Автор: Маркин В. В.
Источник: Будівлі та конструкції із застосуванням нових матеріалів та технологій. — 2013. — № 3. — С. 138–140.
Маркин В. В. Утилизация осадков бытовых сточных вод. Статья посвящена проблеме накопления и утилизации осадков бытовых сточных вод. В качестве одного из решения данной проблемы рассматривается возможность использования осадков, содержащих тяжелые металлы в допустимых количествах, как органоминеральных удобрений в сельском хозяйстве.
Количество осадков, выделяемых при очистке сточных вод на станциях аэрации, составляет от 0,5 до 1,0 % объема сточных вод. Большую часть этого объема занимают сырой осадок, выделенный из сточных вод при механической очистке в первичных отстойниках, и избыточный активный ил, являющийся продуктом биологической очистки сточных вод.
Таким образом, осадки сточных вод (ОСВ) являются крупнотоннажными отходами, что предопределяет необходимость их дальнейшей утилизации. Однако в настоящее время в Украине используется менее 5 % ОСВ, подавляющая часть складируется.
Наиболее выгодным способом утилизации ОСВ, который предполагался изначально, является использование их в качестве органоминеральных удобрений. Обусловлено это высоким содержанием в осадках биогенных элементов (азота, фосфора, калия) и органического вещества. Однако ОСВ имеют также токсичные компоненты, представляющие опасность для окружающей природной среды (по большей части тяжелые металлы), а также содержат патогенную микрофлору и яйца гельминтов. Содержание тяжелых металлов (ТМ) в осадках, как правило, превышено в промышленных городах, связано это, прежде всего, со сбросами в городскую канализацию сточных вод промышленных производств.
Наличие токсичных веществ резко снижает область применения ОСВ в сфере сельского хозяйства. В результате, не имея возможности утилизации осадка, предприятиям водокоммунального хозяйства приходится складировать его на территории очистных сооружений на иловых площадках либо прудах-накопителях, что требует отчуждения природных земель.
Ежегодный прирост осадков для Украины составляет около млн тонн по сухому веществу, для размещения которых требуется 120 га/год природных земель [1]. Только в Донецкой области количество осадков оценивается в количестве до 100 млн т (при естественной влажности) и занимают они суммарную площадь более 500 га плодородных земель [2].
Процесс очистки сточных вод нельзя считать завершенным из-за отсутствия четко разработанной технологии утилизации осадков, представляющих собой основные загрязниния сточной воды, выделенные в процессе очистки.
Целью данной статьи является исследование возможности применения осадков сточных вод в качестве органоминеральных удобрений.
Как отмечалось ранее, ввиду высокой удобрительной ценности ОСВ наиболее выгодна их утилизация в качестве органоминеральных удобрений. Использование осадков дает прирост урожая в среднем на 20–40 %.
Исследования, проведенные в 2000 г., показали, что на тот момент по содержанию ТМ примерно 1/3 накопленных и вновь образующихся осадков в Донецкой области, подходили для использования их в качестве удобрений, но 2/3 всех объемов осадков (по Украине это более 35 млн т по сухому веществу) не пригодны для этих целей [2].
Удобрительную ценность ОСВ можно оценить на примере осадков очистных сооружений г. Дергачи Харьковской области. Результаты анализов выдержанных более года на иловой площадке осадков этого города приведены в таблице.
