Публiкацiя: ТЕХНОЛОГІЇ І ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ПЕРЕРОБКИ І УТИЛІЗАЦІЇ ОПАДІВ ПРОМИСЛОВИХ І КОМУНАЛЬНИХ СТІЧНИХ ВОД

ТЕХНОЛОГІЇ І ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ПЕРЕРОБКИ І УТИЛІЗАЦІЇ ОПАДІВ ПРОМИСЛОВИХ І КОМУНАЛЬНИХ СТІЧНИХ ВОД

Коцар Олена Михайлівна, к.т.н

Багато сучасних екологічних проблем виникають через локальноге накопичення опадів, що утворюються в процесах фізико-хімічної і біологічної очистки природних і стічних вод, так як кількість, яка виникає в цих процессах, опадів занадто велика для природного процесу їх біодеградації.

У більшості сучасних робіт з екології пропонується для вирішення проблем знешкодження твердих відходів, і зокрема, опадів стічних вод, використання процесу компостування.

Компостування, з одного боку, дозволяє отримати цінний продукт, а з іншого – є процесом очищення, що робить опади господарсько-побутових і близьких за складом виробничих стічних вод безпечними для навколишнього середовища. У процесі біодеградації відходів органічний субстрат зазнає фізичні і хімічні перетворення з утворенням компосту – стабільного гуміфікованого кінцевого продукту. Гуміфіковані продукти швидко приходять в рівновагу з екосистемою, в яку їх внесли, і не викликають серйозних порушень в ній, як це буває при внесенні неперероблених відходів. Компост представляє цінність як органічне добриво і як засіб, що поліпшує структуру грунту [1].

Метою цієї роботи була розробка технології одержання компосту з опадів, що утворюються в процесах очищення стічних вод.

Об’єктом досліджень були зневоднені аеробно стабілізовані опади від каналізаційних насосних станцій з вбудованими блоками очистки стічних вод (КНС з ВБО) заводу з переробки насіння соняшнику, фабрики чіпсів, м’ясопереробного підприємства, господарсько-побутових стічних вод, забруднених дощових вод та стічних вод від миття різних видів транспорту.

Досліджувалися також опади станції нейтралізації виробничих стічних вод пивоварного заводу, підприємства по виробництву хімволокна.

На заводі з переробки насіння соняшнику опади утворюються при проціджуванні дощових і господарсько-побутових стічних вод у суміші з виробничими, при їх фізико-хімічній обробці у флотаційних установках Флокфіл, а також при аеробної стабілізації надлишкового активного мулу аеротенків і біомаси прикріплених мікроорганізмів з біофільтрів і біореакторів . Всі осади, за винятком піску і інших механічних домішок з крупністю фракцій більше 0,5 мм, затримуваних на проціджувачах і видаляються безпосередньо в бункер для зневодненого осаду через фільтруючі поліпропіленові мішки, проходять аеробну стабілізацію.

В аеробному стабілізаторі осаду передбачено насичення іловодяної осадової суміші киснем повітря через аераційні труби (аератори) для аеробного окислення органічних домішок з метою прискорення мінералізації осаду.

Аеробно стабілізований осад піддається механічному зневодненню до вологості 60-70% в декантерних центрифугах фірми ВЕСТФАЛІЯ СЕПАРАТОР (Німеччина). Для поліпшення процесу водовіддачі осаду використовується флокулянт фірми НАЛКО. Технологічна схема механічного зневоднення осаду наведена на малюнку 1.

Аналогічна схема аеробної стабілізації осаду і його механічного зневоднення застосована на фабриці чіпсів і ряді м’ясопереробних підприємств. На цих підприємствах встановлені декантерні центрифуги фірми Барг (Італія), що показали високу ефективність і більш низьку енергоємність, і використовуються флокулянти фірми Сіба.

На заводі хімволокна проведені дослідно-виробничі дослідження по механічному зневодненню осаду виробничих стічних вод з шламонакопичувачів на декантерних центрифугах фірми Барг (Італія) з використанням флокулянта фірми НАЛКО.

Технологічна схема переробки та утилізації осадів, що утворюються в процесах очищення промислових і комунальних стічних вод

Рис. 1. Технологічна схема переробки та утилізації осадів, що утворюються в процесах очищення промислових і комунальних стічних вод

1 – аеробний стабілізатор осаду, 1-1 – насос занурювальний (Фаджолаті, Італія), 1-2 – аератор, 2 – двокамерна установка приготування і дозування флокулянта, 2-1 – електромішалка, 2-2 – насос подачі концентрату флокулянта в видаткову камеру , 2-3 – насос подачі робочого розчину флокулянту (ЕТАТРОН, Італія), 3 – декантерна центрифуг а(Барг, Італія), 4 – повітродувка (Беккер, Німеччина), 5-1, 5-2, 5-3, 5-4 – траншеї компостування (Потенціал-4, Україна)

Нафтовмісні опади, які утворюються при очищенні дощових вод і зворотних вод від миття транспорту (в автоцентрах, АЗС, СТО та інших підприємствах), проходять аеробну стабілізацію з додаванням вітчизняного біопрепарату “Еконадін”. Вивіз стабілізованого зневодненого в фільтруючих контейнерах осаду, обробленого вітчизняним біопрепаратом, що містить мікроорганізми-біодеструктори масел і нафтопродуктів, здійснюється в траншеї для його компостування (перед використанням в якості добрива). Якісний склад різних типів стабілізованого осаду, отриманого в процесі експлуатації КНС з ВБО, наведено в таблиці.

Таблиця. Якісний склад різних типів стабілізованого осаду, отриманого в процесі експлуатації споруд механічного та гравітаційного зневоднення аеробно стабілізованого осаду.

Найменування виду осаду

Найменування показника  якості осаду

Вологість,%

Жирі(нафто-прод.) мг/кг

Сухий залишок, мг/кг

Яйця геогель-мінтів

Залізо, мг/кг осаду

Свинець, мг/кг осаду

Цинк, мг/кг осаду

Клас небезпеки

Осад КНС з ВБО стічних вод заводу з переробки насіння соняшника

60

18,5

318400

Не виявл

97,4

1,86

18,9

IV

Осад КНС з ВБО виробн. стічних вод пивоварного заводу

78

7,75

168200

Не виявл

20,5

1,81

53,07

IV

Осад КНС з ВБО стічних вод фабрики чіпсів

60

28,8

(1,0)

348600

Не виявл

89,9

1,63

34,4

IV

Осад КНС з ВБО дощових і мийних стічних вод автоцентру ВОЛЬВО

72

Отс

(9,8)

262100

Не виявл

112,0

2,11

26,8

IV

Осад шламонакопичувачів заводу хімволокна

86

Отс.

109200

Не виявл

1800

110

52800

IV

Осад КНС з ВБО стічних вод м’ясо-переробного підприємства

70

35,0

(1,2)

202300

Не виявл

12

1,96

14,9

IV

Як видно з таблиці, всі види стабілізованого зневодненого осаду відносяться до IV класу небезпеки, осади мають незначні відмінності (відрізняються в основному вмістом масел і нафтопродуктів, важких металів).

Компостування являє собою процес, що протікає завдяки активності співтовариства організмів різних груп. Перелік основних груп організмів, що беруть участь в процесі компостування: – мікрофлора (бактерії – коки, палички, нитчасті), актиноміцети, створюючі тонкий розгалужений міцелій (зростаючі переважно при підвищеній температурі, зниженій вологості), гриби, дріжджі (безліч видів, найбільше значення з яких мають термофіли), водорості (воліють вологі умови), віруси (живуть на організмах-господарях: бактеріях або актиноміцетах), найпростіші (рухливі одноклітинні), вищі гриби, представники макрофауни (багатоніжки, кліщі, хробаки, терміти, жуки, павуки).

У процесі компостування бере участь більше 2000 видів бактерій і не менше 50 видів грибів.

Мікробна активність зростає, коли вміст вологи і концентрація вільного або пов’язаного кисню досягають необхідного рівня, а також при додатковому введенні специфічних біоценозів мікроорганізмів-біодеструкторів органічних речовин, тому нами рекомендовано внесення при компостуванні вітчизняних біопрепаратів (наприклад, ТРОФОЙЛА, Еконадін та ін.). Крім кисню і води, мікроорганізми для росту і розмноження потребують джерелах вуглецю, азоту, фосфору, калію і певних мікроелементів. Ці потреби в основному забезпечуються речовинами, що містяться у відходах. Так як важливими параметрами процесу компостування є співвідношення вуглецю і азоту і мультидисперсність субстрату, необхідна для підвищення швидкості реакції біодеструкції відходів стічних вод, а механічно зневоднений стабілізований осад КНС з ВБО має низьке відношення вуглецю до азоту, його рекомендовано змішувати з твердим матеріалом, сорбує вологу, який забезпечить додатковий вуглець і потрібну для процесів біодеструкції структуру суміші.

Споживаючи органічні відходи як харчовий субстрат, мікроорганізми розмножуються і продукують воду, діоксид вуглецю, біомасу (органічні сполуки біогумусу) і енергію. Частина енергії, що виходить при біологічному окисленні вуглецю, витрачається в метаболічних процесах, решта виділяється у вигляді теплоти, прискорюючи реакції утворення гумусу.

Кінцевий продукт – компост містить найбільш стабільні органічні сполуки, мінеральні продукти розпаду основної маси органічних сполук, біогумус, деяка кількість живих мікроорганізмів і продукти хімічної взаємодії цих компонентів.

Оптимальні значення найважливіших параметрів процесу компостування:

Відношення С / N в субстраті – від 25/1 до 30/1, розмір часток – не більше 12 мм для систем з перемішуванням і примусовою аерацією, не більше 50 мм для компостних траншей без примусової аерації, вологість – 50-60%, вільний обсяг близько 30%, температура – 45 – 55 ° С, розміри завантаження – будь-яка довжина, висота 1,5 м, ширина до 2,5 м для куп і компостних рядів з природною аерацією.

На підставі досліджень запропонована методика розрахунку траншей для компостування осаду. Об’єм однієї секції траншеї розраховується з урахуванням надходить від КНС зневодненого осаду для приготування компосту річної кількості землі (грунту) і інших наповнювачів (торф, солома, листя та ін.)

Згідно вимог СНіП 2.04.03-85, п.6.403, співвідношення компонентів суміші зневоднених осадів стічних вод і вищевказаних наповнювачів має наближатися до 1:1 за об’ємом з отриманням суміші вологістю не більше 60%.

Прийнята максимальна тривалість процесу компостування осаду дорівнює 12 місяців, виходячи з умови повної дегельмінтизації компостуючого осаду при деструкції органічних домішок, що містяться в осадах.

Враховуючи період компостування 12 місяців, загальна кількість секцій траншей рекомендовано не менше 4-х. При цьому перша секція траншей приймає осад протягом першого півріччя і після цього протягом року перебуває в стані технологічного процесу компостування, друга секція забезпечує прийом на компостування осаду протягом другого півріччя і після цього протягом року перебуває також у стані технологічного процесу компостування. Третя секція траншеї починає приймати осад через рік після початку експлуатації ділянки компостування, за півроку вона заповнюється і протягом наступного року перебуває в стані технологічного процесу компостування. Четверта секція частково завантажується наповнювачем (грунтом, листям, торфом) для використання наповнювача при приготуванні компосту, залишаючись резервною. Таким чином, кожні півроку одна секція траншеї виявляється вільною від наповнювача і осаду і є резервною.

Процес компостування передбачається здійснювати на огородженому майданчику з використанням засобів механізації в траншеях глибиною не менше 2,5 м, днище і стіни яких виконані з гідроізолюючого матеріалу, наприклад, залізобетону (п.6.404 СНиП 2.04.03-85).

У процесі компостування передбачено перемішування зневодненого осаду з грунтом (листям, торфом). Зберігання отриманого компосту здійснюється в траншеях для компостування, з яких компост автотранспортом з використанням навантажувача буде транспортуватися в місця, призначені для добрива лісопосадок.

Як приклад наводяться інженерні рішення з компостування осаду заводу з переробки насіння соняшнику, якими передбачено для отримання компосту з зневодненого осаду будівництво двох двосекційних траншей з монолітного залізобетону з розмірами в плані 26х 6,25 м (мал. 2).

Схема майданчика компостування зневодненого осаду

Рис. 2. Схема майданчика компостування зневодненого осаду продуктивністю 200 м3/год осаду 70% вологості.

1, 2, 3, – траншеї для заповнення зневодненим осадом в суміші з торфом (грунтом) і біопрепаратом «Еконадін», 4 – резервна траншея для торфу (грунту), 5 – навіс для захисту компосту від атмосферних опадів, 6 – система зволоження компосту.

