Осадки сточных вод

Утилизация осадка сточных вод: как можно заработать.

Современные законодательные нормы РФ требуют наличия очистных сооружений на предприятиях, в населенных пунктах и других зданиях, где есть деятельность человека. Всё это предусматривает сохранения водоёмов и природы в целом. Поэтому каждое предприятие или, например, коттеджный посёлок, который не имеет возможности сброса производимого стока в канализацию, должно иметь станции очистки.

При очистке сточных вод того или иного происхождения, как правило, используется активный ил, который производит биологическую обработку поступаемых вод. В данном процессе образуется осадок, который в последствии обезвоживается с помощью дегидратора. Таким образом, формируется сухая иловая масса, называемая обезвоженный осадок, который необходимо утилизировать. В зависимости от производительности очистных сооружений объем образующихся отходов варьируется и масса сухого остатка, как правило, она составляет от 0,5 до 1 % от общего объема сточных вод. Например, при производительности в 450 м3/сутки на очистных сооружениях для посёлка ежедневно будет скапливаться от 2 до 4 м3/сутки. В дальнейшем данный переработанный и осушенный состав зачастую утилизируется на ТБО полигоны.

Как можно переработать осадок от очистных сооружений

Самым популярным способом в нашей стране по утилизации образованного осадка с очистных сооружений является его утилизация на полигон твердых бытовых отходов. Но это не самый выгодный вариант как для экологии нашей планеты, так и для предприятий, получающих его со своих очистительных установок. Данная проблема стоит достаточно остро, и сегодня существует несколько эффективных и прибыльных способов по утилизации переработанного ила, который можно вознести в отдельную категорию бизнеса.

Прибыльные способы

На данный момент существуют следующие методы эффективной переработки осадка:

  • Производство биопочв
  • Использование при производстве цемента и асфальта (наиболее популярен)
  • Пиролиз, позволяющий получить пирокарбон, который используется при производстве красок и технической резины. (максимально эффективный способ)

Производство биопочв из осадка очистных сооружений

Активный ил — комплекс бактерий и простейших организмов, которые участвуют в очистке сточных вод, содержащие массу сложных микроэлементов. В число микроэлементов входит азот и фосфорные соединения, которые могут быть использованы в качестве удобрения. Так в 1 кубическом метре обезвоженного осадка содержится 9 кг. азота и 18 кг фосфора. По своим характеристикам такого рода биопочва будет уступать тому же гумусу, но такой метод применения имеет место быть в виду выполнения сразу нескольких задач — это утилизация осадка и производство конечного продукта.

Польза от азота и фосфора для растений

Азот для растений — является источником роста и развития. Он участвует в процессах фотосинтеза. Поэтому больше всего азота требуется молодым листьям. Так его нехватка может сказаться на растении следующим образом:

  • Замедление роста
  • Старые листья становятся желтого или красного цвета
  • Опадание плодов
  • Плод будет твердым и маленького размера.

Благодаря, в том числе, и азоту, как Вы уже поняли, происходит озеленение растений, а оно напрямую влияет на урожайность.

Фосфор отвечает за энергию растения и его функции развития, в которые входит увеличение корневой системы, созревание плода и рост. При отсутствии фосфора в необходимом количестве корни становятся слабее, само растение имеет меньший рост, чем предусмотрено генетическими характеристиками. Также, как правило, листья имеют багрово-фиолетовый цвет и в последствии осыпаются.

Подводные камни

Производство биопочв, содержащих органические минеральные удобрения, из обезвоженного осадка с очистных сооружений требует тщательного контроля качества получаемого продукта. Контроль должен быть направлен на анализ содержания/отсутствия в органоминеральных удобрениях химических и металлических примесей, а также яиц глистов-паразитов, которые могут погубить растения. Для этого осадок должен подвергаться УФ-обеззараживанию, что встречается на каждой установке хоз-бытовых стоков.

Расчет

При средней производительности очистных сооружений в 450 м3/сутки получается около 2 — 4 м3/сутки обезвоженного осадка. Розничная стоимость 1 л. удобрений, содержащих гумус, составляет порядка 8 руб. Таким образом, ежедневно, при несложной дополнительной обработки, можно производить порядка 2 000 л., что составляет 16 000 Руб. в денежном эквиваленте. Из расходов будет: затраты на вывоз отходов с предприятия и перемещение на собственное производство, З/П сотрудникам (зависит от региона) и упаковка (5 руб./5 л мешок). Также необходимо будет купить фасовочный автомат, который стоит около 400-500 тыс. руб.

Сейчас всё большая часть населения ведет своё хозяйство, поэтому спрос есть и он растет с каждым днем, так как качество, продающихся продуктов, оставляет желать лучшего.

Обработка осадка методом пиролиза

Данный метод подразумевает под собой термическое сжигание, которое производится для разложения органических и неорганических соединений без использования кислорода. Существует множество различных установок, которые имеют свои особенности. Самым технологичным можно назвать способ, когда температура в камере достигает 5 000 °С. После применения данного метода на выходе получается материал, который можно добавлять для производства цемента и асфальтирования дорог.

Многофункциональная установка пиролиза производит как удобрения, так и горючие топлива (газа). С удобрениями всё понятно — мы уже писали выше, а вот горючий газ, пропуская через газопоршневой генератор, вырабатывает электроэнергию. Таким образом, на одну тонну илового осадка получается 25 % полукокса, который формирует хороший материал для удобрения, 25% газа. После переработки газа через установку на 250 кг. получается 179 кВт электроэнергии.

Экономическая выгода

Для расчет экономической выгоды самым эффективным способом будет переработка в электроэнергию. При стоимости установок 15-20 млн. руб. с производительностью 3 т. в сутки окупаемость составит порядка 30 месяцев (при расчете стоимости 1 кВт — 5 руб.).

Да, этот способ является наиболее сложным за счет требуемых как финансовых, так и физических ресурсов. Также встает вопрос о способе реализации электроэнергии?! Данный способ будет эффективным для предприятий, которые требуют большое количество электричества для обеспечения жизнедеятельности.

