. Применение ОГСВ положительно влияет на урожайность сельскохозяйственных культур. Прибавки урожая пропашных зерновых культур в микрополевом опыте от ОГСВ в дозе 30 т/га сухого вещества составили 20-25%. В полевом опыте сбор сена викоовсяной смеси от внесения 10 и 30 т/га ОГСВ повысился соответственно на 6,6 и 19,7%.

Эффективно сочетание умеренной дозы ОГСВ (20 т) с уменьшенной в 3 раза расчетной дозы NРК. Химический состав сельскохозяйственной продукции, выращенной с применением указанных норм ОГСВ, не хуже контрольных образцов.

Многие авторы считают, что удобряющий эффект ОГСВ главным образом определяется наличием в них азота.

Использование общего азота, содержащего в том или ином виде ОГСВ, в первый год зависит, главным образом, от минерального азота, который доступен растениям сразу же, органическая же часть за счет минерализации освобождается медленно, в первый год порядка 15-17%. В ОГСВ, сброженных в термофильных условиях, азот усваивается в первый год примерно на 46,6%. Это объясняется высоким содержанием аммиачного азота.

Наряду с источником азота ОГСВ могут играть важную роль в пополнении запасов фосфора в почве. Высокое его содержание в ОГСВ связано с усиленным применением фосфорсодержащих моющих средств в быту, а также тем, что фосфор и его соединения обладают меньшей подвижностью и растворимостью, в отличие от калия, который легко вымывается и уносится с очищенными водами.

Обобщая литературные данные, можно констатировать, что ОГСВ обладают высоким удобряющим эффектом при выращивании сельскохозяйственных культур, при этом, при их применении должны учитываться климатические условия региона, типы почв, виды осадка и конкретно вид выращиваемой культуры.

29

Органические вещества осадков при внесении в почву, под воздействием микроорганизмов, превращаются в гумус, способствуя созданию высокоплодородных почв.

Однако учитывая, что ОГСВ аккумулируются из загрязнений сточных вод, более 50% которых составляют производственные стоки, содержащие в своем составе различные виды и классы минеральных и органических веществ, использование их в качестве удобрения без предварительной, сложнейшей обработки невозможно.

Наличие в осадках большого количества промышленных отходов ограничивает возможность их использования в качестве удобрения, усложняет решение задач по их утилизации в народном хозяйстве. В ОГСВ содержится большое количество солей тяжелых и щелочноземельных металлов, соединения мышьяка, кадмия, циана, ядохимикатов и др.

В РФ, по ряду причин, в основном экономического характера, локальные установки по очистке сточных вод на предприятиях чаще всего не выполняют возложенных на них функций. Поэтому городские сточные воды и, следовательно, ОГСВ являются экологически опасным отходом в плане токсикологии. Кроме того, ОГСВ на стадии формирования и хранения содержат большое количество патогенных микроорганизмов и яиц гельминтов, что делает их опасными в санитарно-гигиеническом отношении.

Все это делает невозможным использование этих осадков в качестве органического удобрения для сельскохозяйственных культур. Вместе с тем использование ОГСВ в качестве органического удобрения – одно из главных направлений в решении проблемы утилизации осадков. При включении осадка, как естественного многокомпонентного субстрата, в биогеохимические циклы агроэкосистем решается проблема малоотходной технологии очистки сточных вод при одновременном снижении загрязнения окружающей среды.

Решение этой проблемы связано с повышением качества работы

30

локальных очистных сооружений промышленных предприятий, а также с возможностью выделения этих загрязнений, особенно солей ТМ, из образующихся осадков.

1.4.2 Регламентирование внесения осадков сточных вод в почвы

При использовании осадков очистных сооружений в качестве органических или органоминеральных удобрений необходимо руководствоваться требованиями и рекомендациями следующих документов:

1) ГОСТ Р 17.4.3.07-2001. «Охрана природы. Почвы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений».

Данный стандарт устанавливает основные требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений, а также требования к охране окружающей среды.

В соответствии с этим документом осадки сточных вод подразделяют на 2 группы (таблица 4).

Осадки группы I – используют под все виды сельскохозяйственных культур, кроме овощных, грибов, зеленных и земляники.

Осадки группы II (к которым и относится осадок Нижегородской станции аэрации) используют под зерновые, зернобобовые и технические культуры.

Осадки обеих групп используют в промышленном цветоводстве, зеленом строительстве, лесных и декоративных питомниках, для биологической рекультивации нарушенных земель и полигонов ТБО.

Дозы внесения осадков под сельскохозяйственные культуры в каждом конкретном случае рассчитывают с учетом фактического содержания нормируемых загрязнений в осадках и в почве согласно приложению А ГОСТа.