Кожна траншея розділена поперечною перегородкою на дві рівні секції (всього 4 секції) і має бетонні огорожі, що перешкоджають попаданню переробленого на компост осаду за межі траншеї, має навіс для захисту компостного осаду від дощу, оснащена системою зволоження компосту. Дно і стіни траншей виконані із залізобетону. Розрахунковий обсяг завантаження кожної секції траншеї – 140,0 м3. Загальний обсяг чотирьох секцій 560,0 м3, при цьому максимальна кількість осаду 65% вологості, що підлягає компостуванню, не повинно перевищувати 400 куб.метрів на рік. Для проведення навантажувально-розвантажувальних робіт всі секції траншей мають ухили для спуску техніки.

Майданчик з траншеями для компостування зневодненого осаду огороджений і має ворота для в’їзду автотранспорту та інших технологічних машин (тракторів, бульдозерів та ін.) Її розміщення на ситуаційному плані враховує вимоги до влаштування санітарно захисної зони (СЗЗ).

Технологія компостування осаду і його використання в якості добрива передбачає транспортування при роботі КНС з вбудованим блоком очистки зневоднений осад, що утворюються, до майданчика ділянки з траншеями для його компостування автотранспортом, що забезпечує герметичність і виключає можливість втрат осаду по шляху проходження. Вивантаження осаду в одну із секцій траншей проводиться від задньої перегородки шаром 60-65 см, після чого його присипають наповнювачем (землею, торфом, листям). Шар наповнювача повинен бути не менше 25-30 см зверху і з боків для забезпечення процесу подальшого компостування. Завершальний верхній шар осаду покривається шаром наповнювача товщиною не менше 30 см. Після засипки 1 секції траншеї розрахунковою кількістю осаду і наповнювача (верхній шар представлений наповнювачем) приступають до завантаження третьої секції траншеї, проведеної за вищевказаною технології.

Вивантаження компосту з робочих секцій траншей проводиться за допомогою екскаватора на самоскид через 11-12 місяців після дати останнього завантаження зневодненого осаду в секцію траншеї при досягненні повної готовності компосту (цей час з надлишком дозволяє завершити процеси деструкції жирів, нафтопродуктів і дегельмінтизації осаду).

При необхідності підвищити цінність компосту в зневоднений осад перед компостуванням можна додати мінеральні добрива – суперфосфат або фосфористе борошно (з розрахунку 1,5-2,0% від маси компосту). До компосту також рекомендується додавати вапно або крейду в кількості 2-3% від маси компостного матеріалу.

Так як за допомогою добре відпрацьованих технологій готовий компост являє собою в першу чергу засіб для поліпшення структури грунту і, в деякій мірі, добриво, він може бути використаний для добрива лісопарків, лісових масивів, ділянок для вирощування декоративних насаджень. При додаванні компосту в грунт компост руйнується, виділяючи основні поживні речовини для рослин – N, Р, К, мікроелементи. Клейкі речовини, а також міцелій грибів та актиноміцетів сприяють агрегації частинок грунту, органічні компоненти компосту збільшують її здатність утримувати вологу. Ці фактори значно підвищують стійкість грунту до вітрової і грунтової ерозії. Додавання компосту в будь-яких кількостях практично нешкідливе, якщо в ньому не присутні у великій кількості важкі метали. У помірному кліматі органічні речовини, внесені в грунт, руйнуються за декілька років, отже, компост можна додавати кожні 2 роки.

Гігієнічні дослідження опадів господарсько-побутових і близьких за складом міських і виробничих стічних вод, а також отриманого з них компосту, виконані в Інституті гігієни та медичної екології України, підтвердили їх санітарно-епідеміологічну безпеку, високу удобрюючу цінність і дозволили рекомендувати ці продукти для добрива грунтів під лісопосадки. Посадки декоративних чагарників, технічних культур, при дотриманні відповідних агротехнічних заходів.

Список літератури:

1.Біотехнологія переробки органічних відходів і екологія / І.І. Гуділін, А.Ф. Кондратов, А.А. Чічін та ін – Новосибирск: Кн. вид-во, 1999. – 391 с

2. Куфтов А.Ф., Девісілов В.А., Котельников Ю.В. Переробка відходів птахівництва, тваринництва та осадів міських стічних вод / / Екологія і промисловість Росії. – 1998. – С. 16-23.

3. Planenkompostierung – Kompostierung unter semipermeable Planenabdeckungen. Kuhner Michael. Bioabfallkompostierung: Neue Entwicklungen und Losungsmoglichkeiten zur Reduzierung von Geruchsemissionen. Wiesbaden:Hess. Landesamt Umwelt und Geol. 2001, с. 29–37.