АНАЛИЗ  МЕТОДОВ  ИСПОЛЬЗОВАНИЯ  ОСАДКОВ  ГОРОДСКИХ  СТОЧНЫХ  ВОД

Мазепо  Олеся  Александровна

магистрант  1  курса,  кафедры  водоснабжения  и  водоотведения  НГАСУ  (Сибстрин),  г.  Новосибирск

E-mail:  kalu4ka@bkl.ru

Афанасова  Анастасия  Сергеевна

студент  4  курса,  кафедры  водоснабжения  и  водоотведения  НГАСУ  (Сибстрин),  г.  Новосибирск

E-mail:  well_c0me@mail.ru

Епанешникова  Лилия  Алексеевна

студент  4  курса,  кафедры  водоснабжения  и  водоотведения  НГАСУ  (Сибстрин),  г.  Новосибирск

E-mail: 

Амбросова  Галина  Тарасовна

научный  руководитель  профессор  кафедры  водоснабжения  водоотведения  канд.  техн.  наук  НГАСУ  (Сибстрин),  г.  Новосибирск

E-mail: 

На  сегодня  в  области  очистки  городских  сточных  вод  одной  из  самых  актуальных  проблем  является  утилизация  образующихся  осадков.  Осадки  занимают  огромные  территории.  Только  на  очистных  сооружениях  канализации  (ОСК)  г.  Новосибирска  накопилось  около  2  млн.  м³  осадка  влажностью  примерно  80  %. 

Целью  настоящей  работы  является  поиск  возможных  и  приемлемых  для  внедрения  методов  утилизации  осадков  городских  сточных  вод.  Для  достижения  поставленной  цели  необходимо  было  выполнить  следующее:

1.Собрать  и  проанализировать  информацию  о  существующих  методах  утилизации  осадков  городских  очистных  сооружений  канализации.

2.Сделать  сравнительную  оценку  осадков  городских  сточных  вод  с  широко  применяемыми  и  многократно  проверенными  экологически  чистыми  органическими  осадками  (навозом  конским,  коровьим,  торфом  и  др.). 

3.Проверить  на  бобовых  культурах  (фасоль  и  бобы)  способность  растений  аккумулировать  ионы  тяжелых  металлов  из  осадков  городских  сточных  вод.

Выполненный  авторами  обширный  литературный  обзор  показал,  что  на  сегодня  существует  огромное  количество  различных  методов  утилизации  осадков  городских  сточных  вод  (рис.  1).  Как  видно  из  рисунка,  основными  направлениями  утилизации  органических  осадков  являются  применение  в  строительстве  после  соответствующей  их  подготовки,  использование  в  виде  кормовых  добавок,  получение  заменителя  бензина  или  керосина,  внесение  в  почву  в  качестве  органоминерального  удобрения  для  технических  или  сельскохозяйственных  культур.

Рисунок  1.  Возможные  пути  утилизации  осадков  городских  сточных  вод

Одним  из  активно  развивающихся  способов  утилизации  органических  осадков  является  применение  его  в  строительстве,  в  основном  как  инертная  добавка  в  состав  строительной  смеси.  В  большинстве  странах  мира  осадок  сточных  вод  используют  в  производстве  керамзита,  черепицы,  кирпича,  добавки  к  бетонам,  керамической  плитки,  в  дорожном  строительстве  в  виде  добавок  в  асфальт,  а  также  при  производстве  декоративного  стекла. 

Следующим  направлением  утилизации,  получившим  широкое  применение  на  гидролизных  заводах,  является  получение  кормовых  добавок  из  активного  ила,  образующегося  на  стадии  биологической  очистки  стоков.  Активный  ил  обогащен  ценными  компонентами:  сырым  протеином,  жироподобными  веществами,  аминокислотами,  витамином  В12  и  другими  полезными  веществами.  Высушенный  активный  ил  совместно  с  кормовыми  дрожжами  добавляется  в  рацион  молодняка  (телят,  поросят,  цыплят,  утят  и  других  животных  и  птиц).