Выводы

Данные методы являются способами переработки и утилизации осадка, образующегося в процессе работы очистных сооружений, которые достойны называться отдельными видами бизнеса. Согласитесь, что не каждая модель бизнеса может похвастаться такими сроками окупаемости. Помимо всего прочего, такие способы утилизации несут и социальную выгоду, которая направлена на сохранение природы нашей планеты.

Надеюсь, что наша статья была полезна!

Обработка и утилизация осадков сточных вод

Все мы принимаем ванну, используя косметические средства, моем посуду, применяя специальные жироразлагающие жидкости, используем уборные. Вся эта деятельность связана с водой, которая смывается и течёт по стокам. Ещё больше химии и вредных веществ выбрасывают предприятия. Ежедневно тонны сточных вод текут из домов и заводов, городских улиц и канализаций. Если бы не производились обработка и утилизация осадков сточных вод, людям пришлось бы столкнуться с экологической катастрофой.

Рассмотрим проблему подробнее и разберёмся, как её решают современными методами.

Что такое осадки стоков?

Жидкие стоки, содержащие нейтральные вещества и твёрдые загрязнители, скапливающиеся в канализационных системах, это и есть сточные воды. Степень их загрязнения составляет около 10% от общего объёма.

Вне зависимости от природы стоков, все они должны пройти обработку с целью обеззараживания. Прежде чем попасть в окружающую среду и соединиться с природными водами, они должны подвергнуться очистке не менее, чем на 95-98%.

Важно: В процессе очистки и отстаивания водных стоков образуются осадки сточных вод (ОСВ) – твёрдые элементы и вещества.

В зависимости от степени загрязнённости ОСВ могут составлять 0,5-10% от очищаемой жидкости.

В состав осадков входят:

  1. Отложения с жидкой консистенцией. В данной части обязательно присутствуют яйца червей-паразитов, грибки, вирусы и бактерии.
  2. ОСВ твёрдой консистенции, на 15-20% состоящие из почвенных питательных компонентов, а также из органических элементов – углеводов, белков и жиров.

Классификация сточных вод (СВ)

К СВ применяют различные виды классификации. По концентрации сточные образования подразделяют на 3 группы:

  • преимущественно органические;
  • преимущественно минеральные;
  • комплексные.

Рассматривая осадочные образования с точки зрения источника их поступления, следует применять другую классификацию:

  • отработанные плёнки из биофильтров;
  • отработанный ил из аэротенков;
  • тяжёлые отложения, образовавшиеся в резервуарах первичного отстаивания;
  • отложения из песколовок;
  • выбранные решётками твёрдые крупные осадки;
  • донные отложения из резервуаров с коагулянтами и флокулянтами.

Коагулянты склеивают и сгущают жидкости, флокулянты провоцируют образование рыхлых хлопьевидных агрегатов. ОСВ, получаемым из первичных отстойников, песколовок и решёток, характерна неизмельчённая структура. Осадки, поступающие из прочих блоков очистки, измельчённые.

Важно: Есть 2 основных направления применения осадков сточных вод – сырьё для выработки тепла в процессе сжигания и органоминеральное удобрение.

Большое количество воды использует промышленность. Сточные воды, полученные в результате производственного процесса, утрачивают свои первоначальные свойства и не могут без соответствующей обработки использоваться вторично. СВ производства загрязнены:

  • газами;
  • твёрдыми веществами;
  • химикатами.

Данная категория сточных отложений бывает 3-х видов:

  • производственные;
  • СВ вспомогательных систем;
  • СВ обслуживающих и подсобных цехов.

Остановимся подробнее на особенностях каждого вида.

Производственные

Эта категория создаётся в результате непосредственно производственного процесса. Так как водный поток не прекращает движения, на предприятиях ведётся систематический учёт ПСВ.

Наиболее часто встречающиеся виды стоков:

  • пищевые красители;
  • содовые растворы;
  • производственный конденсат;
  • токсичные компоненты;
  • аммиачные растворы;
  • растворы травильных и гальванических ванн.

СВ, производимые вспомогательными системами

Данная категория не представляет опасности для природы, так как не содержит в составе токсичных веществ. Категорию получают в результате функционирования дополнительных зданий промышленного предприятия. К виду относятся:

  • сливы установок охлаждения;
  • жидкость из отопительных установок;
  • стоки столовых, уборных и душевых.

ОСВ, производимые обслуживающими и подсобными цехами

Данный вид стоков образуют административно-хозяйственные строения, склады, подсобные помещения. Потенциально загрязняющими СВ являются электроцеха и ремонтно-механические цеха.

Как осуществляют утилизацию осадков сточных вод?

ОСВ очищаются по пути следования в природную среду. На крупных предприятиях процесс отстаивания с целью отделения грязного слоя происходит на месте производства. Продуктами отстаивания могут быть:

  • нефтепродукты;
  • ПАВ;
  • тяжёлые металлы и другие опасные компоненты.

Осевший материал перевозят в места дальнейшего обезвреживания – заводы по переработке отходов. Очищенные воды направляются в свою естественную среду.

Этапы и особенности очистки стоков производства

Чтобы сделать утилизацию максимально безопасной, сточные воды подвергаются предварительной очистке в специальных сооружениях. Конструкция сооружений зависит от характеристик производства. Процесс очистки включает несколько этапов.

Процесс первичной обработки

Есть несколько проверенных первичных способов очистки промышленных стоков:

  • удаление жиров;
  • пропуск через сито для извлечения твёрдых материалов;
  • понижение температуры;
  • удаление масляных пятен;
  • извлечение токсичных солей, металлов, коллоидных частиц;
  • химическая нейтрализация.

Для каждого предприятия подбирается оптимальный метод обработки. Если в сливаемой жидкости нет опасных примесей, первичную обработку не осуществляют.

Процедура биологической обработки

Применяются различные методики биообработки. Выбор зависит от отсутствия или наличия факторов:

  • количества солей в ОСВ;
  • концентрации загрязнений;
  • способности биологически разлагаться.

Наиболее часто применяемым методом является использование биопленки либо активного ила. Вещества содержат микроорганизмы, которые нейтрализуют опасные элементы.

