Сточные воды, поступающие с предприятий или домов, подлежат очистке перед сбросом в грунт или водоемы. Обязательное условие – степень чистоты, составляющая 95-98%. В процессе обработки появляется осадок, который повторно используется или утилизируется. Способ утилизации осадков сточных вод определяется составом и источником.

Виды осадков сточных вод:

• отложения с поверхности решёток;
• отложения с песчаными элементами;
• тяжёлые формы отходов из первичных отстойников;
• компоненты со дна, полученные путем взаимодействия с коагулирующими веществами;
• активный ил, используемый для биохимической очистки воды в аэротенках;
• пленка биологического происхождения, располагающаяся на поверхности сточных вод в биофильтрах;
• смесь из активного ила и тяжёлых составляющих стоков.

Компоненты осадков сточных вод (ОСВ):

1. 80-85% – составляющие жирового, белкового и углеводного характера.
2. 60-80% – твердые органические вещества.
3. Остаточный объём – элементы лигнина и гумуса.

В зависимости от преобладающего компонента ОСВ различаются:

• минеральные;
• органические;
• смешанные.

Осадок, который состоит из сырых отложений, остающихся на дне очистных сооружений, содержит азот, калий фосфор. Микроэлементы часто применяются в сельском хозяйстве в качестве удобрений. Длительное нахождение подобных веществ приводит к загниванию, выделению биогазов. Также провоцируют парадоксальную реакцию, когда осадок вместо выпадения, всплывает на поверхность воды. Поэтому чистить контейнеры требуется регулярно.

Характеристики

Осадки, получаемые при очищении стоков, обладают определенными характеристиками:

Наибольший объем ОСВ (90-99%) – вода. Она делится на гигроскопическую, свободную и коллоидно-связанную.

Обработка и стабилизация осадочных отложений

Обработка включает несколько этапов:

• сгущение с удалением 60% влаги, уменьшением общего объема на 50%;
• уплотнение;
• стабилизация;
• кондиционирование.

Обработка преследует цель – удалить жидкость и получить шлам. Последний представлен мелкодисперсными частицами, переработанными загрязнителями.

Чтобы провести уплотнение используют следующие технологические подходы:

• вибрация;
• гравитация;
• флотация;
• фильтрование;
• комбинация нескольких методов.

Наиболее распространенным и простым способом уплотнения считается гравитационная методика. Предназначена для сжатия активного ила и осадков. Применяют отстойники вертикальной и радиальной ориентации. Продолжительность – от 5 до 24 часов. При необходимости ускорить процедуру используют:

• коагуляцию с хлорным железом;
• нагрев до 90 градусов;
• перемешивание с другими осадками.

Метод флотации основан на способности пузырьков воздуха поднимать на поверхность воды фрагменты осадка. Управление скоростью осуществляется путем изменения потока подачи воздуха.

После обработки начинается фаза стабилизации. Необходима для разделения сложных органических соединений на воду, метан и диоксид углерода. Проводят в анаэробных и аэробных условиях. Если используют аэробную стабилизацию, то степень распада невысокая, но ОСВ характеризуется стабильностью. Недостаток кислородной обработки – сохранение яиц гельминтов, что требует дополнительной дезинвазии сточных вод.

Технологии утилизации осадков сточных вод

Сегодня существует несколько методик утилизации – депонирование, сжигание, пиролиз, использование в виде удобрений. Каждый вариант обладает преимуществами и недостатками. Но все выполняют важную задачу – перерабатывают осадки. Некоторые способны давать сырье для вторичного использования.

С экологической точки зрения перспективными считаются подходы утилизации, позволяющие повторно применять полученные вещества.

Депонирование на иловых площадках

На иловых площадках сегодня утилизируется до 90% всех осадков. Недостаток методики – испарения, загрязняющие атмосферный воздух. Выделяющийся биогаз, превышает допустимые границы, ухудшает качество воздуха. Поэтому дополнительно требуется кондиционирование осадков, полученных из сточных вод. При попадании в грунт – зашлаковывают грунтовые воды и водоемы.

Утилизация в качестве удобрений

По классу опасности относятся к 4 группе, как наименее опасные. Поэтому их разрешается утилизировать в качестве удобрений сельскохозяйственных угодий.

Исключение – осадки, содержащие тяжелые металлы, токсичные вещества. Для контроля загрязнения создаются нормативные документы, в которых установлены допустимые границы концентрации опасных компонентов.

В странах Западной Европы фермы, специализирующиеся на выращивании экологически чистых растений, отказались от применения подобных удобрений на своих землях.

Сжигание осадков сточных вод

Метод утилизации путем сжигания осадков сточных вод реализуется следующим образом:

• активация факела из горячего песка;
• расположение над потоком воздуха;
• проведение жидкости с осадками через факел;
• сжигание с образованием газа;
• очищение газа.

Начало строительства заводов по утилизации, работающих по программе сжигания, датируется 1980 годом в США, Японии, странах Европы. Отрицательное влияние на окружающую среду приостановило дальнейшее использования данной методики уже в 1990 году.

В Европейских странах пользуется популярностью технологии утилизации осадков с получением сырья для вторичного использования. Также подобные способы сокращают эксплуатационные затраты.

Пиролиз

Пиролиз считается самым прогрессивным методом утилизации. В основе пиролиза – разложение органических компонентов под влиянием высоких температур (700 градусов) без участия кислорода (анаэробный способ).

Преимущество перед прямым сжиганием – исключение вредных веществ, попадающих в атмосферу вместе с газом. Причина данного явления заключается в технологии утилизации, ведь с помощью пиролиза обрабатываются исключительно органические компоненты.

Результат термического разложения:

• 55% горючего газа;
• 35% полукокса;
• 15% жидких органических элементов.

Органика улетает вместе с газом, полукокс подвергается дальнейшей обработке (газификация) с получением горючего газа. После газификации оксиды металлов остаются в форме очищенного шлака, доступного дальнейшему использованию.

Использование шлака

Полученный в результате утилизации шлак, успешно применяют в строительстве и ремонте дорог. Предложено несколько способов вторичного применения:

1. Если смешать шлак с цементом, подвергнуть вибропрессовке, то на выходе получается тротуарная плитка. Толщина каждой пластины составляет 10 см. Конфигурация и цвет вариабельны, меняются в зависимости от желания покупателя.
2. Также с помощью шлака заполняют отвалы, ремонтируют поврежденные участки дорожного полотна.

Утилизация сегодня выходит на новый уровень, когда стремятся найти способ максимально полной переработки ОСВ. Применения вторичного сырья – показатель здоровой страны, желающей сохранить экологию для себя и будущих поколений.

Состояние природной среды зависит от степени ее загрязненности деятельностью человека. Немалый вклад в это создают промышленные предприятия, а в особенности – их сточные воды.

Очистка промышленных сточных вод – это актуальная проблема, методы решения которой продолжают развиваться. Современные очистные сооружения во многом превосходят своих предшественников. Во многом это связано с ужесточением природоохранного законодательства. Нормативы загрязняющих веществ становятся все более строгими, а штрафы за их невыполнение – все более дорогими. Поэтому даже для небольших предприятий так важно позаботиться об очистке своего стока.

Получить консультацию по подбору системы очистки промышленных стоков и приобрести данное оборудование в г. Тюмень можно в компании «КВАНТА+».

Нормы состава промышленных стоков для сброса в канализацию

Промышленные стоки, отводимые в систему городской канализации, должны соответствовать нормативам местного оператора водоотведения (городского водоканала). Чаще всего такие требования устанавливаются в зависимости от состояния городских очистных сооружений. Они могут быть чувствительными к составу стока. Ведь на многих заводах сточные воды содержат вещества, способные вызвать коррозию или разрушение трубопроводов и оборудования.

Станция очистки сточных вод небольшого предприятия

Промышленные воды, которые сбрасываются в централизованную канализационную систему, не должны нарушать следующие требования:

• в воде не должно быть абразивных материалов, которые способны образовывать осадок в трубах и повреждать их;
• сточные воды не должны содержать веществ, агрессивных по отношению к материалам оборудования (сильные кислоты и щелочи);
• в стоках не должно быть взрывоопасных или радиоактивных веществ;
• температура воды не должна превышать 40 градусов по Цельсию;
• pH должно находиться в пределах от 6,5 до 8,5.

Требования ПДК к сбросу промышленных сточных вод

При сбросе сточных вод непосредственно в водный объект необходимо руководствоваться нормативом под номером ГН 2.1.5.1315-03. В нем определены предельно допустимые концентрации веществ, превышение которых нанесет непоправимый вред флоре и фауне водоема (а также приведет к проверкам и штрафам). Важнейшие из значений представлены в таблице.

Значения ПДК для сброса сточных вод в водоемы

Аграрно-промышленные и животноводческие комплексы чаще всего имеют превышения по фенолам и маслам, а автомобильные заводы – по металлам и нефтепродуктам.

Когда загрязнения промышленных вод превышают указанные значения, устанавливают сооружения очистки стоков.

Виды загрязнений промышленных сточных вод

Загрязнения промышленных вод различаются по агрегатному состоянию, по размеру, по химической инертности. Для того, чтобы наиболее правильно подобрать методику очистки промышленных вод, применяют следующую классификацию:

• грубодисперсные взвешенные примеси;
• эмульгированные примеси;
• мелкодисперсные частицы;
• эмульсии;
• металлы;
• органические вещества (органика);
• ПАВ и АПАВ.

Сброс загрязненных сточных вод в водоем

Виды сточных вод

По составу загрязнений сточные воды предприятий делятся на три группы:

1. Неорганические стоки;
2. Сточные воды с органикой;
3. Смесь из неорганических и органических загрязнений.

Первая группа включает в себя промышленные стоки заводов, производящих соду, сульфаты и азотные соединения, а также использующие в своей технологии металлы, щелочи и кислоты.

Ко второй группе относятся предприятия пищевой промышленности, органического синтеза и нефтеперерабатывающие заводы.

Третья группа – это гальваника и текстильное производство, где кислоты и щелочи сочетаются с металлами, органическими красителями или маслами.

Способы очистки стоков

Методы очистки промышленных сточных вод делятся на группы по принципу действия:

• механические методы;
• химические способы;
• физико-химические способы;
• биологические методы.

Механические способы очистки позволяют удалить из промышленных стоков крупные твердые частицы. Они позволяют очистить воду не менее чем от половины минеральных нерастворимых частиц.

Химические методы основываются на введении в поток реагентов, переводящих растворенные в промышленной воде вещества в нерастворимое состояние.

Физико-химические методы сочетают действие физических сил с химическими реакциями. Благодаря им выводятся остатки неорганических веществ, расщепляются органические загрязнения.

Биологическая очистка позволяет избавить сточную воду от органики и снизить значения БПК и ХПК.

