- •Содержание
- •Токсичность 185
- •Химия гидросферы 193
- •Химия литосферы 210
- •Часть I. Основные вопросы химии окружающей среды
- •Глава 1. Введение
- •1.1. Что такое химия окружающей среды?
- •1.2.2. Образование звезд
- •1.2. Возникновение химических элементов1
- •1.2.1. Возникновение Вселенной
- •1.2.3. Возникновение Солнечной системы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. История области действия химии окружающей среды
- •2.1. Возникновение и история Земли
- •2.1.1. Образование Земли
- •2.1.2. Дифференциация мантии и образование геосфер
- •2.1.3. Эволюция атмосферы
- •2.1.4. Возникновение жизни и проблема хиральности
- •2.1.5. Критические уровни содержания кислорода в атмосфере
- •2.1.6. Этапы эволюции биосферы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Область действия химии окружающей среды
- •3.1. Земля
- •10 Самых распространенных химических элементов (% по массе)
- •3.2. Ядро и мантия
- •3.3. Земная кора
- •3.4. Гидросфера
- •3.5. Атмосфера
- •3.6. Биосфера
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4. Природные циклы
- •4.1. Эндогенный и экзогенный циклы
- •Гидрологический цикл
- •4.3.Циклы биогенных элементов
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Миграция веществ
- •5.1. Механическая
- •5.2. Физико-химическая
- •5.3. Биогенная
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6. Загрязнение окружающей среды
- •6.1. Понятие о загрязнении
- •6.2. Виды загрязняющих веществ
- •6.3. Токсикология
- •6.4. Токсичность
- •6.5. Типы токсического воздействия загрязняющих веществ
- •2.6. Определение пдк
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7. Химия атмосферы
- •7.1. Состав и строение атмосферы
- •7.2. Примеси тропосферы
- •7.3. Городской смог
- •7.4. Стратосферный озон
- •7.5. «Парниковый эффект»
- •7.6. Радиоактивное загрязнение атмосферы
- •7.6.1. Радон
- •7.6.2. Изотопы в окружающей среде
- •7.6.3. «Искусственная» радиоактивность
- •Контрольные вопросы
- •Глава 8. Химия гидросферы
- •8.1. Составляющие гидросферы
- •Мировые запасы воды (Крупнова, 2005)
- •8.2. Аномальные свойства воды и состав природных вод
- •8.3. Водопроводная вода
- •8.4. Химическое загрязнение гидросферы
- •8.4.1. Очистка сточных вод
- •8. Сооружения по обработке осадков сточных вод24
- •О рганические
- •Осадок сточных вод
- •8.4.2. Последствия загрязнения бытовыми сточными водами. Эвтрофикация.
- •8.4.3 Загрязнение углеводородами
- •8.4.4. Загрязнение вод металлами
- •8.4.5. Загрязнение вод синтетическими органическими веществами
- •8.4.6. Пестициды
- •8.4.8. Cинтетические поверхностно-активные вещества
- •Контрольные вопросы
- •Глава 9. Химия литосферы
- •9.1. Состав и строение литосферы
- •9.2. Процессы выветривания
- •9.3. Добыча, переработка и использование природных ресурсов (минеральных)
- •9.4. Почвы. Химический состав, свойства, загрязнение
- •9.4.1. Общие для большинства почв реакции
- •9.4.2. Химическое загрязнение почв
- •Контрольные вопросы
- •Глава 10. Экологический мониторинг
- •Контрольные вопросы
- •Часть II. Практикум по химии окружающей среды
- •I. Техника безопасности и правила поведения в лаборатории
- •1. Общие правила работы в лаборатории
- •2. Техника безопасности и меры предосторожности
- •II. Токсичность Лабораторная работа №1 Воздействие табачного дыма на организм человека
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Задание
- •Лабораторная работа №2 Определение влияния ионов металлов на активность каталазы
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №2 Определение растворенного в воде кислорода
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №3
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •2.1. Определение содержания свободной углекислоты
- •2.2. Определение содержания карбонат-ионов.
- •2.3. Определение содержания гидрокарбонат-ионов.
- •Контрольные вопросы
- •IV. Химия гидросферы Лабораторная работа №1 Определение остаточного хлора
- •Теоретическая часть.
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №2 Определение железа
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •2.1. Качественное определение с приближенной количественной оценкой.
- •2.2 Количественное определение общего содержания железа.
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №3 Определение окисляемости природных и сточных вод
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •2.1. Определение перманганатной окисляемости
- •Определение бихроматной окисляемости
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №2 Адсорбция меди в почве
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №3 Определение содержания фосфатов в почве
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Ход работы: Построение градуировочного графика
- •Последовательность выполнения измерений на фотоколориметре
- •Определение содержания фосфатов в почве
- •Контрольные вопросы
- •Б иблиографический список
О рганические
в ещества кислотообразующие Органические кислоты CO2 и СН4
бактерии кислоторасщепляющие
метанообразующие бактерии
(Яковлев, 1972).
Первую фазу брожения называют кислой потому, что основным конечным продуктом распада органических веществ являются низшие органические кислоты ряда предельных углеводородов, называемые низшими жирными кислотами (НЖК). К ним относятся кислоты: муравьиная, уксусная, пропионовая, масляная и другие с содержанием до пяти-шести атомов углерода.
Присутствие кислот в среде обусловливает ее кислую реакцию. Кроме НЖК продуктами распада первой фазы являются низшие жирные спирты, аминокислоты, некоторые альдегиды и кетоны, глицерин, а также углекислота, водород, сероводород, аммиак и некоторые другие соединения. Осуществляют эту фазу процесса бактерии, относящиеся к факультативным анаэробам (молочнокислые бактерии, уксусно-кислые, пропионово-кислые и т. п.) и к облигатным анаэробам (масляно-кислые бактерии, целлюлозные, ацетонобутиловые и др.).
Вторую фазу процесса называют щелочной, или метановой. Реакция среды в этой фазе щелочная (рН=7,6…8).
Продукты распада первой фазы перерабатываются бактериями второй фазы брожения с образованием в основном углекислоты и метана. Бактерии этой фазы — облигатные анаэробы. Выделено сравнительно немного чистых культур метанообразующих бактерий. В основном они относятся к трем родам — метанобактериям, метаносарцинам и метанококкам.
Поскольку скорости процессов в обеих фазах одинаковы, то в сбраживаемой массе не происходит накапливания продуктов первой фазы, и они обнаруживаются лишь в небольшом количестве. Однако, если имеются какие-либо нарушения технологического режима, то среда становится кислой, поскольку в первую очередь гибнут наиболее чувствительные ко всякого рода нежелательным изменениям бактерии метановой фазы процесса. Осадок в этом случае приобретает крайне неприятный запах, обусловленный наличием кислот, спиртов, производных сероводорода и меркаптанов. Происходит «закисание» метантенка.
В процессе сбраживания от 35 до 55% органического вещества распадается с выделением продуктов в газ и иловую воду. По современным представлениям, газы брожения продуцируют только жиро-, белково-и углеводоподобные соединения. При распаде органических компонентов осадков продукты распада переходят в растворенную фазу, т. е. в иловую воду. В результате процессов брожения увеличивается влажность и зольность осадков.
Исследованиями установлено, что больше всего газа образуется при сбраживании жироподобных веществ, меньше всего — при распаде белковоподобных.
Существенным недостатком сбраживания является ухудшение влагоотдачи осадков за счет образования большого количества мелкодисперсных и коллоидных частиц. Для удаления этих частиц перед механическим обезвоживанием осадки промывают. Эта операция усложняет технологическую схему и увеличивает стоимость обработки. Кроме того, при промывке неизбежно происходит загрязнение промывной воды мелкими взвешенными частицами, поэтому, чем тщательней осуществляется промывка, тем, естественно, большее количество взвешенных частиц удаляется со сливной водой из уплотнителей, что приводит к увеличению нагрузки на аэрационные сооружения и вызывает соответствующий прирост активного ила (Яковлев, 1996).
Аэробная стабилизация осадка. Основной целью при этом являются: стабилизация ила, уменьшение его количества, деструкция токсичных веществ.
При аэробном окислении, так же как при сбраживании, происходят значительные преобразования твердой фазы осадков.
Это процесс окисления органической части осадков аэробными микроорганизмами в присутствии кислорода воздуха. При аэробной стабилизации происходят процессы развития самых жизнестойких культур бактерий за счет отмирания менее жизнестойких и главным образом за счет расходования внутренних запасов клетки: С5Н7O2N +7О2 = 5CO2 + 3H2O +HNO3.
К сооружениям для аэробной минерализации ила относятся аэротенки длительной аэрации, аэробные минерализаторы (иначе называемые аэробными стабилизаторами), циркуляционные окислительные каналы, некоторые разновидности биологических прудов, работающих в условиях низких нагрузок. Кроме аэробных минерализаторов все остальные перечисленные сооружения совмещают в себе функции биологической очистки сточной воды и минерализации ила.
Минерализация ила, или биологическое его окисление —это процесс окисления клеточного вещества, который происходит в той стадии развития популяции микроорганизмов, когда первоначальные органические загрязнения в сточной воде уже отсутствуют и дальнейшее существование сообщества микроорганизмов обеспечивается окислением внутреннего запаса питательных веществ клеток, внутривидовой борьбой за существование среди бактерий, развитием автотрофных культур нитрификаторов.
При смешении сточной воды с активным илом происходит достаточно быстрое изъятие из воды содержащихся в ней органических загрязнений, что и является собственно очисткой сточной воды. Изъятие загрязнений—комплексный процесс. Сюда входят быстрое усвоение растворенных веществ, усвоение после предварительного гидролитического расщепления сложных соединений и захватывание поверхностью зооглей и иловых частичек нерастворенных примесей и др.
Процессы внутриклеточной переработки полученного питания, иначе процессы регенерации клетки или окисления вещества, начинающиеся, естественно, сразу же после того, как только загрязнения поглощены клеткой, длятся дольше, чем изъятие загрязнений из воды.
При минерализации ила уменьшается масса беззольного вещества, а следовательно, и масса сухого вещества, что обусловливает увеличение зольности ила. Максимально достигаемые величины зольности ила колеблются в пределах 45—55%. Более глубокого окисления ила получить не удается, поскольку в его составе преобладающей становится биохимически не усвояемая органическая материя.
Аэробно минерализованный ил не загнивает на воздухе, так как все доступное окислению уже переработано в условиях интенсивного снабжения кислородом воздуха, легко отдает влагу, не обладает неприятными запахами. Такой ил после подсушки и дополнительного обеззараживания может быть передан для использования в сельском хозяйстве.
В процессе аэробной минерализации получается иловая вода с большой мутностью, большим содержанием нитрат – ионов, низкой рН.
Процессы сушки и обезвоживания осадков. В зависимости от схемы и состава сооружений очистной станции на обезвоживание и сушку могут быть поданы осадок из первичных отстойников и активный ил - раздельно или в смеси, сырыми или сброженными. Все указанные разновидности осадков резко отличаются друг от друга по качеству—содержанию воды, химическому составу, физическим свойствам.
В процессе обезвоживания и сушки удаление влаги происходит в результате последовательного разрушения связей воды с твердой фазой с последующим механическим разделением двух фаз — твердой и жидкой. Всю содержащуюся в осадках влагу подразделяют (по классификации П. А. Ребиндера) на следующие категории в зависимости от форм и энергии связей двух фаз: избыточная, осмотическая, вода макропор (удельное сопротивление > 10-5 см), иммобилизованная (захваченная) структурой, вода микропор (удельное сопротивление < 10-5 см), адсорбционная.
При уплотнении в обычных уплотнителях (под действием сил гравитации) из осадков может быть удалена только избыточная влага. Количество избыточной влаги, например, в активном иле, составляет до 3% и удаление этой влаги соответствует изменению влажности от 99,5 до 96,5%. Путем вакуум-фильтрования кроме избыточной удаляется осмотическая вода и вода макропор. После вакуум-фильтрования осадки, имеют влажность от 75 до 85%, и, следовательно, в осадках находится воды осмотической и воды макропор примерно от 10 до 20%. Центрифугированием с помощью мощных центрифуг с большим числом оборотов можно удалить дополнительную воду, иммобилизованную структурой. Воды этого вида в осадках немного (около 1—2%). Термической сушкой в условиях высоких температур может быть удавлена практически вся остальная влага.
Количественное соотношение воды различных форм связи в осадках разных видов неодинаково, а потому и неодинаков тот результат, который достигается применением одного и того же способа обработки для разных осадков.
Термографическое исследование образцов пока еще не вышло из стадии научного эксперимента, но именно этот метод наиболее перспективен для характеристики гидродинамических и физико-химических свойств осадков, что необходимо для дальнейшего развития теории процессов обезвоживания и сушки.
В настоящее время в качестве одной из основных характеристик способности осадков отдавать влагу принимают удельное сопротивление фильтрования. Эта величина представляет собой гидродинамическое сопротивление, которое оказывает потоку фильтрата равномерный слой осадка с массой, равной единице, на площади фильтра, также равной единице. Величина эта измеряется в см/г. Фильтрование в этом случае должно проходить под вакуумом строго заданной величины.
Чем выше удельное сопротивление, тем труднее осадки отдают влагу и тем хуже обезвоживаются как в естественных условиях, так и в различных аппаратах.
Фильтруемость осадков можно улучшить путем промывки очищенной водой, реагентной и тепловой обработки или промораживания.
Сушка в естественных условиях применяется для осадков всех видов и может быть осуществлена на иловых площадках с естественным основанием, на площадках с поверхностным отводом воды и на площадках-уплотнителях.
Первый вариант площадок принимается при хорошо фильтрующих грунтах и при глубоком залегании грунтовой воды. Профильтрованная через слой почвы иловая вода попадает в поток грунтовых вод. Отфильтровывается вода избыточная, а если осадок подвергался промораживанию или длительному воздействию солнечных лучей, то удаляется некоторая часть более прочно связанной воды. Основная же часть влаги на таких площадках удаляется из осадка путем испарения.
Осадки, высушенные в естественных условиях, могут иметь влажность 70—80%. Продолжительность сушки зависит от вида обрабатываемого осадка, гидрогеологических и климатических условий, выполнения эксплуатационных требований и т. п. и колеблется от 1 года до 5 лет.
Обезвоживание на вакуум-фильтрах включает кроме основной операции ряд предварительных: промывку осадков очищенной водой (для сброженных осадков), уплотнение в отстойниках, смешение с реагентами. После интенсивного перемешивания, в результате чего из осадка в воду переходят растворенные и коллоидные вещества, а также мелкие взвешенные вещества, смесь промывной воды с осадком подается в уплотнитель. Отмытый осадок после уплотнения в течение 12—18 ч перекачивается в систему сооружений по очистке сточной воды.
На Курьяновской станции аэрации (Москва) осадок подсушивают предварительно на вакуум-фильтрах, а затем сушат термическим способом. Подобный метод сушки осадков получил большое распространение за рубежом.
Обезвоживание осадков на центрифугах применяется на станциях малой и средней пропускной способности.
Использование флокулянтов в процессе центрифугирования обеспечивает высокую степень изъятия сухих веществ из обезвоживаемых осадков (Гумен, 2001).
Термическая сушка осадков. Впервые идея о возможности применения тепловой обработки для органических осадков сточных вод была высказана еще в начале ХХ в. шведским инженером Нильсом Теструпом. Спустя много лет в 1934-1935 гг. английский инженер Уильям Портеус разработал технологию тепловой обработки осадков и получил на это первые в мире патенты.
В нашей стране исследования по тепловой обработке были начаты в конце 60-х годов на кафедре канализации МИСИ им. В.В. Куйбышева под руководством проф. С.В. Яковлева.
Наиболее освоенной в эксплуатации является сушилка барабанного типа, однако в перспективе, по-видимому, большее распространение будут иметь сушилки фонтанирующего типа (со встречными струями, взвешенным слоем осадка и т. п.).
Сушилки фонтанирующего типа часто работают с так называемым «ретуром» — использованием части уже высушенного осадка, который подмешивают к осадку, поступающему на сушку. Этот прием используют для уменьшения начальной влажности смеси и придания ей свойства сыпучести (Гюнтер, 2000).
Сооружения для обеззараживания, компостирования и сжигания осадка. Осадок надлежит подвергать обеззараживанию в жидком виде или после подсушки на иловых площадках, или после механического обезвоживания. Обеззараживание и дегельминтизацию сырых, мезофильно сброженных и аэробно стабилизированных осадков следует осуществлять путем их прогревания до 60°С с выдерживанием не менее 20 мин при расчетной температуре.
Химическое обеззараживание осадков проводится известью, аммиаком, тиозоном, формальдегидом или мочевиной.
Для обеззараживания обезвоженных осадков допускается применять биотермическую обработку (компостирование) в полевых условиях.
Компостирование осадков следует осуществлять в смеси с наполнителями (твердыми бытовыми отходами, торфом, опилками, листвой, соломой, молотой корой) или готовым компостом.
Процесс компостирования следует осуществлять на асфальтобетонных или бетонных площадках с использованием средств механизации в штабелях высотой от 2,5 до 3 м при естественной и до 5 м при принудительной аэрации.
В процессе компостирования необходимо предусматривать перемешивание смеси. Для термической сушки осадков следует применять сушилки различных типов.
При обосновании допускается сжигание осадка, не подлежащего дальнейшей утилизации, в печах различных типов. Перед сжиганием необходимо стремиться к максимальному снижения влажности осадков путем их механического обезвоживания.
Сооружения для хранения и складирования осадка. Для хранения механически обезвоженного осадка, надлежит предусматривать открытые площадки с твердым покрытием.
Для хранения термически высушенного осадка с учетом климатических условий следует применять аналогичные площадки, при обосновании — закрытые склады.
Для неутилизируемых осадков должны быть предусмотрены сооружения, обеспечивающие их складирование в условиях, предотвращающих загрязнение окружающей среды (Яковлев, 1972).
Курьяновская станция аэрации.
Экспериментальный блок комплексной очистки воды. Курьяновская станция аэрации расположена на юго-востоке Москвы, в излучине Москвы-реки. Площадь занимаемой территории составляет 160 га. Кроме того, на территории Московской области размещены иловые площадки общей площадью 380 га (рис. 7).
Проектная производительность станции - 3,125 млн. м3 в сутки. На станцию направляются стоки северо-западного, западного, южного, юго-восточного районов Москвы и части прилегающих районов Подмосковья. Бассейн канализования КСА охватывает около 60% территории города. Две трети поступающего объема - это бытовые сточные воды и треть - промышленные.
Курьяновская станция аэрации - один из самых мощных в Европе природоохранных комплексов, включающий в себя четыре самостоятельно функционирующих блока по очистке сточных вод, каждый из которых может рассматриваться как самостоятельная станция аэрации: Старый блок, I-й и II-й блоки Новокурьяновской станции аэрации (НКСА) и Экспериментальный блок комплексной очистки воды (ЭБКО). Осадок со всех 4-х блоков поступает на единый комплекс по обработке осадка.
Обработка осадка. Сбраживание осадка осуществляется в метантенках различного конструктивного исполнения.
Метантенки Старого блока представляют собой круглые заглубленные в землю резервуары диаметром 24 м из монолитного железобетона с жестким сферическим перекрытием и конусным днищем. Каждый метантенк оборудован пропеллерной мешалкой, паровым инжектором производительностью 2 т/час и системой аварийного перелива.
Метантенки НКСА - круглые наземные резервуары диаметром 18 м с конусным монолитным днищем, плоским перекрытием и стенами из сборного, предварительно напряженного железобетона. Каждый метантенк оборудован инжектором производительностью 4 т/час и системой аварийного перелива. Для перемешивания осадка в семи метантенках установлены пропеллерные мешалки, в пяти метантенках перемешивание осуществляется с помощью газолифтов. Для рекуперации тепла части объема сброженного осадка установлен спиральный теплообменник с поверхностью нагрева 440 м2.
Все метантенки работают по проточной схеме. В них поддерживается термофильный процесс сбраживания при температуре +50 - +53° С. Осадок подогревается острым паром с помощью пароструйного инжектора. Загружаемая в метантенки смесь осадка и избыточного активного ила имеет влажность 96,4% и зольность 38,3%, выгружаемый осадок - 97,3% и 44% соответственно. Доза загрузки по фактической влажности составляет 12-16%.
Выделяющийся при брожении газ отводится в газовую сеть для последующего сжигания в местной котельной. Для поддержания необходимого давления газа в сети имеются два "мокрых" газгольдера емкостью 3 тыс. м3 каждый. Выход биогаза с 1 м3 загружаемой смеси составляет 5-6 м3.
Прошедший метантенки сброженный осадок подвергается промывке с последующим уплотнением. Промывка осуществляется в специальных резервуарах путем смешения его с технической водой в соотношении 1:3. Для интенсификации процесса промывки производится барботаж смеси воздухом. Приблизительно половина осадка, поступающего на сооружения промывки и уплотнения, подвергается предварительному процеживанию на механизированных решетках с прозорами 8 мм.
Задержанные отбросы (0,5-3,0 м3/сут) вывозятся на специальный полигон.
Промытый сброженный осадок распределяется по радиальным илоуплотнителям гравитационного типа диаметром 33 м, по конструкции аналогичным отстойникам. Продолжительность отстаивания колеблется в пределах 15-30 час.
Уплотненный промытый сброженный осадок влажностью 95-96,5% направляется в отделение механического обезвоживания и на иловые площадки. Сливная вода - в голову сооружений.
Обезвоживание осадка осуществляется двумя способами- механическим на фильтр-прессах и сушкой в естественных условиях на иловых площадках.
Механическое обезвоживание осадка осуществляется на восьми фильтр-прессах. Предварительно осадок подвергается реагентному кондиционированию флокулянтами. Влажность обезвоженного осадка колеблется в пределах 69-72%. Цех механического обезвоживания осадка способен пропустить 55-60% образующегося на станции осадка. Остальной осадок распределяется по иловым площадкам, расположенным на территории Московской области. Иловые площадки относятся к каскадному типу с поверхностным отводом иловой воды. Сброс иловой воды осуществляется в городскую канализационную сеть. Общая площадь иловых площадок –380 га.
Система транспорта осадка и иловой воды протяженностью около 70 км включает в себя сеть илопроводов диаметром от 300 до 500 мм, 3 насосные станции по перекачке осадка и 5 насосных станций по перекачке осадка.
Дальнейшее развитие мощностей обезвоживания осадка Курьяновской станции будет осуществляться не на ее основной территории, а непосредственно у мест депонирования - на иловых площадках, расположенных в Подмосковье (Ванюшина, 2002).
Рис.7. Cхема сооружений Курьяновской станции аэрации (Курьяновская станция…, 2004).
9. Утилизация осадков сточных вод. Утилизация осадков сточных вод позволяет не только активно содействовать природоохранным целям, но также получить много ценных продуктов и материалов для народного хозяйства (рис.8):
в области сельского хозяйства:
использовать осадки как ценное удобрение;
превращать песчаные почвы с помощью осадков в плодородные участки (Губанов, 2004);
использовать активный ил как белково-витаминный корм для животных и птиц или получать полноценную кормовую смесь, состоящую из кормовых дрожжей и активного ила;
Активный ил характеризуется высокой кормовой ценностью. В активном иле содержится много белковых веществ (37—52% в пересчете на абсолютно сухое вещество), почти все жизненно важные аминокислоты (20—35%), микроэлементы и витамины группы В: тиамин (В1), рибофлавин (В2), пантотеновая кислота (В3), холин (В4), никотиновая кислота (В5), пиродоксин (В6), минозит (В8), цианкобаламин (В12). Из активного ила путем механической и термической переработки получают кормовой продукт «белвитамил» (сухой белково-витаминный ил), а также приготовляют питательные смеси из кормовых дрожжей с активным илом. Использование этих кормовых продуктов в рационе птиц, свиней, телят, пушных зверей и рыб дает значительный экономический эффект (Журавлева, 2002).
Вермикультура. В сутки образуется 17 м3 обезвоженного до влажности 86% стабилизированного осадка. В цехе по обезвоживанию и подготовке к утилизации весь осадок обрабатывается червями и из него получается 10 м3 биогумуса 500 кг биомассы червей. Биогумус используется в сельском хозяйстве, а биомасса червей после стерилизации предлагается для скармливания сельскохозяйственным животным.
В 2001 году на МУП «Водоканал» г. Череповец внедрена комплексная технология переработки осадков методом окислительно-гидролитической деструкции в щелочной среде при повышенной температуре и давлении. В процессе гидролиза органического вещества биогенных отходов происходит превращение их в гуминовые кислоты с образованием диоксида углерода, воды и растворимых в воде высокомолекулярных кислот, которые переходят в жидкую фазу (оксидат).
После упаривания и сушки получается конечный продукт – «Агрокор», предназначенный для применения в качестве активного стимулятора растений. Нерастворимая часть осадка, представляющая собой смесь различных гидроксидов и щелочных солей, может использоваться при производстве строительных материалов.
Таким образом, с применением данной технологии решается вопрос утилизации канализационных осадков с получением товарных продуктов.
в области промышленного производства:
утилизировать жировые вещества для получения технического жира и консистентных смазок;
использовать осадки сточных вод производственных предприятий в строительных и дорожных работах;
получать технический витамин В12 для комбикормовой промышленности;
получать белковые вещества и аминокислоты;
применяя сухую перегонку осадков, получать ценные химические продукты (Хансен, 2001).
Утилизация осадков сточных вод в качестве материала для изоляции ТБО.
Материалами для изоляции отходов в условиях полигона выступают природные грунты.
Природных грунтов на месте складирования ТБО недостаточно, особенно на полигонах, устраиваемых в отработанных карьерах, где уже имеется котлован, и грунт для пересыпки ТБО отсутствует. В этом случае его приходится доставлять из карьеров, расположенных на значительном удалении от полигона, тем самым, увеличивая транспортные расходы.
Заменителями дорогостоящих привозных грунтов могут выступать биотермически обработанные компосты на основе осадков сточных вод. На кафедре водоснабжения и водоотведения СамГАСА разработана технология утилизации осадков сточных вод по следующим направлениям:
производство изолирующего материала для засыпки уплотненных слоев ТБО;
использование в качестве азотсодержащей ферментообразующей затравки, вводимой вместе с ТБО и ускоряющей их разложение в толще полигона;
производство искусственных восстановителей почвенного покрова на полигоне (заменитель привозного чернозема) (Чертес, 2001).
Использование осадков сточных вод в производстве кирпича.
В производстве кирпича добавка ила должна быть ограничена 5-10% по сухому веществу, чтобы избежать больших колебаний в свойствах изделия. Обычно прочность уменьшается с увеличением содержания ила. Органическая часть будет выжжена в процессе производства кирпича, делая его более пористым. Этот эффект используется в производстве теплоизолирующих кирпичей, а также в производстве блоков для дорожного покрытия (Справочник по очистке…, 1994).
Использование осадков сточных вод в производстве цемента.
В производстве цемента количество добавляемого ила должно быть ограничено, чтобы избежать ухудшения его качества. Важным является достаточно низкое содержание фосфора, поскольку это влияет на прочность и время схватывания цемента. Использование осадка в производстве цемента было проверено в Дании. Цементный завод в Aalborq Portland начал промышленное производство цемента с добавлением высушенного ила (Справочник по современным технологиям…).
Использование осадков сточных вод в производстве керамзита.
Анализ сырьевой базы природных глинистых месторождений ряда регионов России показал существенное снижение, вплоть до истощения, запасов качественного сырья.
Разработана обжиговая технология, позволяющая использовать некондиционные мало- и среднепластичные глины, а также техногенное сырьё – запесоченную вскрышную глинистую породу совместно с многокомпонентными отходами станций аэрации. Эти отходы – осадки городских сточных вод и ранее не употреблявшиеся осадки поверхностных сточных вод, включающие коагулянты (флокулянты) и другие составляющие, осуществляют комплексное корректирование свойств пористых заполнителей, способствуя получению низкой насыпной плотности и улучшенных эксплуатационных характеристик керамзита.
Данные санитарно-гигиенического, радиационно-гигиенического и спектрального анализов подтвердили достигнутое при обжиге обезвреживание патогенной микрофлоры, перевод токсичных и особо токсичных соединений (в том числе тяжелых металлов: кадмия, цинка, никеля, меди, хрома) в стабильную, не выщелачиваемую, не оказывающую вредного воздействия на окружающую среду форму, т.е. достигнута экологическая чистота керамзита (Чертес, 2001).
Использование в качестве сырья для получения сорбента.
В этом случае органическая фракция подвергается пиролизу. Удельная поверхность получаемого из осадка сорбента на 30-40 % ниже, чем у промышленно выпускаемого активированного угля (Хансен, 2001).
в области использования газа метантенков:
получать тепловую, механическую и электрическую энергию;
использовать газ для бытовых нужд или превращать его в заменитель бензина;
получать химические продукты.
