Использование осадков сточных вод в качестве органоминерального удобрения — актуальный социальный аспект

Аннотация

Джембрий Ю. А., Чайка Л. В. Использование осадков сточных вод в качестве органоминерального удобрения — актуальный социальный аспект. В работе проанализирована технологическая схема очистки сточных вод. Рассмотрены основные экологические проблемы, связанные с накоплением осадков. Представлены предварительные результаты анализа осадков сточных вод.

Содержание работы

На каждом конкретном этапе развития системы Природа-Человек-Общество существует некая оптимальная граница дозволенности загрязнения окружающей среды, за пределами которой дальнейшее антропогенное влияние небезопасно как для природы, так и для человека [1]. С этой позиции водоотведение и очистка сточных вод — одна из важнейших экологических проблем урбанизированных территорий, поскольку в результате эксплуатации очистных сооружений образуется болшое количество отходов — осадки сточных вод (ОСВ), в состав которых входят, в основном, отработанный активный ил (ОАИ) и осадки первичных отстойников (ОПО).

В данной работе в качестве объекта изучения были выбраны очистные сооружения города Макеевки (ГОС), представляющие сложный производственный комплекс. Согласно разрешению на специальное водопользование [2] на ГОС для очистки ежесуточно поступают 79 934 м³ хозяйственно-бытовых, производственных и ливневых сточных вод. Схема обработки стоков включает в себя полный цикл механической и биологической очистки, в результате которой степень загрязненных потоков воды достигает категории нормативно очищенные.

После механической очистки в первичных отстойниках (нефтеловушках) в течение нескольких часов вода остается неподвижной, и при этом одновременно протекают два процесса:
а) седиментация самых тяжелых частиц органических веществ (30–50 %) на дно;
б) всплытие на поверхность жирных и маслянистых веществ, а также нефтепродуктов.

Сырой осадок направляется на аэробный стабилизатор, а собранный в бочки, всплывающий материал (ил-сырец) направляется на регенерацию или сжигание [3].

Осветленная и частично очищенная сточная вода из первичных отстойников поступает в блок биохимической очистки (БХО), где в аэротенках часть органических полютантов подвергается деструкции. Дальнейшее окисление происходит в результате контакта очищаемой сточной воды с активным илом при одновременном насыщении кислородом воздуха. Процесс БХО протекает внутри клетки микроорганизмов и сопровождается выделением энергии и синтезом новых веществ с затратой энергии в виде двух последовательных стадий:
1) катаболические превращения, являющиеся источником необходимой для клеток энергии;
2) анаболические реакции, приводящие к синтезу новых клеточных компонентов.

Скорость реакций всех химических превращений зависит от вида и содержания ферментов — органических катализаторов. Клетки каждого вида микроорганизмов имеют определенный набор ферментов. Некоторые постоянно присутствуют в клетках, они называются конститутивными. Другие — синтезируются в клетках микроорганизмов под действием каких-либо факторов, например, под влиянием изменений состава или концентраций примесей сточных вод. Ферменты, появляющиеся в клетке в процессе приспособления микроорганизмов к изменениям, называются адаптивными.

Применение активного ила сопровождается интенсивной аэрацией и в результате создается водная среда богатая кислородом и благоприятная для развития указанных организмов. В процессе их питания количество органических примесей уменьшается, степень деструкции достигает 90 %. Необходимо отметить, что при этом не устраняются растворенные биогенные элементы, которые в дальнейшем могут вызвать эвтрофикацию водоемов. В случаях повышенного содержания биогенов для их извлечения (нейтрализации) необходимо проводить доочистку.

Очищенные в аэротенках сточные воды поступают во вторичные отстойники, где происходит седиментация активного ила, в процессе которой его микроорганизмы своей чешуйчатой поверхностью адсорбируют мельчайшие взвеси, и, в том числе, ионы тяжелых металлов [3].

Процесс БХО сопровождается образованием большого количества осадка, представляющего собой отмерший или избыточный активный ил с высокой влажностью (до 97–98 %). С целью обезвоживания осадки из аэротенков и вторичных отстойников обрабатываются в аэробных стабилизаторах. Несмотря на незначительное снижение влажности под действием усиленной аэрации (92–93 %), осадок в значительной мере теряет свои водоудерживающие свойства и его объем уменьшается в 2–5 раз.

Процесс обезвоживания осадков сточных вод происходит на специально подготовленных участках земли — иловых площадках (картах), имеющих обваловку в виде невысоких дамб. Здесь в естественных условиях происходит компостирование (перегнивание) осадков, а полученная система может представлять собой хорошее органоминеральное удобрение (ОМУ) при условии отсутствия тяжелых металлов.

Вместе с тем, следствием накопления осадков являются серьезные экологические проблемы, затрагивающие некоторые социальные аспекты. Так, для стадии осушки и перегнивания необходимо отчуждение значительных земельных участков. Длительное хранение приводит к серьезным загрязнениям почв и подземных вод токсичными компонентами и канцерогенными веществами (биогенами). Немаловажным является тот факт, что складирование ОСВ в непосредственной близости от сельскохозяйственных угодий и жилых массивов города создает предпосылки для несанкционированного использования их в качестве удобрений. Эта ситуация может привести к усилению заражения и, как следствие, к дополнительному отчуждению пахотных земель.

В данной работе представлены предварительные результаты анализов осадков сточных вод очистных сооружений г. Макеевки (таблица 1) по агрохимическим показателям [4]: влажность, реакция среды (рН), плотность осадка и содержание взвешенных веществ.

Таблица 1 — Результаты анализов агрохимических показателей осадков сточных вод после очистных сооружений города Макеевки

Показатели	Ед. измерения	Величина нормативная	Величина фактическая
Влажность	%	< 70	11,0
рН	–	5,5–8,5	7,6
Плотность	кг/м³	не нормируется	1052,0
Взвешенные вещества	кг/м³	не нормируется	934,2

Анализ полученных данных показывает, что исследуемая проба осадков по агрохимическим показателям соответствует требованиям, предъявляемым к органоминеральным удобрениям [4].

Дальнейшее изучение состава и свойств ОСВ должно показать целесообразность и эффективность их использования, с одной стороны, как удобрений, с другой — решение эколого-социальных проблем, связанных с тем, что в настоящее время площадь иловых карт достигла критического максимума.

Вместе с этим, неприятный запах и неконтролируемый состав испаряющейся газовой смеси, содержащей аммиак и сероводород, вызывает обострение бронхиальной астмы, заболевания дыхательных путей, а также вызывает у человека недовольство, отрицательные эмоции, будучи сильным стресс-фактором [4].

Вышеуказанные негативные последствия отрицательного воздействия ОСВ на все компоненты окружающей природной среды, а также на здоровье населения города, определяют актуальность их вопросов утилизации.

С этой целью необходимо проводить регулярный контроль агрохимических, химических и санитарно-бактериологических показателей и разрабатывать научно обоснованные технологии обезвреживания осадков сточных вод, хранящихся на иловых площадках. Результаты дальнейших исследований будут направлены на определение агрохимической активности и наличия тяжелых металлов, что позволит сделать вывод о целесообразности использования отходов производства очистных сооружений производственного управления водопроводно-канализационного хозяйства КП Компания Вода Донбасса города Макеевки.

Список использованной литературы

1. Папенов, К. Социально-экономические аспекты природопользования и охраны окружающей среды / К. Папенов // Вестник Чувашского университета № 4. — Республика Чувашия, 2010. — С. 420–425.
2. Разрешение на специальное водопользование и нормативы предельно допустимого сброса загрязняющих веществ со сточными водами Макеевского ПУВКХ КП Компания Вода Донбасса. — Макеевка, 2009. —   60 с.
3. Яковлев, С. В. Очистка производственных сточных вод / С. В. Яковлев. — М.: Стройиздат, 1985. — 335 с.
4. ГОСТ Р 17.4.3.07–2001 Охрана природы. Почвы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений. — М., 2001. — 6 с.