Очистка и нейтрализация осадков очистных сооружений является актуальной экологической проблемой для всего СНГ. В течение длительного периода наши отстойники чистились нерегулярно, скопились горы ила, которые никто не убирал. А если это и было сделано, то сделано спонтанно и бессистемно.
Наличие этих отходов на открытом воздухе наносит вред окружающей среде и здоровью людей, ухудшает эпидемиологическую ситуацию.
В настоящее время цель состоит в том, чтобы минимизировать количество отходов за счет надлежащего распределения, дальнейшего использования или эффективной утилизации.
Одним из примеров является переработка муниципальных свалок и хранилищ, содержащих остатки очищенных сточных вод.
В результате этой операции не только осуществляются природоохранные мероприятия, но и можно получить прибыль от ненужной рассеянной биомассы.
Кроме того, заброшенные участки земли расчищаются и превращаются в плавучий объект.
Показателен опыт столицы, где была реализована программа, позволившая в течение пяти лет завершить утилизацию шламоочистки Курьяновской аэродрома на 800 га. Вывезено 15 миллионов кубометров мусора и построен микрорайон Мариинский парк жилой площадью 3,5 миллиона квадратных метров.
В Германии известен метод сжигания шламов для получения синтетического топлива. Таким образом, при сжигании 350 000 тонн шлама получается объем топлива, соответствующий 700 000 баррелям нефти и 175 000 тонн угля.
Это то, чего можно добиться буквально с нуля, если подойти к проблеме внимательно!
Методы утилизации осадка очистных сооружений
На протяжении всей истории индустрии санитарии общество пробовало множество способов повлиять на отходы, чтобы защитить себя от их негативного воздействия. От самого простого до высокотехнологичного и многоступенчатого.
В прошлом веке у эмшеров было преимущественно распространено анаэробное пищеварение. В этих резервуарах сточные воды очищались, а образующийся осадок подвергался ферментации. В их верхнем слое происходило осаждение, а внизу — брожение.
Затем были изобретены котлы, в которых осадок после химической реакции обезвоживался, а затем сушился в естественных условиях на отдельных иловых пластах. Со временем мегаполисам по понятным причинам пришлось от них отказаться.
Вместо этого появилось оборудование, принудительно обезвоживающее обработанный реагентами осадок и пропускающее его через вакуум-фильтр. Однако у него были серьезные недостатки: малая мощность, малый КПД, значительный расход реагентов, громоздкость, низкая экологичность – и сегодня подобные схемы уходят в прошлое.
Стало актуальным оборудование для обезвоживания осадка в камерных, ленточных и рамных фильтр-прессах, шнековых обезвоживателях и отстойниках. Его кондиционирование осуществляется с помощью органических флокулянтов.
Пиролиз обезвоженного осадка
Этот метод является инновационным в сфере обращения с отходами. Он считается наиболее прогрессивным и перспективным по сравнению со сжиганием.
Смысл пиролиза – расщепление органических веществ в условиях высоких температур в бескислородной среде. В состав готового продукта входят безопасная смола и эколат, который служит исходным материалом, например, для производства керамзита или бетона.
Разработки в этом направлении имеются в достаточном количестве как в России, так и за рубежом. Эксперты отмечают до 50 различных моделей пиролизных установок. Их технические характеристики зависят от состояния сырья, рабочей температуры и функций устройства.
Однако ряд преимуществ затмевается основным недостатком пиролиза осадка. Для достижения расчетной температуры требуется внушительное количество топлива. Специалисты нашли выход из ситуации, создав взрывную камеру, которая позволила повысить температуру технологического процесса на порядок – до 5000 °С. Среди преимуществ взрывной камеры – любая влажность сырья, простая конструкция, максимальная производительность сгорания и отсутствие пыли в остаточном газе.
К недостаткам можно отнести тщательный расчет его рабочей конструкции. Параметры камеры должны соответствовать типу взрывчатых материалов, которые планируется использовать. Это объясняется влиянием больших механических сил, наблюдаемых в момент взрыва. Динамический удар имеет свойство разрушать установку, поэтому она должна быть прочной. Хотя это условие нельзя назвать существенным недостатком.
Сама переработка выглядит так. Илистые отложения перемещаются внутри камеры и происходит взрыв. Полученную газовоздушную смесь фильтруют и удаляют из емкости, осадок собирают и отправляют на дальнейшее хранение.
