УДК 628.345.1; 628.381.1; 628.385


ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ХІМІЧНОЇ ОБРОБКИ ОСАДІВ СТІЧНИХ ВОД З ОТРИМАННЯМ ОРГАНО-МІНЕРАЛЬНИХ ДОБРИВ І БІОГАЗУ


Волошин М.Д., Єлатонцев Д.О.,

Дніпродзержинський державний технічний університет,

м. Дніпродзержинськ, Україна


Основними продуктами біохімічних процесів, що відбуваються на очисних спорудах, є гази і зброджена рідка фаза – осади стічних вод (ОСВ). Якщо їх не використовувати, то вони забруднюватимуть навколишнє середовище (гази – повітря, а ОСВ – ґрунти, ґрунтові і підземні води в районі полігону захоронення відходів) [1].

Проблема утилізації осадів стічних вод (ОСВ) вважаться вельми актуальною перш за все тому, що запропоновані технології все ще залишаються дорогими, а дефіцит органо-мінеральних добрив і екологічно-чистого палива невпинно зростає. Головними напрямками утилізації ОСВ є одержання органо-мінеральних добрив та комбінування процесу одержання добрив з виробництвом енергії, виготовлення будівельних виробів тощо. Незалежно від напрямку утилізації ОСВ необхідно піддавати зневодненню і знезараженню. Якість ОСВ в значній мірі залежить не тільки від технології і обладнання очисних споруд, але від складу вихідних стічних вод, вмісту в них важких металів, поверхнево-активних речовин. Досвід свідчить про те, що в кожному конкретному місті, регіоні повинна бути власна технологія переробки і утилізації ОСВ, яка б забезпечувала найменші капітальні вкладення та експлуатаційні витрати. Отже, розробка енергозберігаючої та екологічно чистої технології одержання органо-мінеральних добрив є актуальним, важливим завданням, яке має велике економічне і екологічне значення [2].

Метанове «зброджування», або біометаногенез давно відомий процес перетворювання біомаси в джерело енергії без доступу повітря . Анаеробний біохімічний метод застосовують також для обробки осадів первинних відстійників і надлишкового активного мулу очисних споруд каналізації. Світовий досвід використання технології анаеробної переробки осадів стічних вод та інших органічних відходів для одержання біогазу з метою його подальшої утилізації свідчить про рентабельність та перспективність її впровадження. Розвиток біогазових технологій зробить значний внесок у забезпечення енергетичної незалежності держави, сформує альтернативний газо-паливний ресурс, забезпечить можливість покриття пікових навантажень в електромережі, а також сприятиме створенню нових робочих місць та розвитку місцевої економіки [3].

У роботі ставилось на меті дослідження процесу комплексної переробки суміші надлишкового активного мулу зі стічними водами після їх біологічної очистки в аеротенках і способів утилізації утворених при цьому ОСВ [4]. Досягти поставленої мети передбачалось шляхом обробки даних сумішей хімічними реагентами.

У ході досліджень було встановлено закономірності впливу дози коагулянтів на глибину вилучення забруднюючих речовин зі стічної води, зокрема фосфатів і зважених речовин [5]. Були випробувані найпоширеніші коагулянти, які застосовуються тепер у процесах обробки стічних вод: FeCl3, Fe2(SO4)3, FeSO4, AlCl3 і Al2(SO4)3. Як виявилось, найвищою ефективністю        з-поміж перерахованих реагентів володіє AlCl3, добавка якого у кількості 60 мг/дм3 і часі обробки води – 30 хвилин дозволяє знизити концентрацію зважених речовин до 9 мг/дм3, фосфатів – до 0,25 мг/дм3. Хлорид алюмінію допускається застосовувати як у вигляді порошку, так і у вигляді розчину невеликої концентрації (~10 %). Для проведення процесу слід застосувати типовий радіальний апарат з мішалкою

Авторами була поставлена задача удосконалити існуючу технологію очистки міських стічних вод шляхом комплексної утилізації ОСВ з отриманням добрива і біогазу на прикладі очисних споруд                                                   м. Дніпродзержинська. Запропоноване удосконалення схеми очистки міських стічних вод представлене на рисунку 1.

Рис. 1 – Технологічна схема одержання добрива з активного мулу з добавкою органічних відходів: 1,4,8 – насоси; 2 – радіальний відстійник;            

3 – реактор з мішалкою; 5 – двигун на біогазі з генератором електричної енергії; 6 – центрифуга; 7 – метантенк; 9 – вакууматор активного мулу

Суміш з вторинних відстійників подається у вакууматор, з якого ущільнений зневоднений мул відводиться до метантенку, а вода прямує у апарат, в який подається коагулянт. В метантенк подаються також органічні відходи (наприклад, курячий послід, свинячий гній, тощо) для інтенсифікації процесу газовиділення. Виділені при біометаногенезі гази можна перетворити на електроенергію на міні-ТЕС оснащених двигунами на біогазі. Зброджена суміш з метантенку подається на центрифугу, де від твердої фази відділяється залишкова волога. Зневоднений залтшок через високий вміст поживних речовин, які корисні рослинам (N P K S Ca), доцільно використовувати як екологічно чисте добриво. Після реагентної обробки освітлена вода з низьким вмістом фосфатів подається у приймальну камеру, де усереднюється та розбавляється з міськими стічними водами з високим вмістом фосфатів, тим самим знижується навантаження на мікроорганізми активного мулу. Дана схема дозволяє отримувати органо-мінеральне добриво з добавкою органічних відходів та перетворювати виділені при анаеробному збродженні сумішей активного мулу гази на електроенергію.

Можна помітити, що запропонована технологічна схема є замкненою, а єдиними відходами, які будуть накопичуватись у разі її застосування – осад, який утворюватиметься при коагуляції. Для накопичення і захоронення осаду передбачені мулові майданчики, які за попередніми оцінками, будуть наповнюватись на протязі десятків років.


Список літератури:

1. Волошин М.Д., Полянчиков О.І., Плахотнік О.М. Оцінка впливу міських очисних споруд на довкілля // Вісник харківського інституту соціального прогресу. Матеріали ІІІ міжнародної науково-практичної конференції «Екологічна і техногенна безпека». Вип.1 (6) – 2004. –– с. 11–16.

2. Плахотнік О.М., Волошин М.Д., Журавльова А.В. Дослідження осадів стічних вод з метою отримання органо-мінеральних добрив // Вопросы химии и хим. технологии. – 2004. – №2 – с. 210–213.

3. Козловская С.Б., Сорокина Е.Б. Энергосберегающая технология утилизации био-газа метантенков на городских очистных сооружениях канализации // Вестник Одесской гос. академии строительства и архитектуры. Вып.19. – Одесса: ОДАБА, 2005. – С.14–18.

4. Пат. 64092 A C05F 9/02 (2006.01) C02F 11/04 (2006.01) Спосіб виробництва біогазу і проміжного продукту для отримання екологічно чистого добрива та установка для його здійснення / Каверін О.А.; власник Каверін О.А. – 2002119532, Заявл. 29.11.2002; Опубл. 16.02.2004, бюл. № 2.

5. Іванченко А.В., Єлатонцев Д.О. Інтенсифікація процесу реагентної очистки стічних вод від фосфатів // Матеріали міжнародного наукового симпозіуму «Неділя еколога–2015». Вип.1 – 2015. –– с. 92–93.