8138

31

Таблица 4

Допустимое валовое содержание тяжелых металлов и мышьяка в

осадках (ГОСТ Р 17.4.3.07-2001)

При содержании в почве любого из нормируемых загрязнений в концентрации свыше 0,8 ПДК внесение осадков в качестве удобрения запрещается.

Осадки, в которых нормируемые показатели превышают допустимые для группы II значения, но при этом по химическому составу соответствуют 4-му классу опасности, могут использоваться для восстановления продуктивности нарушенных земель с целью лесохозяйственного и рекреационного направления их рекультивации или подлежат размещению на специально обустроенных полигонах или полигонах ТБО.

По санитарно-бактериологическим и паразитологическим показателям осадки должны соответствовать требованиям таблицы 5.

32

Таблица 5

Санитарно-бактериологические и санитарно-паразитологические показатели осадков

Порядок применения осадков в качестве удобрений определяет технологический регламент, который разрабатывают специализированные организации с учетом региональных и местных условий.

2) «Типовой технологический регламент использования осадков сточных вод в качестве органического удобрения»

Данный регламент является нормативным документом, уточняющим и дополняющим положения СанПиН 2.1.7.573-96 «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения»

Технологический регламент направлен на развитие и совершенствование технологии использования осадков сточных вод в качестве органического удобрения для повышения плодородия почв и обеспечение хозяйств альтернативными источниками удобрений.

Регламент устанавливает основные положения по нормированию качества и безопасности осадков сточных вод, их хранению, транспортировке и применению для удобрения.

Требования к составу и свойствам осадков изложены в разделе 4 Регламента. Согласно Регламенту, использование осадков в качестве

34

эпидемиологической службы или способы должны иметь проектную документацию, утвержденную в установленном законодательством порядке.

В разделе 5 Регламента приведены формулы для расчета допустимых доз внесения осадков.

Порядок использования, транспортировки и хранения осадков описан в разделах 6 и 7 Регламента.

Применение осадков в качестве удобрений осуществляется по Технологическим регламентам, составленным на основе данного Регламента, и в соответствии с технологической документацией, разрабатываемой государственными центрами и станциями агрохимической службы и другими органами, аккредитованными в этом виде деятельности с учетом местных условий.

3)«Правила разработки и утверждения нормативов образования отходов и лимитов на их размещение» (утверждены Постановлением Правительства РФ от 16 июня 2000г. №461).

4)Приказ МПР РФ от 15 июня 2001 г. № 511 «Об утверждении критериев отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей среды».

35

ГЛАВА 2. ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ОСАДКОВ ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД

2.1. Анализ существующих методов обезвреживания ОГСВ

Анализ современного состояния вопросов обращения с осадками сточных вод показывает, что проблема обработки, обезвреживания и утилизации осадков сохраняет свою актуальность и, более того, в условиях ухудшения экологической остановки эта проблема требует скорейшего решения.

В настоящее время не более 10% образовавшихся осадков вывозится, подвергается утилизации, используется в промышленности или в качестве удобрения. Основная же масса осадков, выделяемых в процессе очистки, направляется на обезвоживание, длительное хранение на иловые поля, шламонакопители, полигоны, отвалы и т.д. При обезвоживании и хранении осадка фильтрат поступает в поверхностные и подземные источники, осадок распространяется на большие расстояния с помощью животных (птицы, грызуны), под иловые площадки отчуждаются значительные площади земли. Таким образом, данный способ обращения с осадками приводит к загрязнению окружающей среды и нарушению значительных территорий. Так, на Нижегородской станции аэрации площадь иловых площадок составляет более 150 га. Ежегодно территория, используемая под складирование осадка, продолжает увеличиваться, что сопряжено с изъятием из окружающей среды дополнительных земельных ресурсов. В дальнейшем эти земли должны подвергаться рекультивации, что связано со значительными материальными затратами.

Для успешного решения проблемы утилизации осадков сточных вод в качестве удобрения и почвоулучшающей добавки необходимо решение ряда задач, направленных на снижение экологической и санитарно-гигиенической опасности осадков:

36

-обеззараживание осадков (антибактериальная обработка, дегельминтизация);

-детоксикация (снижение степени воздействия тяжелых металлов).

Внастоящее время вопросы обезвреживания и переработки ОГСВ практически не решены. Существующие методы переработки осадков направлены на решение частных задач и не обеспечивают комплексную утилизацию ОГСВ.

Ниже приведен краткий обзор методов обезвреживания (обеззараживания и детоксикации) ОГСВ, наиболее широко применяемых в настоящее время.

2.1.1Термические методы

Яйца гельминтов погибают в процессе нагревания: при температуре более 500С в течение 2 ч, при 600С в течение нескольких минут, а при 700С в течение нескольких секунд. При сбраживании значительная часть патогенной микрофлоры остается активной. Некоторыми исследователями установлено, что осадок, сбраживающийся 4 недели, был заражен сальмонеллами в 2 раза больше, чем сырой осадок.

Исследования, проведенные на ряде станций США показали, что при нагревании до температуры 52-560С в течение 1-5 мин погибают многие патогенные микроорганизмы, до 600С в течение 15-20 мин – бактерии группы Coliform, а до 62-710С в течение 1-30 мин – вирусы.

Практически полное обезвреживание осадков происходит при их нагревании до 700С. По мнению Родигера, весь сброженный осадок должен подвергаться прогреванию, независимо от того, как он будет дальше обрабатываться. Аппараты для термической обработки должны обеспечивать прогрев всей массы осадка до температуры не менее 600С. Обработка осадков при более высоких температурах позволяет уничтожить в осадках не только яйца гельминтов и патогенные микроорганизмы, но и вирусы.

37

В связи с тем, что объем жидких осадков в несколько раз больше объема механически обезвоженных, их прогревание до указанной температуры требует значительно большего расхода тепла, однако в ряде случаев обработка жидких осадков нагреванием получает практическое применение. Это в первую очередь относится к тепловой обработке осадков.

Для обеззараживания и одновременной сушки активного ила применяются распылительные сушилки и сушилки-грануляторы, каталитические генераторы тепла с мягким режимом сушки, предотвращающим спекание органических веществ.

Перед сбраживанием в мезофильных условиях для обеззараживания осадков в некоторых случаях могут применяться одно-, двух- и многоступенчатые теплообменники для нагревания осадка до 60оС и последующего его охлаждения перед поступлением в метантенки до 35оС.

Нагревание жидких осадков до 60оС, помимо теплообменников, может осуществляться в сооружениях типа метантенков, в установках с применением погружных горелок, нагревателей со встречными струями, в пастеризаторах и другими методами.

При наличии паровых котлов низкого давления пар для нагревания осадка может подаваться во всасывающий трубопровод насосов. При этом наряду с обеззараживанием достигается улучшение водоотдающей способности смеси вследствие снижения вязкости жидкой фазы.

Сущность низкотемпературного (ниже 100° С) нагревания погружными газовыми горелками заключается в том, что продукты сгорания газа в горелках пропускаются через осадок. В отношении передачи теплоты этот способ является идеальным. Продукты горения, выходящие без остатка в нагреваемую среду и раздробленные на мельчайшие пузырьки с большой площадью поверхности, почти мгновенно (в интервале времени истечения) охлаждаются до температуры, которая на 2-3°С выше температуры нагреваемой среды. При этом обеспечивается интенсивная передача теплоты, которая практически полностью усваивается. Недостатком указанного

38

способа является необходимость питания горелки газом и воздухом среднего давления из-за значительного сопротивления столба нагреваемой среды.

За рубежом применяется метод нагревания осадков в теплообменниках и реакторах, называемый методом пастеризации. Выпускаются спиральные теплообменники, предназначенные для непрерывной пастеризации осадков. Установка, включающая насос-дозатор и два последовательных теплообменника, может обрабатывать 12-15 м3/ч осадка влажностью 95-97% с выдержкой при 80° в течение 5 мин. Применяются также установки периодического действия. Расход пара давлением 0,15 МПа составляет 47 кг/м3 осадка.

Во многих случаях целесообразнее и экономически эффективнее осуществлять обеззараживание осадков после их обезвоживания.

Кратко остановимся на наиболее часто применяемых в практике термических методах обработки осадков.