Освободившаяся энергия забирается и идет (в качестве альтернативы) на отопление жилого сектора. Жидкий остаток подвергается окончательной утилизации, а отработанный газ после очистки выбрасывается в атмосферу.
После упомянутого научно-практического прорыва пиролиз становится выгодным методом наиболее рациональной утилизации осадков. Его главное преимущество в том, что с продуктом переработки легко обращаться, а при сгорании осадка выделяющееся тепло используется для образования пара, который тут же используется. В процессе переработки осадков в углеводороды возникают затраты на хранение.
Добавка осадка в качестве компонента сырьевой смеси в цементной индустрии
Научные эксперименты указывают на вероятность использования специально приготовленного шлама в производстве цемента.
Шлам после очистки жидких отходов промышленного цинкования добавляют в исходный материал в качестве пластификатора. Высушенный осадок сточных вод, обладающий высокой теплотворной способностью, можно использовать в качестве топлива для производства строительных смесей.
На подмосковных цементных заводах эта идея реализована в виде пилотных проектов.
Микробиологическое окисление
Ученые нашли альтернативные способы извлечения белка из биологических отходов.
Этот белок содержит аминокислоты, микроэлементы и витамины группы В.
Этот процесс обеспечивают колонии бактерий-окислителей, обитающие на станции биологической очистки, а источником является активный ил.
Почему он активен? Потому что содержащиеся в нем микроорганизмы участвуют в очистке сточных вод на клеточном уровне.
Принцип прост: микрофлора питается растворенной органикой, выполняет роль няни. Сложный биохимический процесс протекает в двух плоскостях: окисление с распадом на углекислый газ и воду, клеточный синтез (воспроизведение).
Расчет осадка на биологическую очистку составляет примерно 1% от общего объема сточных вод.
Термический метод утилизации осадка
Для обеззараживания осадка применяют термическую сушку. Эта установка работает по «продвинутому» принципу, при котором осадок обеззараживается, стабилизируется его качество и оптимизируется выход воды. Кроме того, термический метод позволяет полностью исключить использование реагентов.
В случае средств для термической обработки осадков с влажностью ок. 80% наиболее подходящими считаются сушильные установки постоянного тока. Их ценят за то, что они выдерживают хороший начальный уровень влажности, не превышающий 40-50%. Прямоточная установка также способна совмещать самоосушку, обеззараживание осадка и подачу его сжатым воздухом в места хранения.
Производство биопочв
Масса активного ила, содержащего сложные микроэлементы, а также соединения азота и особенно фосфора, постоянно накапливается, поэтому люди вынуждены принимать дополнительные меры по его очистке.
В этом аспекте интересна технология получения грунта (конечно, по содержанию питательных веществ это вещество уступает сапропелю и перегною, но все же…).
Этот метод применяется для обезвоживания избыточного активного ила с помощью барабанных вакуум-фильтров и центрифуг с дополнительной сушкой при параллельной грануляции.
В этом случае получают готовую пеллетную продукцию, из которой изготавливают устойчивое к разложению, легко хранящееся и транспортабельное органоминеральное удобрение, практичное в использовании по назначению. Технология позволяет одновременно утилизировать ил, производить полезный сельскохозяйственный материал и даже зарабатывать на этом деньги!
Единственное условие – строгий контроль за состоянием готового продукта, который не должен содержать тяжелых металлов, химикатов и яиц паразитов. Если это невозможно, следует выбрать другой метод утилизации, например сжигание.
Заключение
Описанные выше методы появились, что называется, не от хорошей жизни, а из-за периодически обнаруживаемых «свежих» токсинов и токсичных образований. Их часто трудно распознать, а также сложно проанализировать и устранить. Попадая в водную среду после традиционных очистных операций, которые им не препятствуют, они становятся опасным замаскированным источником загрязнения.
Но больше всего городские сточные воды содержат болезнетворную микрофлору и продукты гниения. Бороться с ними непросто, а нейтрализовать их со стопроцентной эффективностью допотопными методами совершенно нереально. Поэтому, улучшая собственную жизнедеятельность, мы стремимся адекватно развивать перерабатывающую отрасль, поглощающую канализационные отходы. В противном случае нас поглотит канализация.
Посмотрите видео, как происходит биологическая очистка сточных вод:
