VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

В нашей стране образуется ежегодно более млн.т. осадков сточных вод очистных сооружений. Большие объемы образующихся и накапливающихся осадков создают серьезную экологическую проблему для окружающей среды. Для складирования и хранения их в течение продолжительного времени необходимы специально оборудованные территории, что требует значительных денежных затрат. В связи с этим определенный интерес как с экологической, так и экономической точки зрения представляет не хранение этих отходов, а их утилизация с получением ряда ценных товарных продуктов.

Как известно первичной стадией обработки осадков сточных вод является обезвоживание путем применения методов уплотнения. К наиболее часто используемым методам для уплотнения осадков относятся гравитационный и флотационный методы. Гравитационное уплотнение проводится в отстойниках-уплотнителях, а флотационное - в установках напорной флотации. Уплотнение также можно осуществить в циклонах и центрифугах с применением центробежных сил. Кроме этих методов существует также метод вибрационного уплотнения. При этом методе осадки сточных вод фильтруются через фильтрующие перегородки или в осадок погружаются вибраторы.

После уплотнения с целью разрушения биологически разлагаемой части органического вещества осадки подвергаются стабилизации. Стабилизация необходима для предотвращения загнивания осадков при хранении. Она осуществляется в аэробных или в анаэробных условиях. Процесс аэробной стабилизации проводят в аэротенках, а анаэробная стабилизация осуществляется в метантенках. При сбраживании осадков сточных вод в метантенках выделяется большое количество газа, состоящего из метана (2/3 от общего объема газа) и диоксида углерода. Выделяемый метан можно использовать для подогрева метантенков (при этом ускоряется процесс сбраживания), для подогрева воды или пара и т. п.

После стабилизации некоторые обезвоженные неутилизируемые осадки направляются на ликвидацию. Одним из наиболее распространенных методов ликвидации является метод сжигания в циклонных печах или печах кипящего слоя. Выделяемое тепло используется для технологических либо для отопительных целей.

Данные отходы, содержащие значительные количества органического вещества, азота, фосфора, калия и других питательных элементов являются ценной основой для получения удобрений. Однако осадки сточных вод непосредственно не могут быть использованы в качестве удобрений, так как по многим параметрам не соответствуют санитарно-гигиеническим нормам. Одним из ограничений является содержание патогенной микрофлоры, тяжелых металлов и других токсичных веществ.

Нами показана возможность рациональной утилизации осадков сточных вод с помощью калифорнийских червей. При этом продуктом процесса утилизации является вермикомпост. Его можно использовать в сельском хозяйстве для повышения плодородия деградированных, малопродуктивных почв. Согласно проведенным расчетам можно съэкономить в общей сложности на 2-4% азотные, на 8-10% фосфорные и не менее 2% калийные удобрения.

Как показали результаты микрополевых исследований, проводимых на опытном участке ботанического сада нашего университета, при внесении вермикомпоста улучшаются питательные, физико-механические и гидроаккумуляционные свойства почв.

Черви, поглощая осадки сточных вод или субстраты на их основе, выделяют вместе с копролитами большое количество собственной микрофлоры, ферментов и других биологически активных веществ, которые обладают антисептическими свойствами. Они препятствуют развитию патогенной микрофлоры, выделению зловонных газов и обеззараживают ил.

Черви способны накапливать в своем теле тяжелые металлы и переводить их в связанные формы, недоступные для растений, что позволяет расширить спектр применения конечного продукта переработки – вермикомпоста (биогумуса). Обладая высокой адсорбционной способностью, вермикомпост эффективно тормозит процесс транслокации тяжелых металлов в растения. Это позволяет получить экологически чистые сельскохозяйственные продукции. Кроме того можно отметить, что вермикультивирование позволяетсделать производственный цикл очистки сточных вод замкнутым, практически безотходным, экологически чистым.

Ниже в таблице 1 представлены результаты анализа химического состава использованного исходного донного осадка очистки сточных вод сернокислотного производства ТОО «СКЗ-U» до переработки червями и полученного биотехнологическим методом вермикомпоста.

Таблица 1 – Основной состав донного осадка и вермикомпоста (%)

Результаты экспериментальных исследований показали, что внесение донного осадка сточных вод, а также вермикомпоста, полученного нами с помощью калифорнийских червей, увеличивает не только емкость обмена почв, но и прочно связывают катионы и анионы, повышают буферную способность почв. Органические гуминоподобные полимерные вещества, входящие в состав вермикомпоста, содержат в достаточно большом количестве карбоксильные, фенольные и другие функциональные группы, этим и можно объяснить связывание загрязняющих веществ в малоподвижные комплексы.

В таблице 2 представлены экспериментальные данные, характеризующие урожайность сельскохозяйственных культур, выращенных в сероземных почвах при внесении в нее необработанного донного осадка и продукта его утилизации – вермикомпоста.

Таблица 2 – Зависимость урожайности некоторых культур от вносимых количеств донного осадка или вермикомпоста в почву, ц/га

Как свидетельствуют полученные данные вермикомпост на основе осадков сточных вод оказывает значительное влияние на урожайность сельскохозяйственных растений. Установленное в ходе экспериментальных исследований увеличение урожайности и улучшение вкусовых качеств данных культур, видимо, связано как обогащением почвы гумусом и другими питательными элементами, а также улучшением структуры почвы, позволяющей создать благоприятные условия для оптимальной аэрации и влагоемкости.

Таким образом в данной работе сконцентрировано внимание на одном из способов утилизации отходов, образуемых в процессе очистки сточных вод. Утилизацию можно осуществить и другими методами. Разработка различных технологий утилизация отходов сточных вод создаст неограниченные возможности для их превращения в полезное сырье, на основе которого можно организовать производство разнообразных ценных товарных продуктов.