| Показатели | Фактич. значение | Допустимое значение по ТУ 204 Украины 76-93 | ПДК в почве по ДсанПіН 2.2.7.029-99 |
|---|---|---|---|
| Массовая часть влаги, % | 61,8 | не нормируется | не нормируется |
| Массовая часть общего N, % | 1,5 | не нормируется | не нормируется |
| Массовая часть общего P, % | 1,9 | не нормируется | не нормируется |
| Массовая часть общего K, % | 1,8 | не нормируется | не нормируется |
| Органическое вещество, % | 38,27 | не нормируется | не нормируется |
| Медь, мг/кг | 1,23 | 1 500 | 3,0 |
| Марганец, мг/кг | 5,41 | 2 000 | 1 500 |
| Кобальт, мг/кг | 0,98 | 100 | 5,0 |
| Цинк, мг/кг | 5,38 | 2 500 | 23,0 |
| Кадмий, мг/кг | 0,1 | 30,0 | - |
| Свинец, мг/кг | 4,12 | 750,0 | 32,0 |
Анализ данных таблицы показывает, что содержание ТМ в ОСВ не превышает ПДК металлов в почве по ДсанПіН 2.2.7.029 99 и нормы, установленные техническими условиями на применении ОСВ в качестве удобрения (ТУ 204 Украины 76 93). По содержанию биогенных элементов, за исключением азота, концентрация которого несколько снижена, осадок очистных сооружений г. Дергачи типичен для городов и поселков Донецкой области с неразвитой промышленностью [2].
В условиях дефицита органоминеральных удобрений, высокой их стоимости, а также уменьшения плодородия почв, вследствие индустриальных методов работы на ней, завышенных доз минеральных удобрений, ОСВ особенно перспективен для использования предприятиями сельского хозяйства, фермерами в качестве органоминеральных удобрений. Осадки при этом могут поставляться по сниженным ценам. Такое решение принесет выгоду сельским хозяйствам, получающим высококачественные удобрения по сниженным ценам и высокие урожаи, предприятиям водокоммунального хозяйства, которые избавятся от залежей
осадка и необходимости оплачивать арендную плату за земли для их размещения, и в целом улучшит экологическую ситуацию в стране.
С другой стороны, опасность накопления ТМ в почвах и растениях требует большой осторожности при применении ОСВ в качестве удобрений даже в том случае, если содержание ТМ в осадке менее допустимых показателей.
Исследования, проведенные в Российской Федерации, показывают, что при однократном внесении ОСВ в почву под выращиваемые культуру концентрация ТМ в почве и продукции увеличиваются незначительно и не превышают ПДК [3].
Однако в целом процессы миграции ионов ТМ из осадка в почвы и выращиваемые культуры не однозначны и зависят от множества факторов. Такими факторами являются: наличие органического вещества и глинистых минералов в почве, рН почвы, начальные концентрации ТМ в почве (фоны) и в осадке, форме, в котрых содержаться ТМ, способность выращиваемых культур к поглощению ТМ. Поэтому теоретически спрогнозировать возможные последствия от внечения осадков на различных почвах под различные культуры довольно сложно, особенно это качается техногенно загрязненных почв Донецкого региона.
Для определения возможности использования ОСВ в качестве удобрений на техногенно загрязненных почвах Донецкой области необходимо провести полевые исследования с выращиванием сельскохозяйственных и кормовых культур в различных почвенных зонах области. Кроме того, необходимо провести новые исследования лежалых
и вновь образующихся осадков в городах области для определения возможности их утилизации в сельском хозяйстве, либо утилизации в другой сфере при значительном загрязнении их токсичными элементами.
1. Сучкова, Н. Г. Анализ состояния проблем рекультивации иловых площадок очистных сооружений городов и перспективы для Харьковского региона / Н. Г. Сучкова / Сб. докладов Международного конгресса ЭТЭВК–2007
— Экология, технология, экономика водоснабжения и канализации. Ялта, 22–26 мая 2007 г. / Под ред. Кравченко Н. Д. — К.: НДКТУ-МГ, 2007. — С. 279–284.
2. Дрозд, Г. Я. Технико-экологические записки по проблеме утилизации осадков городских и промышленных сточных вод / Г. Я. Дрозд, Н. И. Зотов. — Донецк: ИЭП НАН Украины, 2001. — 340 с.
3. Чемаева, О. В. Экологическая оценка осадков сточных вод и использование их в качестве удобрения: дис. канд. биол. наук: 03.00.16 / О. В. Чемаева. — Ульяновск, 2003. — 171 с.