Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,653

Утилизация осадка, основного отхода производства при очистке бытовых городских (3-й класс опасности) и животноводческих, в частности свиноводческих, сточных вод (2-й класс опасности), стала одним из главных экологических приоритетов во всем мире. В мегалополисах канализационные осадки, влажность которых достигает 99 %, сушат и сжигают в специальных энергоёмких печах (сушилках), затем депонируют; на некоторых очистных сооружениях канализационные осадки собирают и сбрасывают на полигоны твёрдых бытовых отходов. Что касается сточных вод свиноводческих комплексов, то они характеризуются крайне агрессивной высококонцентрированной средой, помимо аммонийного азота, в них присутствует большое количество патогенной микрофлоры, в том числе и яйца гельминтов.

Сточные воды свинокомплексов представляют сложную систему, компоненты которой находятся в грубодисперсном, коллоидном и растворённом состоянии. Известно, что ХПК сточных вод колеблется в пределах 7600-40000 мл O2/дм3, взвешенные вещества - 8000-39600 мг/дм3, аммонийный азот - 48-1430 мл/дм3, фосфаты 430-900 мл/дм3, мочевина 1500-7200 мл/дм3, яйца гельминтов - в пределах от 100 до 40000 экз./дм3. Гранулометрический состав сточных вод неоднороден и зависит от технологии их удаления и транспортировки, а также применяемых кормов.

Ввиду ужесточения требований к методам захоронения осадка на иловых площадках, для многих очистных сооружений остро встал вопрос поиска альтернативного метода утилизации осадка. Главная задача в этой области - подобрать экономически эффективную концепцию обработки осадка и наладить её целесообразное использование.

Перспективным и эффективным методом утилизации осадка сточных канализационных вод является использование его в качестве удобрений в сельском и лесном хозяйстве при рекультивации нарушенных земель, пашнях регулярного пользования. При внесении осадка необходимо учитывать содержание твёрдых частиц общего и аммонийного азота, фосфора, калия, кальция и органических загрязнителей. Наибольшая сбалансированность питательных элементов по азоту и фосфору достигается при внесении осадка в дозе 40 т/га один раз в 3 года. В этом случае содержание общего азота составляет 368 кг/га, а фосфора - 172 кг/га. Однако происходит недостаток по калию, его нужно дополнительно вносить [1].

В широком разрезе методы обработки осадков, образующихся в процессе биологической очистки сточных вод, подразделяются на две большие группы: анаэробное метановое сбраживание и аэробная минерализация. В первом методе важную роль играют анаэробные процессы, а во втором - кислород. В процессе биологической очистки образуется биоценоз, который получил название активного ила, а его прирост - избыточным активным илом.

По нашим представлениям качественный осадок характеризуется глубиной переработки (расщеплением) органических веществ; высокое содержание органики (≥ 40 %) переводит осадок в гелеобразное состояние и ухудшает качество осадка как удобрения. Аэробный ферментно-кавитационный метод очистки сточных канализационных вод и обработки осадка не имеет аналогов и обеспечивает высокое его качество. Это достигается за счёт кавитации низкой интенсивности (после насосов число кавитации Кб ≤ 0,05) и наличия оксиджетов с функциями эжекторов, которые засасывают воздух из атмосферы. Кавитация и микрофлора - при наличии кислорода - подавляют патогенную среду и перерабатывают органику, высвобождая ценные биогенные микрочастицы [2-4].

Для очистки агрессивных стоков свинокомплексов с последующей их утилизацией в качестве удобрения необходимо использование механических, физико-механических и биологических технологических решений, причем последние осуществляются как в аэробных условиях (аэротенки) с 2-х или 3-х ступенчатым окислением загрязнений, так и анаэробные и комбинированные - анаэробно-аэробные
методы.

На первой ступени обычно можно использовать сооружения, состоящие из приёмного резервуара, динамические фильтры, аэротенки продлённой аэрации, вторичные отстойники, термическая обработка осадка с последующим уплотнением. Существуют комбинированные анаэробно-аэробные технологии очистки свиноводческих стоков с доочисткой в биореакторах с ершовой загрузкой и схемы анаэробно-аэробной очистки с использованием ершей. При этом без доочистки концентрация азота не опускается ниже 250-400 мл/дм3, доочистка же требует высоких затрат, кроме того с одной стороны при этом удаляют соединения азота до концентрации, которые не всегда допустимы к сбросу в водоём, с другой - процессы нитриденитрификации безвозвратно удаляют азот в атмосферу, снижая агрономическую ценность таких вод.

Поэтому следует считать, что оптимальной может быть такая технология очистки сточных вод свиноводческих комплексов, которая наряду с достижением требуемой степени очистки воды позволила бы наиболее полно утилизировать в качестве удобрения содержащихся в сточных водах органических веществ и биогенных соединений.

Такая технологическая схема предусматривает очистку с использованием каустического магнезита и суперфосфата. Реагентная обработка с последующем отстаиванием в течение 1,5 часов обеспечивает снижение концентрации аммонийного азота в среднем на 75 %, БПК на 78 %, фосфатов на 40 %, остаточная концентрация взвешенных веществ не будет превышать 150 мг/дм3. Высокая степень удаления азота благотворно скажется на последующей биологической очистке. Осадок, полученный при использовании данной технологии, представляет собой комплексное органоминеральное удобрение, которое можно сразу использовать или, задействовав сушилку, получить сухой продукт [5].

Результаты исследования по внесению переработанного илового канализационного осадка в качестве удобрения, в сравнении с вариантом без внесения, позволили сделать следующие выводы:

  • внесение осадка на поверхность почвы создаёт защитный экран, который препятствует испарению продуктивной влаги и способствует её аккумуляции из воздуха;
  • применение осадка в зависимости от доз внесения увеличивает содержание органического вещества в почве от 3 до 27 %, NPK от 10 до 20 %;
  • действие осадка позволяет повысить урожайность картофеля до 40 %: увеличение сухого вещества и крахмала до 18 %, а его последействие - выход зерна сои до 30 %.

Список литературы

  1. Новиков А.Е. Экологически безопасные приёмы мелиорации почвы при возделывании пропашных культур / А.Е. Новиков, В.Г. Абезин // Известия Нижневолжского АУК: Наука и высшее профессиональное образование. - 2011. - № 4. - C. 236-243.
  2. Пындак В.И. Нетрадиционные комплексные удобрения для выращивания картофеля при капельном орошении / В.И. Пындак, Е.Ф. Помогаев, Ю.А. Степкина // Мелиорация и водное хозяйство. - 2010. - № 3. - С. 29-30.
  3. Пындак В.И. Нетрадиционные высокоэффективные удобрения, их действие и последействие при возделывании картофеля / В.И. Пындак, Е.Ф. Помогаев, Ю.А. Степкина // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2011. - № 2 (22). - С. 34-40.
  4. Пындак В.И. Технические решения экологических проблем на очистных сооружениях с получением высокоэффективных удобрений / В.И. Пындак, Е.Ф. Помогаев // Фундаментальные исследования. - 2011. - № 8. - С. 660-662.
  5. Очистка промышленных стоков. Очистка сточных вод свиноводческих комплексов [электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www/inecs.org/content/production/sosv/prom.