Схема очистки сточных вод предприятия

Механические способы очистки

К механическим методам относятся отстаивание и фильтрация. Такое оборудование очень эффективно по отношению к взвеси. Механическая очистка чаще всего является первой ступенью очистки и дополняется сооружениями других видов.

Принципиальная схема радиального отстойника

Отстаивание происходит в песколовках и отстойниках. В этих сооружениях под действием силы гравитации крупные частицы оседают на дно и удаляются.

Важно следить, чтобы на этом этапе не происходило осаждение органики. Органические вещества в осадке песколовок и отстойников свидетельствуют о плохом качестве очистных сооружений и при дальнейшей переработке вызывают гниение.

При фильтрации вода проходит через сетку или пористую загрузку. Загрязнения задерживаются в порах или ячейках, а чистая вода поступает на следующее сооружение.

Химическая очистка стоков

Химическая очистка проводится с помощью емкостей-реакторов, где происходит смешение стока и реагента. Она основывается на следующих взаимодействиях:

• восстановительно-окислительных процессах;
• электролиз или термолиз;
• синтез и распад;
• образование нерастворимых соединений.

Методы очистки физико-химической природы

Наиболее востребованными видами являются коагуляция, флокуляция, флотация, сорбция и ионный обмен. Реже применяются экстракция и эвапорация.

Данные способы очистки промышленных стоков работают только при определенных условиях. Поэтому в схеме очистных сооружений оборудование этого вида очистки чаще всего стоит после механических и химических методов, когда в воде находится значительно меньше загрязнений.

Установка пенной флотации

Способы биологической очистки

Биологическая очистка заключается в поглощении микроорганизмами органических веществ. В специализированных емкостях, где вода находится длительное время, органика окисляется и минерализуется под действием аэробов, обитающих в объеме сооружения. Аэробы – это микроорганизмы, обитающие и хорошо себя чувствующие при поступлении кислорода воздуха.

Для биологических методов применяют аэротенки, окситенки, биофильтры. Эти сооружения различаются между собой видом микроорганизмов: биопленка в биофильтрах и активных ил в аэротенках и окситенках.

Чаще всего очистные сооружения выглядят как система герметичных резервуаров и трубопроводов, компактно расположенная на производственной площадке. Кроме самих сооружений проектируется подъездная дорога и сооружения обработки осадков и избыточных илов.

Проектирование сооружений очистки стоков проводится индивидуально для каждого предприятия в зависимости от объема стока и его загрязненности. Грамотно составленная схема очистки снижает концентрацию загрязнений в стоке до минимальных отметок.

Очистные сооружения крупного предприятия

Подведение итогов

Постоянное развитие сферы очистных сооружений позволяет с каждым годом улучшать показатели сбрасываемых сточных вод и извлекать из них ценные компоненты, дополнительно снижая стоимость их эксплуатации.

Благодаря этому предприятия избегают крупных штрафов и санкций, а также зарабатывают налоговые скидки из-за реализации природоохранных программ. Таким образом, качественная очистка промышленных стоков положительно влияет не только на окружающую среду, но и на бюджет предприятия.

Ежедневно в результате работы промышленных предприятий и жизнедеятельности людей образуются огромные объемы сточных вод. Современные технологии обработки предотвращают их отрицательное воздействие на экологию.

Как утилизируются сточные воды

Промышленные предприятия и городские канализационные системы ежедневно собирают значительные объемы жидких отходов. Высокое содержание токсических веществ в сточных водах создает угрозу для окружающей среды. Все компании в России обязаны организовывать переработку в промышленных предприятиях, а также продуктов жизнедеятельности человека.

Утилизация сточных вод – процесс сбора осадка и нейтрализации загрязняющих соединений с сопутствующим обеззараживанием жидких масс. В современной промышленности используются различные методы обработки:

• механические;
• химические;
• физико-химические;
• биологические.

Небольшие очистные устройства или крупные сооружения могут производить утилизацию на основании одного или нескольких указанных методов.

Переработка иловых осадков

Российские предприятия приобрели успешный опыт создания биогазовых электростанций. Такие объекты производят переработку собранных иловых осадков, содержащихся в сточных водах. В качестве продукта утилизации на станции получают природный газ, пригодный для дальнейшей выработки электроэнергии.

В Москве в период с 2009 до 2012 года построены крупные биогазовые станции мощностью по 10 МВт. В 2016 году подобный объект был построен на центральном водоканале города Иваново. Отлаженная переработка иловых осадков помогает добиться ряда целей:

• сокращение расходов на утилизацию остатков сточных вод;
• улучшение экологической ситуации в регионе;
• снижение расходов на транспортировку ила;
• создание надежных энергосберегающих систем.

Совершенствование перерабатывающих технологий сокращает время сбраживания иловой смеси и дает возможность отказаться от использования цеха обезвоживания при утилизации.

Монтаж очистных сооружений

Строительство крупных объектов или жилых комплексов осуществляет система отведения сточных вод. Создание очистных сооружений делает предприятие автономным, сокращает расходы на утилизацию отходов и снижает отрицательное влияние на окружающую среду.

Мощность и тип очищающей системы зависит от характера сточных вод и других собираемых отходов. Монтаж производится в несколько этапов:

1. Выбор места. Допускается установка на дистанции не менее метра от основания здания. Ввиду периодического сброса в ходе утилизации отходов, очищенной воды обустраиваются пути для ее сбора или отведения.
2. Земляные работы. Вырывается и обустраивается котлован, укладываются коммуникации для транспортировки стоков и продуктов переработки.
3. Монтаж очищающего оборудования. В котлован, соответствующий по размерам используемой техники, устанавливается очистная станция. Для обеспечения ее работоспособности подключаются подающие и отводящие магистрали, подается энергоснабжение, устанавливается дополнительное оборудование.