В  США  были  проведены  обстоятельные  исследования  по  влиянию  осадков  городских  стоков  на  урожайность  овощных  и  злаковых  культур.  Ими  рекомендованы  оптимальные  дозы  вводимого  в  почву  осадка  и  частота  его  введения.  В  зависимости  от  почвы  доза  вводимого  осадка  составляет  60—80  т/га.  Осадок  вводится  через  каждые  5  лет.

В  Японии  в  70-х  годах  был  проведен  уникальный  эксперимент,  суть  которого  заключалась  в  исследовании  влияния  на  здоровье  человека  овощей,  злаков,  плодово-ягодных  культур,  выращенных  на  полях,  удобренных  осадком  городских  сточных  вод.  Использованный  осадок  содержал  ионы  тяжелых  металлов  в  количестве,  превышающем  предельно-допустимые  концентрации. 

В  эксперименте  участвовало  трое  молодых  людей  в  возрасте  25-и  лет,  прошедших  полное  медицинское  обследование  и  признанных  совершенно  здоровыми.  В  их  рацион  питания  в  течение  трёх  лет  включали  овощи,  злаки,  фрукты  и  ягоды,  выращенные  на  опытных  участках.  После  трехлетнего  эксперимента  медицинское  обследование  молодых  людей  установило,  что  они  утратили  детородные  функции.

Следующим  направлением  утилизации  осадков  городских  сточных  вод  является  пиролиз.  При  обработке  осадка  методом  пиролиза  образуется  три  фракции:  биогаз,  смола  и  пек.  Биогаз  при  сжигании  в  когенераторах  дает  тепловую  и  электрическую  энергию.  Смола  после  отделения  подсмольной  или  надсмольной  воды  может  использоваться  как  сырая  нефть  для  получения  бензина  или  керосина,  возможно,  её  использование  в  теплоэнергетике.  Кстати,  и  пиролиз  японцами  изучен  довольно  глубоко,  и  они  считают  его  самым  перспективным  методом  не  только  для  утилизации  осадков.  Они  считают,  что  при  чрезмерном  повышении  цен  на  нефть  они  могут  перейти  на  производство  сырой  нефти,  используя  не  только  осадок,  но  и  морскую  растительность.

Как  уже  указывалось  ранее,  целью  настоящей  работы  является  поиск  возможных,  безопасных  для  человека,  простых  в  реализации,  перспективных  для  Водоканалов  методов  утилизации  осадков  городских  сточных  вод.  В  последние  годы  в  литературе  появились  сообщения  о  том,  что  осадок,  содержащий  ионы  тяжелых  металлов  можно  обезвреживать  методом  двух-трех  кратного  выращивания  бобовых  культур,  так  как  эти  культуры  за  сезон  способны  извлекать  из  почвы  максимальное  количество  ионов  тяжелых  металлов.  Собранный  урожай  сжигается,  зола  утилизируется,  а  обезвреженный  осадок  используется  в  качестве  органоминерального  удобрения. 

Таблица  1. 

Нормативные  требования  к  осадкам  сточных  вод  применяемых  в  качестве  удобрения

Таблица  2. 

Сравнительная  оценка  основных  питательных  веществ  в  органических  удобрениях  и  ОСВ

В  нашем  эксперименте  испытаны  четыре  вида  осадка  ОСК  города  Новосибирска:  уплотненный  активный  ил  (образец  1),  сгущенный  активный  ил,  который  содержал  флокулянт  “Zetag”  (образец  2),  обезвоженный  осадок  иловых  площадок,  выдержанный  более  двух  лет  (образец  3),  обезвоженный  осадок  с  флокулянтом  выдержанный  один  год  (образец  4).  Все  осадки  вводились  в  грунт  из  расчета  70  г/см².  Горшок  5  являлся  контрольным  и  был  загружен  землей,  отобранной  на  газоне  без  добавления  осадка.  Исследования  проводились  в  горшках  с  массой  земли  450  г,  для  выращивания  использовались  фасоль  «Красная  пестрая  Кидни»  и  бобы  «Русские  черные»,  Глубина  посадки  составляла  3  см.  На  рис.  2  приведено  состояние  растений  в  горшках  на  второй  день  после  высадки. 

Рисунок  2.  Состояние  растений  на  2^-ой  день  после  их  высадки  с  добавкой:  1  —  уплотненного  активного  ила;  2  —  сгущенного  активного  ила,  содержащего  флокулянт  «Zetag»;  3  —  обезвоженного  осадка  иловых  площадок,  выдержанного  более  2^-х  лет,  обезвоженного  осадка  с  флокулянтом,  выдержанного  1  год;  5  —  без  введения  осадка

Полив  каждого  растения  осуществлялся  через  день  равным  количеством  воды  (50  мл).  Все  образцы  поместили  в  помещение  с  одинаковой  освещенностью  и  температурой.  Ростки  фасоли  и  бобов  появились  на  3^-ьи  или  8^-ые  сутки  в  зависимости  от  вида  вводимого  осадка  (рис.  3). 

Рисунок  3.  Появление  ростков  фасоли  и  бобов  в  зависимости  от  вида  вводимого  осадка

Каждый  день  велись  наблюдения  за  скоростью  роста  и  температурой,  через  двое  суток  производилось  взрыхление  почвы.  Средняя  температура  воздуха  помещения  составила  20  градусов.  На  рис.  4  приведены  фото  растений  в  момент  их  цветения,  а  на  рис.  5  в  момент  зарождения  плодов. 

Рисунок  4.  Цветение  фасоли  и  бобов

Рисунок  5.  Появление  плодов  фасоли

На  рисунках  6  и  7  приведены  фото  растений  на  завершающей  стадии  их  развития.  На  рисунке  6  чётко  видны  созревшие  плоды  фасоли,  а  на  рисунке  7  запечатлён  момент  недавно  сформировавшихся  плодов.  Продолжительность  эксперимента  составила  почти  два-три  месяца. 

Рисунок  6.  Внешний  вид  фасоли  «Красная  пестрая  Кидни»  в  образцах  2,3,5  на  заключительный  98^й  день  эксперимента

Рисунок  7.  Внешний  вид  бобов  «Русские  черные»  в  образцах  2,3,5  на  заключительный  67^-й  день  эксперимента

Рисунок  8.  Диаграмма  роста  фасоли  и  бобов  в  зависимости  от  вида  вводимого  осадка

Как  показали  исследования,  из  всех  видов  осадка  наилучшим  по  всхожести,  скорости  роста,  зеленной  массе  и  урожайности  оказался  осадок,  выдержанный  более  двух  лет.  На  следующем  этапе  исследований  будет  изучен  процесс  трансформации  ионов  тяжелых  металлов  в  корневище,  стебель,  листья  и  плоды  выращиваемых  культур.

Список  литературы:

1.ГОСТ  Р  17.4.3.07–2001.  Охрана  природы.  Почвы.  Требования  к  свойствам  осадков  сточных  вод  при  использовании  их  в  качестве  удобрений.  //Госстандарт  России,  2001.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.docload.ru/Basesdoc/9/9201/index.htm  (дата  обращения  15.04.2013). 

2.Мазепо  О.А.  «  Использование  осадка  городских  сточных  вод  в  качестве  удобрения  для  бобовых  культур»  //  Современные  проблемы  технических  наук.  Сборник  тезисов  докладов  Новосибирской  межвузовской  научной  студенческой  конференции  «Интеллектуальный  потенциал  Сибири»  —  Новосибирск,  2012.С.15.

3.Мазепо  О.А.  «Использование  осадка  городских  сточных  вод»//  Моделирование  процессов  очистки  сточных  и  природных  вод.  Сборник  тезисов  докладов  международной  молодежной  конференции  «Экология  России  и  сопредельных  территорий»  —  Кемерово,  2012.  С.  176—179.

4.Соложенкин  П.М.,  Ковалева  О.В.,  Шавакулева  О.П.  Электрохимические  методы  очистки  сточных  вод  и  утилизация  осадков:  Уч.  пос.  —  Магнитогорск,  2010.  —  228  с.

5.Туровский  И.С.  Обработка  осадков  сточных  вод.  М:  Стройиздат,  1982.  —  200  с.