Термическая сушка предназначается для обеззараживания и снижения массы и объема осадков сточных вод, предварительно обезвоженных на вакуум-фильтрах, фильтр-прессах или центрифугах. Осадок после термической сушки представляет собой незагнивающий, свободный от гельминтов и патогенных микроорганизмов сыпучий материал влажностью 20–50%. Высушенные осадки в отличие от исходных не обладают адгезией к металлам и другим материалам и не слипаются, в результате чего значительно облегчается их транспортирование и утилизация.

При удалении из осадков части влаги механическим путем резко сокращается масса материала, подлежащего сушке, благодаря чему уменьшается потребность в производственных площадях сушильных цехов, расходы топлива и т.д. Однако обезвоженные осадки, как правило, представляют собой адгезионные пастообразные материалы, поэтому их сушка сопряжена с рядом технических трудностей, вызываемых сложностью подачи материала в сушилку, налипанием его на металлические поверхности сушилки и питателя, слипаемостью частиц между собой в процессе сушки.

39

Термическая сушка осадков производится на сушильных установках, состоящих из сушильного аппарата (сушилки) и вспомогательного оборудования, к которому относятся топки, подогреватели-теплообменники, питатели, циклоны, скрубберы, дутьевые устройства, а также конвейеры и бункеры.

Среди способов сушки преобладает конвективный способ, при котором необходимая для испарения тепловая энергия непосредственно передается осадку теплоносителем – сушильным агентом. В качестве сушильного агента могут использоваться топочные газы, перегретый пар или горячий воздух. В практике термической сушки осадков сточных вод наибольшее распространение получил способ сушки топочными газами.

Жидкофазное окисление (метод Циммермана) заключается в окислении кислородом воздуха органических и элементоорганических веществ при температуре 150-350°С и давлении 2-30 МПа. При низкой концентрации подвергаемых окислению веществ (<3%) тепловыделения недостаточно для покрытия потребностей установок сжигания в тепловой и механической энергии. При высокой концентрации окисляющихся примесей (>10%), когда теплота сгорания осадка приближается к энтальпии сухого насыщенного пара, существует возможность полного испарения жидкой фазы.

В зависимости от параметров процесса (температуры, давления, концентрации окисляемого вещества, количества окислителя и др.) загрязнения окисляются либо до органических кислот и других промежуточных продуктов, либо полностью до СО2, Н2O, N. Элементоорганические вещества в щелочной среде окисляются с образованием водных растворов солей хлора, брома, фосфора, оксидов металлов и др. Установки жидкофазного окисления осадков широкого распространения ни за рубежом, ни у нас в стране не получили.

Гетерогенный катализ в основном применяют для обезвреживания газообразных (термокаталитическое окисление) и жидких (парофазовое

40

окисление) отходов. Для обработки твердых и пастообразных отходов применяется он очень редко. Парофазовое каталитическое окисление заключается в переводе органических примесей в парогазовую фазу с последующим окислением кислородом воздуха. При содержании в системе неорганических и нелетучих соединений этот метод дополняют огневым или другим видом обезвреживания кубовых остатков, т.е. он является составной частью комбинированных технологий обработки осадков.

Газификация отходов предназначена для переработки твердых, жидких и пастообразных отходов с получением горючего газа, смолы и шлака. Газификационный метод имеет следующие достоинства: получаемые газы могут быть использованы в качестве энергетического топлива, получаемая смола может быть использована как жидкое топливо и химическое сырье, сокращается выброс золы и сернистых соединений в атмосферу.

Однако процесс газификации пригоден для переработки ограниченного числа отходов: дробленных, сыпучих, газопроницаемых. Газификация пастообразных отходов (осадков), плавящихся при низких температурах, проблематична, хотя исследования в этом направлении ведутся. Процесс газификации осадков сточных вод на ГОС находится на стадии опытно-промышленного освоения и широкого распространения пока не получил.

Пиролизный метод также может быть использован для обработки осадков сточных вод. Различают окислительный пиролиз с последующим сжиганием пиролизных газов и сухой пиролиз.

Окислительный пиролиз – это процесс термического разложения отходов при их частичном сжигании или непосредственном контакте с продуктами сгорания топлива. Окислительный пиролиз является одной из стадий процесса газификации. Газообразные продукты разложения отходов смешиваются с продуктами сгорания топлива или части отходов, поэтому на выходе из реактора они имеют низкую теплоту сгорания, но повышенную