Процесс третичной очистки

Данная процедура осуществляется с целью улучшения качества вод перед тем, как они будут слиты в естественную среду. Данная мера применяется тогда, когда показатели качества жидкости не дотягивают до норм ПДК.

Процедурой предусматривается;

  • нейтрализация примесей;
  • снижение уровня цветности;
  • снижение неразлагаемой доли ХПК;
  • извлечение фосфора.

Часто на производстве метод третичного очищения применяется для повторного использования сточных вод в механизмах пожаротушения, системах охлаждения, цехах.

Процесс обработки осадка

Важным моментом является снижение количества осадка. Для этого предпринимают такие действия:

  • применяют метанизацию;
  • используют мембранные биореакторы;
  • уменьшают количество минеральных веществ, используемых в процессе производства;
  • снижают потери внутри цехов и внутри всего завода.

Процедура устранения запаха

В среду жидкость, подвергаемая переработке, должна попасть без запаха. Его наличие или отсутствие зависит от характеристик производственного процесса. Большая часть компонентов, обладающих неприятными запахами, нейтрализуется ещё на этапе первичной обработки.

Причиной неприятных запахов служит деятельность микроорганизмов, которые используются для биологической очистки. В данном случае применяется одна из проверенных методик устранения запахов:

  • дегазация;
  • выпаривание;
  • дезодорация.

Этапы утилизации стоков промышленного производства

В регионах, где функционирует сразу несколько промышленных предприятий, особенно остро стоит вопрос утилизации ПСВ. Для его решения на производствах устанавливаются специальные очищающие сточные воды установки.

Общая утилизационная система

Основным способом утилизации ОСВ является слив жидких отходов в ближайшие водоёмы. Этот способ хорош только в том случае, если была произведена предварительная очистка сливаемого материала. Если нет, природе наносится серьёзный урон.

Неправильная, противоречащая законодательству и санитарным нормам утилизация ведёт к тому, что страдают и другие хозяйственные отрасли – аграрная, рыболовная и т. п. Гибнут рыба и животные, люди страдают различными заболеваниями.

Выведение сточных вод промышленности в канализацию

При условии соответствия правилам приёмки сточных вод производства стоки предприятий могут поступать в городские канализационные системы.

При нарушении данного правила начнётся ухудшение экологической ситуации, которая и так находится в плачевном состоянии. Чтобы не ухудшить экологию, СВ проходят этапы очистки.

Системы очистки стоков производства

В зависимости от специфических особенностей предприятия применяются различные методики очистки сточных вод. Наиболее популярными являются методы применения:

  • флотационных установок, позволяющих выводить мелкую стружку, пыль, металлические частички;
  • вакуумных дозаторов, извлекающих из сточных жидкостей газообразные вещества;
  • центрифуг, удаляющих мелкодисперсные частицы;
  • сепараторов, выводящих твёрдые частицы.

Современные промышленные предприятия сооружают установки многоступенчатой очистки, что позволяет на выходе получать совершенно безопасную воду, пригодную для вторичного применения.

Сточные воды черной металлургии

Коксохимические, железорудные и металлургические производства образуют большое количество отходов. Источниками загрязнённых сточных вод преимущественно являются доменные, травильные и сталеплавильные цеха.

Если слить неочищенные жидкие отходы в водоёмы, на дне будут собираться опасные отложения, вызывающие вторичное загрязнение. Последнее связано с тем, что вода разносит отходы на большие расстояния. Это приводит к нарушению естественного процесса самоочистки.

ОСВ целлюлозно-бумажного производства

Целлюлозно-бумажная промышленность потребляет на выпуск 1 тонны продукции 350 кубометров жидкости. Этот показатель может достигать 600 кубометров. Прошедшие производственный процесс сточные воды содержат:

  • соединения серы;
  • растворённую органику;
  • взвешенные элементы.

Наиболее эффективным методом утилизации является потоковое канализование. СВ разделяются на несколько индивидуально очищаемых потоков. Также отходы подвергают предварительной механической чистке с целью извлечения загрязняющих частиц. Далее сточные воды проходят биологическую обработку для нейтрализации опасных элементов.

Стоки нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности

Главная опасность, представляемая данными видами производства – нефтяная плёнка, которая образуется в водоёмах в случае сброса сточных вод. Плёнка не только обладает неприятным запахом, но и может поразить всё живое на больших площадях. Если концентрация достигает показателя 2000 мг/л, погибает рыба.

Чтобы избежать экологической катастрофы, на производствах проводится комплекс санитарно-технических и технологических мероприятий. В результате, сливы, прежде чем попасть в естественную среду, очищаются от всех видов загрязнений.

Утилизация осадков сточных вод: применяемые технологии

На сегодняшний день применяется несколько методик утилизации ОСВ и ПСВ. Это:

  • пиролиз;
  • сжигание осадка;
  • применение в качестве удобрений;
  • депонирование.

Все перечисленные варианты имеют как достоинства, так и недостатки. Некоторые позволяют вторично использовать утилизируемое сырьё. Это самые прогрессивные и перспективные методы.

Остановимся отдельно на каждом из перечисленных способов.

За данным способом будущее, так как он исключает попадание в окружающую среду вредных компонентов. Пиролиз направлен на обработку исключительно органических компонентов. В основе метода — разложение под воздействием температур до +700°C. Кислород в процессе не участвует.

В результате переработки получают:

  • горючий газ – 55%;
  • полукокс – 35%;
  • органические элементы жидкой консистенции – 15%.

Полукокс обрабатывают дальше методом газификации и в результате получают горючий газ. Органика уходит вместе с газом. При помощи газификации получают оксиды металлов, представляющие собой очищенный шлак, который можно использовать вторично.

Сжигание

У данного метода долгая история, так как он относится к самым традиционным и давним. Процесс осуществляется по такому алгоритму:

  1. Активируется факел из горячего песка.
  2. Отходы располагаются над воздушным потоком.
  3. Осадки проводятся через факел.
  4. Происходит сжигание, в результате которого образуется газ.
  5. Газ очищается.

Первые утилизационные заводы с описанным циклом были открыты в 80-х гг. в Европе, США и Японии. В 90-е годы строительство заводов начали приостанавливать, так как было выявлено отрицательное влияние метода на природу.

Утилизация с целью получения удобрений

Жидкие отходы некоторых производств относятся к 4-му классу опасности, потому их разрешают утилизировать для получения удобрений.

Сказанное не относится к сточным водам, которые содержат токсичные компоненты и тяжёлые металлы. Разрешённая для применения в качестве удобрений концентрация опасных веществ устанавливается нормативными актами.

Важно: Фермы Западной Европы, пропагандирующие выращивание экологически чистой продукции, отказались от использования удобрений из ОСВ.

Депонирование

Утилизация данным методом осуществляется на иловых площадках. Этот путь применяют для обезвреживания 90% сточных вод.

У методики есть существенный недостаток – выделяемые в процессе испарения (биогаз) загрязняют атмосферу. Нежелательно попадание испарений в грунт. Это приводит к зашлаковыванию водоёмов и грунтовых вод.

Применение шлака

Шлак, который получают в процессе утилизации сточных вод, используется вторично. Он востребован при ремонте дорог и строительстве. Есть несколько вариантов его вторичного использования:

  • заполнение отвалов;
  • ремонт повреждённого дорожного полотна;
  • изготовление тротуарной плитки.

Последнее достигается путём смешения шлака с цементом и запуска процесса вибропрессовки. Получают качественную плитку различных расцветок толщиной 10 см.

Кому нужна такая процедура?

Первым делом очистка сточных вод необходима предприятиям, которые используют воду для осуществления технологических процессов. Необходима процедура и всему человечеству, потому что от её качества зависит, каким воздухом мы будем дышать, какую воду пить, и какую пищу употреблять.

Предприятия, занимающиеся утилизацией ОСВ, необходимы физическим и юридическим лицам, коммунальным хозяйствам, автомойкам, а также предприятиям лёгкой и тяжёлой промышленности.

Современная утилизация вышла на новый уровень. В наши дни учёные и экологи работают над тем, чтобы найти максимально эффективные способы переработки отходов.

Чем больше в государстве применяется вторичное сырьё, тем здоровее и счастливее его граждане. От качества решения экологических проблем зависит качество жизни будущих поколений.

Экология СПРАВОЧНИК

Использование осадков сточных вод заводов, производящих двуокись титана и железоокисные пигменты. На заводах, производящих двуокись титана и железоокисные пигменты, расходуется до 500 м3 воды на 1 т вырабатываемой продукции.

Использование осадков сточных вод титаномагниевых производств для получения магнезиального цемента и других строительных материалов. Изучение возможности использования шламов титаномагниевых производств привело к получению магнезиального цемента и других материалов на его основе.

При использовании солевых шламов и осадков сточных вод необходимо строго соблюдать санитарные нормы состава грунта. В ряде экономически развитых стран разработаны эколого-санитарные условия использования осадков сточных вод в сельском хозяйстве .

Анализ осадка позволяет судить о поведении гельминтов при мезофильном и термофильном сбраживании в метантенках. Последнее особенно важно в связи с перспективой сельскохозяйственного использования осадков сточных вод.

В отношении использования осадков сточных вод в настоящее время возможности значительно расширились. Это позволяет уже сейчас сделать более решительный поворот к их утилизации и поиску новых направлений по наиболее полному использованию осадков.

Интенсивное использование осадков сточных вод требует подсушивания их до 5—10% влажности. С этой целью чаще всего осадки, обезвоженные до 75—80% влажности, направляют в специальные сушилки. Здесь под воздействием пара или горячих газов влажность осадков уменьшается до требуемых пределов.

Ценный опыт по использованию осадков сточных вод в целях освоения болот имеется в Архангельске. К центральному району города примыкает обширное сфагновое болото (такие болота трудно поддаются культивированию и осушению). На один участок этого болота стали вывозить твердые отходы сточных вод, выгружаемые из осадочных частей смотровых колодцев общесплавной системы канализации, а также из выгребов. Наблюдениями было установлено, что через 2—3 года жизнедеятельность сфагнума прекращается независимо от количества огранических отходов.

Считается, что использование осадков сточных вод в качестве удобрения экономически оправдывает себя. В то же время отмечается ряд случаев, когда осадки содержали соли тяжелых металлов в 100 раз больше максимально допустимых пределов. Агентство по охране окружающей среды в США приводит некоторые данные о том, что концентрация тяжелых металлов в осадках до 4000 раз может превышать их концентрацию в самих сточных водах (М. Джонсон).

Агрономическое использование осадков сточных вод за рубежом относится к старейшим видам утилизации. И хотя в настоящее время известны и другие пути использования, этот способ является наиболее распространенным. Так, например, в США из всех используемых осадков, не считая сбросы в океан, захоронение и сжигание, агроиспользование составляет 75%, а в Англии — больше 40%. Зарубежные данные по агрономической ценности осадков и составу их мало отличаются от характеристики, изложенной в главе 2. Больший интерес представляют примеры агроиспользования осадков за рубежом.

В Западной Европе осадки сточных вод в большинстве случаев сжигают и только часть их применяют в качестве удобрения — как правило, для лесопарков, лесных полос вдоль дорог и других лесных посадок. Использованию осадков сточных вод в качестве удобрения, например в растениеводстве, препятствует наличие в них тяжелых металлов.

Интересный опыт по использованию осадков сточных вод для освоения болот был проведен в г. Архангельске. К центральному району Архангельска примыкало обширное сфагновое болото, которое невозможно было ни окультивировать, ни осушить. На один такой участок ввиду его непригодности стали свозить и распределять ОСВ из выгребов и осадочных частей смотровых колодцев общесплавной системы канализации. В дальнейшем было установлено, что появление на поверхности болота органических соединений привело уже через 2—3 года к прекращению жизнедеятельности сфагнума. На поверхности болота вначале образовалась почвенная корка с развивающейся травяной растительностью, а затем разросся луг, на котором производятся теперь такие обильные покосы трав, которых раньше там никогда не было. Этот опыт был учтен в проекте канализации г. Архангельска (разработанного под руководством И. Б. Песенсона), в котором предусмотрено использование ОСВ для покрытия обширной территории сфагнового болота.

Таким образом, только использование одного газа по четвертому варианту без учета использования осадков сточных вод позволяет полностью перевести станцию на самоокупаемость и даже обеспечить получение доходов.

Указанные направления в использовании осадков сточных вод содового производства позволяют не только высвободить дефицитные материалы — известь и клинкерные цементы, но и существенно уменьшить опасность загрязнения окружающей среды.

Исследования по утилизации осадка, проведенные совместно с ВНТО Стройиндустрия под руководством С. К. Горяйновой, позволили разработать технологию процесса производства керамзитового гравия с использованием осадка сточных вод ПО ЗИЛ. Исследования показали возможность получения легкого пористого заполнителя с насыпной плотностью 250—400 кг/м3 на основе кислого шлака ТЭЦ, вспучивающихся глин и обезвоженного осадка сточных вод автозавода или на основе вспучивающихся глин и обезвоженного осадка ПО ЗИЛ. Добавление в состав шихты обезвоженного до 45—50 % осадка сточных вод автозавода позволяет создать восстановительную среду внутри гранулы при обжиге, что приводит к получению равномерной мелкопористой структуры, регулирует процесс обжига, увеличивает интервал вспучивания, снижает температуру вспучивания, повышает прочность гравия. Промышленные испытания, проведенные на керамзитовом заводе с выпуском опытной партии объемом 1000 м3, показали, что полученный гравий соответствует по своим характеристикам действующим ТУ. Разработан технологический регламент на получение керамзитового гравия с использованием осадка сточных вод ПО ЗИЛ .

В книге рассмотрены вопросы использования осадков сточных вод как возможных вторичных сырьевых продуктов многих отраслей промышленности. Приведены примеры использования осадков в качестве удобрения, кормовых продуктов, строительных материалов, в том числе полученных методом пиролиза и на базе утилизации газа метан-тенков.

Вопросы удаления, обработки и использования осадков сточных вод мало изучены и еще в меньшей степени освещены в специальной литературе. В своей работе автор делает попытку хотя бы частично восполнить этот пробел, помочь специалистам в выборе правильных решений, касающихся иловой проблемы. Эти решения должны обеспечить наиболее полное использование осадков сточных вод и, тем самым, превратить очистные станции из дефицитных в самоокупаемые и даже рентабельные предприятия, вырабатывающие нужные для народного хозяйства продукты.

Покровская С. Ф., Глазкова Л. И. Использование осадка сточных вод в сельском хозяйстве.

Из существующих методов утилизации осадков самым надежным и экономически выгодным является почвенное удобрение. Для использования осадков сточных вод (ОСВ) в качестве удобрения сельскохозяйственных культур необходимо исключить возможность загрязнения почв.

Вторичное сырье. Здесь имеется в виду использование осадков сточных вод многих промышленных предприятий как сырья для собственного производства или для других предприятий. Так, например, в целлюлозно-бумажной промышленности (ЦБП) хорошие результаты были получены при использовании активного ила в производстве картона, мешочной бумаги, целлюлозы.

В разделе 6. Обработка, складирование и использование осадков сточных вод приводятся требования и способы утилизации и обезвреживания осадков сточных вод.

Самый старый и наиболее простой способ использования осадков сточных вод — применение их в качестве удобрения. Эффективность такого использования очевидна, так как осадки содержат все элементы питания растений.

46
20

Определенный интерес представляет пример использования осадков сточных вод города Мюнхена. Здесь одна часть жидких осадков перекачивалась по трубам диаметром 200 и 150 мм в иловые пруды, расположенные в центре удобряемых полей (рис. 45), и через несколько месяцев подсушенный осадок развозился по ближайшим участкам. Другая часть осадков подсушивалась на хорошо оборудованных иловых площадках, после чего при помощи особого устройства осадки распределялись ровным слоем по удобряемым участкам (рис. 46, 47, 48) .

За последние годы в направлении утилизации осадков наметились сдвиги, свидетельствующие о возможности достижения реальных успехов. Например, в 1974 г. в Орехово-Зуеве пущен в эксплуатацию первый в СССР цех сухого удобрения. Работа Института физиологии и биохимии растений Сибирского отделения АН СССР совместно с ВНИИгидролизом по использованию осадков сточных вод трех гидролизных заводов (после иловых площадок) в качестве местного удобрения для Иркутской области завершена составлением технических условий, утвержденных Иркутским областным отделом сельского хозяйства.

Метод обезвоживания зависит от схемы обработки и использования осадков сточных вод. Сброженные в метан-тенках осадки, как правило, обезвоживаются на вакуум-фильтрах, Аэробно-стабилизированные осадки целесообразнее обезвоживать центрифугированием. Обезвоживание сырых осадков может производиться как вакуум-фильтрованием, так и фильтр-прессованием или центрифугированием.

В сельском хозяйстве распространено естественное использование осадков сточных вод, например для формирования почвы, восстановления ее структуры на бросовых землях, повышения содержания в почве питательных элементов .

В книге освещены вопросы, связанные с удалением, обработкой и использованием осадков сточных вод, даны описания конструкций и технологических схем, приведены данные для расчетов и проектирования, а также анализ различных вариантов решения иловой проблемы. В книге указаны мероприятия, позволяющие ¡наиболее полно использовать ценные отходы сточных вод.

Низкотемпературная сухая перегонка относится к новым способам использования осадков сточных вод. Химико-технологический процесс обработки осадков этим способом впервые был предложен учеными нашей страны. Он открывает широкие возможности наиболее полного использования осадков на крупных очистных станциях.

Разработаны и другие способы утилизации биомассы избыточного ила и осадков сточных вод, в частности способ получения нефти и каменного угля из активного ила. Продолжаются поиски более широкого использования осадков сточных вод и активного ила путем их переработки и выделения из них ценных компонентов .

Успехи, достигнутые учеными и практиками в области удаления, обработки и использования осадков сточных вод, открывают широкие пути для решения всей иловой проблемы. Однако многие исследования и полученные выводы не могут еще считаться окончательными. Требуется дальнейшее углубленное изучение, уточнение и совершенствование методов удаления, обработки и использования осадков сточных вод.