В ходе заключительных земляных работ автономная канализация заливается и обсыпается, после чего сооружение можно использовать по назначению.

Специфика работы большинства производственных объектов подразумевает утилизацию материалов различной степени опасности. Побочные продукты переработки могут содержать специфические вещества, для работы с которыми не приспособлены обычные очистные сооружения. Система переработки сточных вод на таких предприятиях может включать специфические подходы:

1. Гравитационное отсеивание. Тяжелые частицы под собственным весом оседают на дно резервуара и отсеиваются механически.
2. Химическая нейтрализация. Сточные воды подвергаются обработке нейтрализующими веществами. Содержащиеся в них специфические химические соединения вступают в контролируемую реакцию и становятся нетоксичными.
3. Биопереработка. Аэробные и микроаэрофильные микроорганизмы, для которых содержащиеся в отходах вещества служат продуктом питания. В результате их жизнедеятельности сложные химические соединения разбиваются на более простые и обезвреживаются.

Если промышленное предприятие сбрасывает большое количество отходов разных видов, применяются физико-химические методы. Они подразумевают утилизацию посредством электролиза, ионного обмена, флотации и прочих процессов для обезвреживания сточных вод.

Утилизация шлама

При бурении земли образуется большое количество специфических отходов. Буровой шлам – результат бурения в почве или твердых породах. Это масса твердых частиц, содержащая землю, глину, бетониты и воду. Утилизация шлама проводится путем помещения в подземные пласты или захоронения на территории полигонов. Различные методы обработки позволяют приспособить его для дальнейшего использования:

1. Термический. Путем обжига из шлама получают сырье для производства битума, не содержащего органических веществ.
2. Физический. При помощи центробежной силы или давления сыпучая смесь разбивается на фракции.
3. Химический. Чистая порода выделяется из шламовой массы растворителями и отвердителями.
4. Биологический. Применяются при захоронении, подразумевают применение микроорганизмов для постепенной переработки.
5. Физико-химический. Посредством специального оборудования и реагентов вредящие экологии компоненты удаляются из шлама.

Продукты бурения несут серьезную угрозу для экологии, поэтому порядок обращения с ними закреплен в положениях N 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления» и других нормативных актах. Каждое предприятие, работающее в горно-рудной сфере, обязано производить утилизацию шлама самостоятельно или путем обращения в специализированные организации.

Утилизация сточных вод необходима для предотвращения отрицательных воздействий на экологию. Для этого используют переработку осадков, очистные сооружения и системы.

Потребность населения, промышленных предприятий и сельского хозяйства в пресной воде растет из года в год. Ее дефицитом озабочены все страны мира, а проблема рационального использования водных запасов становится одной из приоритетных в решении государственных задач. Источниками наибольшего потребления воды являются нефтехимические, энергетические и целлюлозно-бумажные предприятия, металлургические заводы, отрасли животноводства. Использованная любым способом вода переходит в разряд сточных вод и вопрос об ее дальнейшем потреблении создает потребность в поиске новых видов ее очистки и повторного использования.

Существующие методы переработки стоков

Само понятие означает обработку различными способами уже побывавшей в употреблении воды для того, чтобы она стала вновь пригодной для использования. Процесс очистки, вне зависимости от метода, довольно сложное мероприятие, и подразумевает строжайшее соблюдение технологий. Его можно сравнить с работой обычного предприятия, так как есть сырье, с которым приходится осуществлять целый ряд действий – сточная вода, и готовый продукт, который является конечной целью этих действий – очищенная вода.

Из всех существующих методов переработки подходящий способ определяется в индивидуальном порядке для каждого вида стоков, и зависит от характера загрязнений и степени вредности примесей. Существуют следующие методы:

• механические;
• биологические;
• физико-химические;
• химические;
• комбинированные.

Технология механического способа переработки заключается в том, что путем отстаивания сырья и последующей фильтрации, из него выводится до 75% крупнодисперсных частиц, неподдающихся распаду. Эти показатели характерны для очистки вод бытового характера. Стоки, как продукт промышленного потребления, после применения механического способа очистки, лишается до 95% всех вредных примесей, попавших в нее в процессе использования. После отстаивания вода проходит через приспособления, улавливающие нерастворимые примеси, такие как сита, решетки, песколовки, навозоуловители, септики. Эти приспособления способны задержать грубодисперсные частицы, находящиеся непосредственно в теле воды. Те, которые по своим свойствам задерживаются на поверхности, удаляются нефтеловушками, отстойниками, бензо- и маслоуловителями.

Применение химического метода заключается в использовании реагентов. Они вступают с загрязнителями в реакцию, и в виде нерастворимых крупиц выводят их в остаток. Благодаря применению химического метода количество нерастворимых частиц уменьшается на 95%, а растворимых в процессе обработки – на 25%.

Физико-механический процесс очистки загрязненной воды по видам применения того или иного способа осуществляется по нескольким технологиям. Чаще других для растворения неорганических примесей, разрушения органических и плохо окисляемых веществ прибегают к использованию окисления, экстракции, коагуляции, сорбции. Широко применяется также использование электролиза и ультразвука.

Электролиз разрушает практически все вредоносные органические вещества, а из неорганических выводит кислоты, металлы и ряд других веществ, разрушающих . Этот метод наиболее эффективен для очистки промышленных вод на предприятиях, использующих свинец и руду, а также производящих лакокрасочную продукцию. Применение ультразвука, ионообменных смол, озона дают отличные результаты.

Биологический метод основан на применении закономерностей естественного процесса биохимического и физиологического самоочищения водоемов, и заключается в использовании ряда биологических устройств, таких как биофильтры, объемные аэротенки, биологические пруды. Последние – не что иное, как специфические водоемы, в которых сточные воды очищаются благодаря организмам, населяющим водоем. А биофильтры представляют собой крупнозернистый материал, покрытый тончайшей бактериальной пленкой, которая и создает реакцию биологического окисления, что приводит к уничтожению загрязняющих примесей.

Аэротенки – специализированные резервуары огромных размеров из железобетона, очищающей основой которых является активный ил, состоящий из микроскопических живых существ и бактерий. Всевозможные органические вещества, содержащиеся в сточных водах, под воздействием поступающего в железобетонное сооружение потока воздуха, создают для этих живых существ оптимальную среду активной деятельности, результатом которой является склеивание ряда бактерий в хлопья и выделение уникальных ферментов, минерализующих органические загрязнения. Хлопья, увеличиваясь в объемах, оседают, отделяясь от очищенной воды, которая затем поступает в другие резервуары. Оставшиеся в иловом слое сточных вод мельчайшие живые организмы, такие как коловратки, амебы, инфузории и некоторые другие, пожирают неслипающиеся бактерии, тем самым омолаживая бактериальный состав илового слоя.

Перед биологической обработкой в аэротенках сточные воды проходят механическую очистку, а после поступления воды, очищенной биологическим способом, в чистые резервуары, она подвергается процессу вывода болезнетворных бактерий путем хлорирования.

Переработка сточных вод биологическим способом дает отличные результаты для удаления вредоносных отходов, образованных в процессе производства нефтеперерабатывающих, целлюлозно-бумажных и других химических предприятий, а также для очистки коммунально-бытовых водных отходов.

Выбор технологии для переработки

В зависимости от количественного и качественного уровня загрязнения определяется выбор технологии ее очистки и дальнейшего применения. Степень загрязнения зависит от отрасли промышленности и тех технологических процессов, которые являются основой их производства. Наиболее опасными считаются те, которые отягощают воду неорганическими токсичными примесями и ядами.

Сегодня задача по очистке и переработке сточных вод, полученных в процессе производственной деятельности, ложится на плечи руководителей предприятий, а за качественным выполнением этой задачи следят государственные природоохранные службы. Несомненно, выбрать оптимальную технологическую схему довольно сложно.

Санитарные нормы отличаются высокими требованиями к качеству очищенной воды и разнятся в зависимости от того, как она в дальнейшем будет использоваться: сбрасываться в водоемы или повторно участвовать в производственном процессе того или иного предприятия. В любом случае в обязательном порядке необходимо соблюдать установленные нормативы по допустимости концентрации примесей в очищенных водах.

На видео наглядно показана схема переработки:

Крупнейшая экологическая проблема стран СНГ — загрязненность их территории отходами. Особую озабоченность вызывают отходы, образованные в процессе очистки городских сточных вод, — канализационные илы и осадки сточных вод (далее — ОСВ).

Основная специфика таких отходов — их двухкомпонентность: система состоит из органической и минеральной составляющей (80 и 20 % соответственно в свежих отходах и до 20 и 80 % в отходах после длительного хранения). Наличие в составе отходов тяжелых металлов обусловливает их IV класс опасности. Чаще всего такие виды отходов складируются под открытым небом и не подлежат дальнейшей переработке.

Например, в Украине к настоящему времени накоплено более 0,5 млрд т ОСВ, суммарная площадь для складирования которых составляет примерно 50 км 2 на пригородных и городских территориях .

Отсутствие в мировой практике действенных способов утилизации данного вида отходов и вызванное этим обострение экологической ситуации (загрязнение атмосферы и гидросферы, отторжение земельных площадей под полигоны для складирования ОСВ) свидетельствуют об актуальности нахождения новых подходов и технологий по вовлечению ОСВ в хозяйственный оборот.

В соответствии с Директивой Совета 86/278/ЕЕС от 12.06.1986 «О защите окружающей среды и в особенности почв при использовании в сельском хозяйстве осадков сточных вод» в странах Европейского союза в 2005 г. ОСВ были использованы следующим образом: 52 % — в сельском хозяйстве, 38 % — сожжены, 10 % — складированы .

Попытка России перенести зарубежный опыт сжигания ОСВ на отечественную почву (строительство мусоросжигательных заводов) оказалась неэффективной: объем твердой фазы снизился всего на 20 % при одновременном выбросе в атмосферный воздух большого количества газообразных токсичных веществ и продуктов сгорания. В связи с этим в России, как и во всех остальных странах СНГ, основным способом обращения с ОСВ остается их складирование .

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ

В процессе поиска альтернативных способов утилизации ОСВ путем проведения теоретических и экспериментальных исследований и опытно-промышленной апробации нами было доказано, что решение экологической проблемы — ликвидации накопленных объемов отходов — возможно путем их активного вовлечения в хозяйственный оборот в следующих отраслях:

• дорожное строительство (производство органо-минерального порошка взамен минерального порошка для асфальтобетона);
• строительство (производство утеплителя типа керамзит и керамического эффективного кирпича);
• аграрный сектор (производство высокогумусного органического удобрения) .

Экспериментальное внедрение результатов работ было осуществлено на ряде предприятий Украины:

• дорожное покрытие площадки хранения тяжелой техники МД ПМК-34 (г. Луганск, 2005 г.), участок объездной дороги вокруг Луганска (на пикетах ПК220-ПК221+50, 2009 г.), дорожное покрытие ул. Малютина в г. Антрацит (2011 г.);

КСТАТИ

Результаты наблюдений за состоянием и качеством дорожного покрытия свидетельствуют о его хороших эксплуатационных характеристиках, превышающих по ряду показателей традиционные аналоги.

• выпуск опытной партии эффективного облегченного керамического кирпича на Луганском кирпичном заводе № 33 (2005 г.);
• производство биогумуса на основе ОСВ на очистных сооружениях ООО «Лугансквода».

КОММЕНТАРИИ К НОВАЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОСВ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Анализируя накопленный нами опыт утилизации ОСВ в сфере дорожного строительства, мы можем выделить следующие положительные моменты :

• предлагаемый способ утилизации позволяет вовлекать крупнотоннажный отход в сферу крупнотоннажного промышленного производства;
• перевод ОСВ из категории отходов в категорию сырья обусловливает их потребительскую стоимость — отход приобретает определенную ценность;
• в экологическом плане отход IV класса опасности размещается в дорожном полотне, асфальтобетонное покрытие которого соответствует IV классу опасности;
• для производства 1 м 3 асфальтобетонной смеси можно утилизировать до 200 кг сухого ОСВ в качестве аналога минерального порошка с получением качественного материала, соответствующего нормативным требованиям к асфальтобетону;
• экономический эффект от принятого способа утилизации имеет место как в сфере дорожного строительства (снижение стоимости асфальтобетона), так и для предприятий Водоканала (предотвращение платежей за размещение отходов и др.);
• в рассматриваемом способе утилизации ОСВ согласуются технический, экологический и экономический аспекты.

Проблемные моменты связаны с необходимостью:

• кооперации и согласованности различных ведомств;
• широкого обсуждения и одобрения специалистами выбранного способа утилизации ОСВ;
• разработки и введения в действие национальных стандартов;
• внесения изменений в Закон Украины от 05.03.1998 № 187/98-ВР «Об отходах»;
• разработки технических условий на продукцию и проведения ее сертификации;
• внесения изменений в строительные нормы и правила;
• подготовки обращения в Кабинет Министров и Министерство охраны окружающей природной среды с просьбой о разработке действенных механизмов реализации проектов по утилизации отходов.

И напоследок еще один проблемный момент — в одиночку эту проблему не решить .

КАК УПРОСТИТЬ ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ МОМЕНТЫ

На пути широкого использования рассматриваемого метода утилизации ОСВ возникают организационные трудности: необходима кооперация различных ведомств с различным видением своих производственных задач — коммунального хозяйства (в данном случае Водоканала — собственника отходов) и дорожно-строительной организации. При этом у них неизбежно возникает ряд вопросов, в т.ч. экономических и правовых, наподобие «А надо ли это нам?», «Затратный это механизм или прибыльный?», «Кто должен нести риски и ответственность?»

К сожалению, нет единого понимания того, что общую экологическую проблему — утилизацию ОСВ (по сути отходов общества, накопленных коммунальными предприятиями) — можно решить с помощью коммунальных предприятий дорожно-строительной отрасли путем вовлечения таких отходов в ремонт и строительство коммунальных дорог. То есть весь процесс можно осуществить в пределах одного коммунального ведомства.

К СВЕДЕНИЮ

В чем видится интерес всех участников процесса?
1. Дорожно-строительная отрасль получает осадок в виде аналога минерального порошка (одного из компонентов асфальтобетона) по цене значительно ниже стоимости минерального порошка и производит качественное асфальтобетонное покрытие с меньшей стоимостью.
2. Предприятия по очистке канализационных стоков избавляются от накопленных отходов.
3. Общество получает качественные и более дешевые дорожные покрытия с одновременным улучшением экологической ситуации на территории его проживания.

Учитывая то, что при утилизации ОСВ решается важная экологическая проблема, имеющая государственное значение, в этом случае государство должно быть самым заинтересованным участником. Поэтому под эгидой государства необходимо разработать соответствующую нормативно-правовую базу, которая отвечала бы интересам всех участников процесса. Однако для этого потребуется определенный временной интервал, который в условиях бюрократической системы может быть довольно продолжительным. В то же время, как было сказано выше, проблема накопления осадков и возможность ее решения имеют непосредственное отношение к коммунальной отрасли, поэтому и решать ее надо здесь же, что резко сократит время на все согласования, а перечень необходимой документации сузит до ведомственных норм.

ВОДОКАНАЛ КАК ПРОИЗВОДИТЕЛЬ И ПОТРЕБИТЕЛЬ ОТХОДОВ

Всегда ли нужна кооперация предприятий? Рассмотрим вариант утилизации накопленных ОСВ непосредственно предприятиями Водоканала в своей производственной деятельности.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ

Предприятия Водоканала после проведения ремонтных работ на трубопроводных сетях обязаны восстанавливать поврежденное дорожное полотно, что выполняется далеко не всегда. Так, по результатам проведенной нами приблизительной среднегодовой оценки объемов таких работ на Луганщине, эти объемы составляют от 100 до 1000 м 2 площади покрытий в зависимости от населенного пункта. Учитывая, что в структуру крупных предприятий, таких как ООО «Лугансквода», входят десятки населенных пунктов, площадь восстанавливаемых покрытий может достигать десятков тысяч квадратных метров, для чего требуются уже сотни кубических метров асфальтобетона.

Необходимость избавления от отхода, свойства которого позволяют получать в результате его утилизации качественный асфальтобетон, и, главное, возможность его применения при ремонте нарушенных дорожных покрытий являются главными причинами возможного использования рассматриваемого метода утилизации ОСВ предприятиями Водоканала.

Отметим, что ОСВ очистных сооружений различных населенных пунктов аналогичны по своему положительному воздействию на асфальтобетон, несмотря на некоторые различия химического состава.

Например, асфальтобетон, модифицированный осадками г. Луганска (ООО «Лугансквода»), г. Черкассы (ПО «Азот») и «Киевводоканал», соответствует требованиям ДСТУ Б В.2.7-119-2003 «Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон дорожный и аэродромный. Технические условия» (далее — ДСТУ Б В.2.7-119-2003) (табл. 1).

Давайте порассуждаем. 1 м 3 асфальтобетона имеет среднюю массу 2,2 т. При введении 6-8 % осадка как заменителя минерального порошка в 1 м 3 асфальтобетона можно утилизировать 132-176 кг отхода. Примем среднюю величину 150 кг/м 3 . Так, при толщине слоя 3-5 см 1 м 3 асфальтобетона позволяет создать 20-30 м 2 дорожного покрытия.

Как известно, асфальтобетон состоит из щебня, песка, минерального порошка и битума. Водоканалы являются собственниками первых трех компонентов как искусственных техногенных месторождений: щебень — заменяемая загрузка биофильтров; песок и депонированный осадок — отходы песковых и иловых площадок (рис. 1). Для превращения этих отходов в асфальтобетон (полезная утилизация) нужен только один дополнительный компонент — дорожный битум, содержание которого составляет только 6-7 % от планируемого выпуска асфальтобетона.

Имеющиеся отходы (сырьевые ресурсы) и необходимость осуществления ремонтно-восстановительных работ с возможностью использования при этом указанных отходов являются основой для создания в структуре Водоканала специализированного предприятия или участка. Функциями такого подразделения будут являться:

• подготовка компонентов асфальтобетона из имеющихся отходов (стационарная);
• производство асфальтобетонной смеси (мобильная);
• укладка смеси в дорожное полотно и ее уплотнение (мобильная).

Суть технологии подготовки сырьевого компонента асфальтобетона — минерального (органо-минерального) порошка на основе ОСВ — отражена на рис. 2.

Как следует из рис. 2, исходное сырье (1) — осадок из отвалов влажностью до 50 % — предварительно просеивается через сито с размером ячеек 5 мм (2) для удаления постороннего мусора, растений и разрыхления комков. Просеянная масса просушивается (в естественных или искусственных условиях) (3) до влажности 10-15 % и подается на дополнительный просев через сито с ячейками 1,25 мм (5). При необходимости может быть выполнено дополнительное измельчение комков массы (4). Полученный порошкообразный продукт (микронаполнитель — аналог минерального порошка) упаковывается в мешки и складируется (6).

Аналогично производится подготовка щебня и песка (сушка и фракционирование). Переработка может быть осуществлена на специализированном участке, расположенном на территории очистной станции, с использованием подручного или специального оборудования.

Рассмотрим оборудование, которое можно использовать на этапе подготовки сырья.

Вибросита

Для просева ОСВ используются вибросита различных производителей. Так, вибросита могут обладать следующими характеристиками: «Регулируемая скорость вращения вибрационного привода позволяет менять амплитуду и частоту вибрации. Герметичное исполнение позволяет использовать вибросита без системы аспирации и с использованием инертных сред. Система распределения материала на входе в вибросита позволяет использовать 99 % просеивающей поверхности. Вибросита оборудованы системой разводки разделенных классов. Торцевая замена просеивающих поверхностей. Высокая надежность, простая настройка и регулировка. Быстрая и простая замена дек. До трех просеивающих поверхностей» .

Приведем основные характеристики вибросита ВС-3 (рис. 3):

• габариты — 1200×800×985 мм;
• установленная мощность — 0,5 кВт;
• напряжение питания — 380 В;
• вес — 165 кг;
• производительность — до 5 т/час;
• размер ячеек сит — любой по заказу;
• цена — от 800 долл.

Сушилки

Для просушивания сыпучего материала — почво-грунта (осадка) и песка — в ускоренном режиме (в отличие от естественной сушки) предлагается использовать барабанные сушилки СБ-0,5 (рис. 4), СБ-1,7 и т.п. Рассмотрим принцип действия таких сушилок и их характеристики (табл. 2) .

Через загрузочный бункер влажный материал подается в барабан и поступает на внутреннюю насадку, расположенную по всей длине барабана. Насадка обеспечивает равномерное распределение и хорошее перемешивание материала по сечению барабана, а также его тесный контакт с сушильным агентом при пересыпании. Непрерывно перемешиваясь, материал перемещается к выходу из барабана. Высушенный материал удаляется через разгрузочную камеру.

Комплект поставки: сушилка, вентилятор, пульт управления. В сушилках СБ-0,35 и СБ-0,5 электронагреватель встроен в конструкцию. Срок изготовления — 1,5-2,5 месяца. Стоимость таких сушилок — от 18,5 тыс. долл.

Влагомеры

Для осуществления контроля влажности материала можно использовать влагомеры различных типов, например ВСКМ-12У (рис. 5).

Приведем технические характеристики такого влагомера :

• диапазон измерения влажности — от сухого состояния до полного влагонасыщения (реальные диапазоны для конкретных материалов указаны в паспорте прибора);
• относительная погрешность измерения — ±7 % от измеряемой величины;
• глубина зоны контроля с поверхности — до 50 мм;
• градуировочные зависимости на все контролируемые прибором материалы хранятся в энергонезависимой памяти, рассчитанной на 30 материалов;
• выбранный тип материала и результаты измерения индицируются на двухстрочном дисплее непосредственно в единицах измерения влажности с дискретностью 0,1 %;
• продолжительность единичного измерения — не более 2 с;
• продолжительность удержания показаний — не менее 15 с;
• электропитание универсальное: автономное от встроенного аккумулятора и от сети ~220 В, 50 Гц через сетевой адаптер (он же — зарядный);
• размеры электронного блока — 80×145×35 мм; датчика — Æ100×50 мм;
• общая масса прибора — не более 500 г;
• полный срок службы — не менее 6 лет;
• цена — от 100 долл.

К СВЕДЕНИЮ

По нашим подсчетам, для организации стационарного пункта по подготовке наполнителей асфальтобетона потребуется оборудование на сумму 20-25 тыс. долл.

Изготовление асфальтобетона с наполнителем из ОСВ и его укладка

Рассмотрим оборудование, которое можно использовать непосредственно в процессе изготовления асфальтобетона с наполнителем из ОСВ и его укладки.

Малогабаритный асфальтобетонный завод

Для изготовления асфальтобетонных смесей из производственных отходов Водоканала и использования их в дорожном покрытии предлагается самый малый по мощности из возможных комплексов — мобильный асфальтобетонный завод (мини-АБЗ) (рис. 6). Достоинствами такого комплекса являются низкая цена, небольшие эксплуатационные и амортизационные расходы. Малые габариты установки позволяют обеспечить не только ее удобное хранение, но и энергоэффективный моментальный запуск и выпуск готового асфальтобетона. При этом производство асфальтобетона осуществляется на месте укладки, минуя стадию транспортировки, с использованием смеси высокой температуры, что обеспечивает высокую степень уплотнения материала и отличное качество асфальтобетонного покрытия.

Стоимость мини-АБЗ производительностью 3-5 т/час составляет 125-500 тыс. долл., а производительностью до 10 т/час — до 2 млн долл.

Приведем основные характеристики мини-АБЗ производительностью 3-5 т/час :

• температура на выходе — до 160 °С;
• мощность двигателя — 10 кВт;
• мощность генератора — 15 кВт;
• объем битумной емкости — 700 кг;
• объем топливного бака — 50 кг;
• мощность топливного насоса — 0,18 кВт;
• мощность битумного насоса — 3 кВт;
• мощность вытяжного вентилятора — 2,2 кВт;
• мощность двигателя скипового подъемника — 0,75 кВт;
• габариты — 4000×1800×2800 мм;
• вес — 3800 кг.

Дополнительно для осуществления полного цикла работ по производству и укладке асфальтобетона необходимо приобрести емкость для транспортировки горячего битума и мини-каток для укладки асфальта (рис. 7).

Дорожные катки вибрационные тандемные массой до 3,5 т имеют стоимость 11-16 тыс. долл.

Таким образом, весь комплекс оборудования, необходимого для подготовки материалов, производства и укладки асфальтобетона, может стоить около 1,5-2,5 млн долл.

ВЫВОДЫ

1. Применение предложенной технологической схемы позволит решить проблему утилизации отходов канализационных станций путем их вовлечения в хозяйственный оборот на местном уровне.

2. Реализация рассмотренного в статье способа утилизации ОСВ позволит вывести водоканалы в разряд малоотходных предприятий.

3. За счет использования ОСВ в производстве асфальтобетона может быть расширен перечень предоставляемых Водоканалом услуг (возможность ремонта внутриквартальных дорог и проездов).

Литература

1. Дрозд Г.Я. Утилизация минерализованных осадков сточных вод: проблемы и решения // Справочник эколога. 2014. № 4. С. 84-96.
2. Дрозд Г.Я. Проблемы в сфере обращения с депонированными осадками сточных вод и методы их решения // Водопостачання та водовідведення. 2014. № 2. С. 20-30.
3. Дрозд Г.Я. Новые технологии утилизации осадков — путь к малоотходным канализационным очистным сооружениям // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2014. № 3. С. 20-29.
4. Дрозд Г.Я., Бреус Р.В., Бизирка И.И. Депонированные осадки городских сточных вод. Концепция утилизации // Lambert Academic Publishing. 2013. 153 с.
5. Дрозд Г.Я. Предложения по вовлечению депонированных осадков сточных вод в хозяйственный оборот // Матер. Международного конгресса «ЭТЭВК-2009». Ялта, 2009. C. 230-242.
6. Бреус Р.В., Дрозд Г.Я. Спосіб утилізації осадів міських стічних вод: Патент на корисну модель № 26095. Україна. МПК СО2F1/52, CO2F1/56, CO4B 26/26 — № U200612901. Заявл. 06.12.2006. Опубл. 10.09.2007. Бюл. № 14.
7. Бреус Р.В., Дрозд Г.Я., Гусенцова Є.С. Асфальтобетонна суміш: Патент на корисну модель № 17974. Україна. МПК CO4B 26/26 — № U200604831. Заявл. 03.05.2006. Опубл. 16.10.2006. Бюл. № 10.

• Канализационные очистные сооружения: вопросы эксплуатации, экономики, реконструкции

• Постановление Правительства РФ от 05.01.2015 № 3 «О внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации в сфере водоотведения»: что нового?