Уже сейчас вполне реальным и практически осуществимым является удаление, обработка и использование осадков сточных вод в целях получения технических жиров, силовой энергии из газа метан-тэнков, тепловых ресурсов для очистной станции (из того же газа), ценного удобрения для сельского хозяйства и, в первую очередь, для пригородных совхозов и колхозов.

В дальнейшем, в целях упрощения терминологии для общих случаев будем применять термин «осадки» или «осадок», условно понимая под ним все грязевые примеси, как нерастворенные, так и растворенные, представляющие главную заботу при решении проблемы удаления, обработки и использования осадков сточных вод.

В последние годы все чаще поднимается вопрос о целесообразности совместной обработки и использования осадков сточных вод с другими отходами методом пиролиза.

Рассмотрены вопросы получения полезных материалов и продуктов (в виде удобрения, белково-витаминного корма и др.) из осадков сточных вод. Показана возможность достижения рентабельности работы очистных сооружений. Изложены сведения об осадках и шламах, о новейших способах их обработки в целях утилизации. Приведены данные по экономике производства и использованию осадков сточных вод.

Несмотря на то, что большинство этих исследований не являются полностью завершенными, все же они значительно расширяют перспективы использования осадков сточных вод, привлекая к этому большому делу новых энтузиастов.

Около 10 лет назад проф. Е. В. Раковский и Н. М. Попова при активном участии С. Н. Строганова изучали в лабораторных условиях полукоксование сброженного осадка с последующим использованием ценных продуктов: полукокса, бензина, керосина, гудрона и т. д. По лабораторным данным процесс оказался вполне рентабельным. Дальнейшие исследования в заводских или полузаводских установках покажут наиболее целесообразные пути использования осадка сточных вод.

В результате 8-летней работы Сибирского института физиологии и биохимии растений (СИФИБР АН СССР), совместно с ВНИИГидролизом выполнена работа по эффективному агрономическому использованию осадков сточных вод гидролизных заводов, подсушенных на иловых площадках, как местное удобрение для Иркутской области.

Эффективность дегельминтизации на сооружениях механической очистки 40—50%, биологической 85—100%. Доочистка на антрацитово-песчаных фильтрах дает устойчивый 100%-ный эффект. Анализ осадка позволяет судить о поведении гельминтов при мезофильном и термофильном сбраживании в метантенках. В мезофильных условиях сбраживания осадка около 30% яиц остаются жизнеспособными. На иловых площадках в осадке после мезофильного сбраживания жизнеспособность яиц гельминтов сохраняется в течение 4—5 лет (до 4%). Осадок после термофильного сбраживания жизнеспособных яиц гельминтов практически не содержит. Последнее особенно важно в связи с сельскохозяйственным использованием осадков сточных вод.

За последние годы научные, проектные и некоторые предприятия ЦБП (ВНПОбумпром, УкрНПОбумпром, Гипробум, Лесотехническая академия им. С. М. Кирова и др.) усиленно и небезуспешно занимаются вопросами использования осадков сточных вод и других отходов в целях создания малоотходных и безотходных производств. Этими организациями разработан ряд конкретных решений рационального использования осадков и других отходов. Некоторые решения настолько обоснованы с технической, экономической и экологической сторон, что заслуживают их широкого ускоренного внедрения.

Достаточно сказать, что в дореволюционные годы было канализовано всего лишь 15 городов. За 35 лег существования советской власти в СССР канализовано 200 городов и несколько тысяч промышленных предприятий и заводских поселков. В нашей стране наука об очистке сточных вод далеко шагнула вперед; вместе с этим проводились широкие исследования в области удаления, обработки и использования осадков сточных вод.

На поверхности болота образуется почвенная корка, на которой интенсивно растет травяная растительность. Так был образован луг, где производятся обильные покосы трав и заготовка сена. Этот опыт был учтен при составлении под руководством И. Б. Песенсона проекта канализации Архангельска. В проекте было предусмотрено использование осадков сточных вод для освоения обширной территории сфагнового болота.

Ежедневно в результате работы промышленных предприятий и жизнедеятельности людей образуются огромные объемы сточных вод. Современные технологии обработки предотвращают их отрицательное воздействие на экологию.

Как утилизируются сточные воды

Промышленные предприятия и городские канализационные системы ежедневно собирают значительные объемы жидких отходов. Высокое содержание токсических веществ в сточных водах создает угрозу для окружающей среды. Все компании в России обязаны организовывать переработку в промышленных предприятиях, а также продуктов жизнедеятельности человека.

Утилизация сточных вод – процесс сбора осадка и нейтрализации загрязняющих соединений с сопутствующим обеззараживанием жидких масс. В современной промышленности используются различные методы обработки:

  • механические;
  • химические;
  • физико-химические;
  • биологические.

Небольшие очистные устройства или крупные сооружения могут производить утилизацию на основании одного или нескольких указанных методов.

Переработка иловых осадков

Российские предприятия приобрели успешный опыт создания биогазовых электростанций. Такие объекты производят переработку собранных иловых осадков, содержащихся в сточных водах. В качестве продукта утилизации на станции получают природный газ, пригодный для дальнейшей выработки электроэнергии.

В Москве в период с 2009 до 2012 года построены крупные биогазовые станции мощностью по 10 МВт. В 2016 году подобный объект был построен на центральном водоканале города Иваново. Отлаженная переработка иловых осадков помогает добиться ряда целей:

  • сокращение расходов на утилизацию остатков сточных вод;
  • улучшение экологической ситуации в регионе;
  • снижение расходов на транспортировку ила;
  • создание надежных энергосберегающих систем.

Совершенствование перерабатывающих технологий сокращает время сбраживания иловой смеси и дает возможность отказаться от использования цеха обезвоживания при утилизации.

Монтаж очистных сооружений

Строительство крупных объектов или жилых комплексов осуществляет система отведения сточных вод. Создание очистных сооружений делает предприятие автономным, сокращает расходы на утилизацию отходов и снижает отрицательное влияние на окружающую среду.

Мощность и тип очищающей системы зависит от характера сточных вод и других собираемых отходов. Монтаж производится в несколько этапов:

  1. Выбор места. Допускается установка на дистанции не менее метра от основания здания. Ввиду периодического сброса в ходе утилизации отходов, очищенной воды обустраиваются пути для ее сбора или отведения.
  2. Земляные работы. Вырывается и обустраивается котлован, укладываются коммуникации для транспортировки стоков и продуктов переработки.
  3. Монтаж очищающего оборудования. В котлован, соответствующий по размерам используемой техники, устанавливается очистная станция. Для обеспечения ее работоспособности подключаются подающие и отводящие магистрали, подается энергоснабжение, устанавливается дополнительное оборудование.

В ходе заключительных земляных работ автономная канализация заливается и обсыпается, после чего сооружение можно использовать по назначению.

Очистные системы на промышленных предприятиях

Специфика работы большинства производственных объектов подразумевает утилизацию материалов различной степени опасности. Побочные продукты переработки могут содержать специфические вещества, для работы с которыми не приспособлены обычные очистные сооружения. Система переработки сточных вод на таких предприятиях может включать специфические подходы:

  1. Гравитационное отсеивание. Тяжелые частицы под собственным весом оседают на дно резервуара и отсеиваются механически.
  2. Химическая нейтрализация. Сточные воды подвергаются обработке нейтрализующими веществами. Содержащиеся в них специфические химические соединения вступают в контролируемую реакцию и становятся нетоксичными.
  3. Биопереработка. Аэробные и микроаэрофильные микроорганизмы, для которых содержащиеся в отходах вещества служат продуктом питания. В результате их жизнедеятельности сложные химические соединения разбиваются на более простые и обезвреживаются.

Если промышленное предприятие сбрасывает большое количество отходов разных видов, применяются физико-химические методы. Они подразумевают утилизацию посредством электролиза, ионного обмена, флотации и прочих процессов для обезвреживания сточных вод.

Утилизация шлама

При бурении земли образуется большое количество специфических отходов. Буровой шлам – результат бурения в почве или твердых породах. Это масса твердых частиц, содержащая землю, глину, бетониты и воду. Утилизация шлама проводится путем помещения в подземные пласты или захоронения на территории полигонов. Различные методы обработки позволяют приспособить его для дальнейшего использования:

  1. Термический. Путем обжига из шлама получают сырье для производства битума, не содержащего органических веществ.
  2. Физический. При помощи центробежной силы или давления сыпучая смесь разбивается на фракции.
  3. Химический. Чистая порода выделяется из шламовой массы растворителями и отвердителями.
  4. Биологический. Применяются при захоронении, подразумевают применение микроорганизмов для постепенной переработки.
  5. Физико-химический. Посредством специального оборудования и реагентов вредящие экологии компоненты удаляются из шлама.

Продукты бурения несут серьезную угрозу для экологии, поэтому порядок обращения с ними закреплен в положениях N 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления» и других нормативных актах. Каждое предприятие, работающее в горно-рудной сфере, обязано производить утилизацию шлама самостоятельно или путем обращения в специализированные организации.

Утилизация сточных вод необходима для предотвращения отрицательных воздействий на экологию. Для этого используют переработку осадков, очистные сооружения и системы.

Утилизация и переработка ила (осадка очистных сооружений)

Проблема очистных сооружений — избыточные иловые осадки

Ни для кого не секрет, что на сегодняшний день почти треть населения Земли испытывает нехватку такого жизненно важного ресурса, как вода. Бережливое рациональное водопользование, включающее в себя и эффективные технологии водоочистки, – настоятельная необходимость.

Однако, выполненные согласно современным технологиям очистные сооружения, возвращая в природу чистую воду, генерируют отходы, самыми неприятными из которых являются активные илы, отработанные или избыточные, вместе образующие т.н. ОСВ – осадки сточных вод.

На каждый килограмм суммарных органических загрязнителей в аэротенке, где происходит отстаивание стоков, образуется 350 грамм активного ила. Поддержание баланса активного ила – один из важнейших факторов работы очистных сооружений, потому что как недостаток, так и избыток его негативно влияют на процесс водоочистки. Таким образом, образующийся избыточный ил все время приходится отводить из аэротенков, депонируя в картах хранения.

Ил очистных сооружений – сложноорганизованный конгломерат живых организмов на неживой основе, связанных метаболическими и трофическими процессами. Он генерируется в значительных количествах, измеряемых миллионами тонн в год, и относится к отходам IV класса опасности. Не обладая ярко выраженной патогенностью, в отличие от ила первичных отстойников, он, тем не менее, может содержать болезнетворные микроорганизмы и яйца гельминтов. Сухой остаток активного ила на 70—90% состоит из органических веществ и на 10—30% из неорганических веществ. Содержание органического углерода – более 60%. Все это делает активный ил достаточно ценным вторичным ресурсом. Утилизация иловых осадков возможна различными способами, от выбора которого зависит рентабельность производства.

Утилизация ила очистных сооружений: преимущества и недостатки существующих методов

Существует несколько способов утилизации избыточного активного ила (ИАИ):

  • депонирование на иловых картах
  • биологическая переработка илов очистных сооружений анаэробными микроорганизмами в метантенках
  • термические методы (технологическое сжигание или пиролиз илов)

Общепризнано, что депонирование активного ила уже не является опцией, заслуживающей внимания, так как иловые карты очистных, особенно крупных городов, переполнены. Попытки перемешивать ил с опилками с последующим получением (через нескольких лет хранения) на картах некоего «продукта» (документально весьма выгодно, когда отход превращается в продукт с непонятными свойствами) тоже не отвечает современным экологическим тенденциям. Сельское хозяйство такой компост использовать не может, в отличие от удобрений, изготовленных из активного ила после обезвоживания, очистки и осушки.

Наиболее перспективными в отношении переработки ИАИ представляются термические методы. В силу высокого содержания летучих твердых веществ (VS) и коллоидных веществ, образующихся в ходе ферментации, избыточный активный ил с трудом поддается механическим типам обезвоживания. Для облегчения этого процесса его смешивают с первичным илом, но это привносит патогенные характеристики в смесь. Кроме того, если в Европе существует успешная практика использования компостов на основе иловых осадков очистных сооружений в сельском хозяйстве, то в России, согласно законодательству, в аграрном секторе такие компосты использовать нельзя – в силу недостаточной очистки на локальных очистных сооружениях и накопления в иловых осадках тяжелых металлов и других неорганических загрязнителей. Ресурс депонирования иловых осадков на картах полигонов в значительной степени в России исчерпан. Таким образом, на первый план логически выходят методы утилизации, кардинально сокращающие первоначальные объемы иловых осадков и среди них, конечно, термические, которые подразделяются на две большие группы — инсинерацию и термическую деструкцию (осушку методом пиролиза).

Интересно, что химический состав активных илов, участвующих в процессе очистки стоков с разным составом, достаточно сходен между собой. Так, у очистных сооружений завода по производству азотных удобрений ил соответствует формуле C90H167O52N24S8, у очистных коксохимзаводов -C97H199O53N28S2, а в отстойниках муниципальных очистных сооружений — C54H212O82N8S7. Это облегчает поиск универсальных решений, какими традиционно являются термические технологии.

Инсинерация илов очистных сооружений применяется достаточно давно. В Санкт-Петербурге действуют три завода по сжиганию иловых осадков очистных сооружений, первый из которых, на острове Белый был запущен еще в 1997 г. Илы, содержащие большой процент органического углерода в сухом остатке, легко поддаются инсинерации со значительным уменьшением первоначального объема. Однако, в силу способности удерживать влагу, после механического обезвоживания ил сохраняет 2/3 воды и тем затрудняет инсинерацию.

Традиционно иловые осадки сжигают в печах с псевдокипящим слоем, которые хотя и являются эффективным экологическим оборудованием, достаточно капризны к условиям ведения процесса и требуют дорогостоящих запасных частей и расходных материалов (песка). Кроме того, в силу высокого содержания в илах солей тяжелых металлов, образования при горении смол, а также в силу общего недостатка технологии – образования диоксинов – инсинерация ила не может рассматриваться как оптимальное решение, так как требует мощного и дорогостоящего узла газоочистки. Поиски альтернативных решений в области термических технологий ведут в сторону термической деструкции или сушки осадков.

Технологии пиролиза также давно известны и применяются в разных сферах промышленности. Суть их заключается в нагреве исходного сырья в бескислородной атмосфере, препятствующей горению. Подводный камень технологии, успешно обойденный немногими производителями – в объемах перерабатываемого сырья. Если изготовить пиролизное оборудование утилизации иловых осадков периодического типа (тигельную вертикальную печь) с парой рабочих циклов в сутки относительно легко, установка непрерывного пиролиза, удовлетворяющая потребностям промышленного производства, является достаточно технологически емким оборудованием.

Компания IPEC предлагает наиболее эффективный и экологически безопасный способ утилизации ИАИ — сушка иловых осадков в установке пиролиза непрерывного действия УТД-2 с дополнительным ректором. Данный процесс не сопровождается образованием пиролизного топлива. Его продуктом является карбонизированный гидрофобный сухой остаток V класса опасности (не опасный), что подтверждается результатами ряда испытаний, проведенных на производственной площадки компании.

Установка УТД-2 имеет блочно-модульную конструкцию и состоит из двух реакторных аппаратов, в одном из которых осуществляется подготовительная сушка илов, а в другом – карбонизация. Возможно проведение процесса в одном реакторном модуле, разделенном на зону осушки и зону карбонизации.

Основные этапы технологического процесса переработки активного ила

  1. Перемещение исходного сырья (активного избыточного ила) по реактору осуществляется системой герметизированных шнеков.
  2. Отходы поступают из шламонакопителя по системе шнеков в реактор, где высушиваются теплом горелок топки, пламя которых не соприкасается с перерабатываемыми материалами.
  3. При продвижении отходов по камере реактора происходит их осушка и расщепление длинных молекул углеводородных соединений на более короткие.
  4. Пиролизный газ и пары отводятся из камеры реактора через конденсатор и сепаратор, где происходит отделение и конденсация жидкой фракции.
  5. Сухой остаток продвигается далее по камере реактора и после выхода из реактора также герметичным шнеком направляется в золоприемник.

Преимущества осушки ила на пиролизной установке УТД-2

  • Значительное уменьшение объемов исходного отхода и полное необратимое обезвоживание (продукт имеет гидрофобные свойства). Это важно, так как необработанные термически обезвоженные иловые осадки при депонировании на картах полигонов имеют свойство впитывать атмосферную воду и стойко ее удерживать, увеличивая свой объем.
  • Полностью обеззараживает ил сушка, удаляя патогенные микроорганизмы.
  • Осушка в пиролизной установке без прямого контакта отхода с пламенем не генерирует опасных выбросов, свойственных инсинерации, таких как диоксины.
  • Благодаря гибко настраиваемому автоматическому режиму работы установки можно регулировать необходимую степень осушки в зависимости от требуемых свойств получаемого продукта.

Установки термической деструкции (УТД) производства IPEC имеют высокую степень заводской готовности. Монтаж на объекте включает в себя только подготовку площадки и подведение инженерных сетей.

Санитарно-защитная зона Установки мала, так как ее выбросы – продукты горения природного газа или дизельного топлива, используемых для разогрева отходов. Они не зависят от состава сырья, подаваемого на переработку.

Установка утилизации ила УТД-2 отличается низким энергопотреблением, суммарно 35 кВт. Для ее обслуживания в автоматическом режиме достаточно смены из двух операторов с невысокой степенью квалификации.

Ознакомиться с модельным рядом и заказать оборудование можно в Каталоге пиролизных установок УТД. Специалисты компании IPEC ответят на все вопросы, касающиеся утилизации иловых осадков очистных сооружений, и помогут подобрать оптимальное технологическое решение, адаптированное под нужды объекта.

Авторы: К.В. Ладыгин, С.И. Стомпель.
Статья «Проблема очистных сооружений – избыточные иловые осадки» опубликована в журнале экологических решений «ЭКОИНЖ» выпуск № 19, 2019 г.
При использовании материала/любой его части ссылка на авторство и сайт (www.i-pec.ru) обязательна

About the author

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *