UniversityAgro.ru » Агрохимия » Осадки сточных вод

Осадки сточных вод

Применение осадков сточных вод

Рост городского населения, развитие промышленности сопровождаются увеличением объёмов сточных вод и их осадков. В индустриально развитых странах в среднем на одного жителя в год образуется 19-25 кг сухого осадка сточных вод. В Российской Федерации расчетный среднегодовой объем выхода сухого осадка оценивается в 2,5 млн т.

На очистных сооружениях городов и крупных населенных пунктов количество осадка составляет 0,5-1,0% от объема очищаемых сточных вод. Свежий осадок, получаемый после очистки в первичных отстойниках, имеет влажность 92-95%. Осадок подвергают обеззараживанию и обезвоживанию. В зависимости от технологии осадки сточных вод подвергают компостированию, сбраживанию или термической сушке.

При сбраживании осадков проводят обеззараживание в метантенках при температуре 56-58 °С, , куда подают осадок первичных отстойников и активный ил в соотношении 1:1. Сброженные осадки подсушивают на иловых площадках до влажности 60-80%.

В индустриально развитых странах до 32% осадков сточных вод применяется в качестве органического удобрения.

Таблица. Производство и использование осадков сточных вод (Ладонин В.Ф., Мерзлая Г.Е., Афанасьев Р.А. и др., 2002)

Страна
Численность населения, млн чел.
Производство сухого вещества в год, тыс. т
Утилизация, %
сельское хозяйство
сбрасывание в отвалы
сжигание
сброс в океан
специфическое использование
Швеция
8,3
210
60
30
-
-
10
Финляндия
4,8
130
40
45
-
-
15
Дания
5,1
130
45
45
10
-
15
Германия
59,7
1950
38
50
8
2
2
Франция
54,2
510
23
46
31
-
-
Бельгия
9,8
22
10
80
10
-
-
Люксембург
0,4
11
90
10
-
-
-
Нидерланды
1,4
201
53
32
3
13
2
Ирландия
3,5
197
4
51
-
45
-
Великобритания
56,1
1240
45
29
3
23
-
Швейцария
6,5
120
70
30
-
-
-
Италия
57,2
800
20
60
-
-
20
США
232,6
3200
25
*
*
*
*

*Данные отсутствуют.

В Российской Федерации на удобрение используется только 5-7% осадков сточных вод, что связано с недостаточным внедрением технологий по подготовке к применению в сельском хозяйстве.

Основной технологической стадией подготовки осадков к использованию является обеззараживание. В настоящее время на очистных сооружениях применяются методы химического, термического и биологического обеззараживания осадков сточных вод.

Химическое обеззараживание осадков заключается в обработке фунгицидами. Влажность продукта при этом составляет около 60%, что осложняет его разбрасывание по удобряемому участку. При термическом обеззараживании образуется высушенный осадок с влажностью менее 60%. Обеззараживание проходит при температуре 56-58° С.

В зависимости от технологии обработки, осадки для применения в качестве удобрения могут быть жидкие с влажностью 92-97%; подсушенные или обезвоженные с влажностью 60-80%; высушенные с влажностью 10-40%.

Оптимальный срок внесения удобрений на основе осадков сточных вод является осень под основную обработку, а также лето — при обработке паровых и рано освобождающихся полей севооборота. За осенний и весенний периоды происходит вымывание из корнеобитаемого слоя входящих в состав осадков растворимых соединений, прежде всего хлора. На слабо- и среднеокультуренных дерново-подзолистых почвах удобрения вносят в нормах 10-15 т/га по сухому веществу, на окультуренных дерново-подзолистых почвах супесчаных и чернозёмах — 5-10 т/га. Применение осадков совмещают с внесением минеральных удобрений.

Химический состав осадков сточных вод

Химический состав осадков сильно меняется, зависит от технологии производства и состава очищаемых сточных вод.

При термической сушке обезвоженные на центрифугах или виброфильтрах до влажности 80% осадки сушат при температуре 600-800 °С до влажности 40%.

В химический состав осадков сточных вод входит азот, фосфор и кальций, бедны калием. Количество органического вещества в сыром осадке составляет до 75% в расчете на сухое вещество, состоит в основном из протеинов, углеводов, жиров, лигнина и бактерий. В состав входят микроэлементы: марганец 500-2000 мг/кг сухого вещества, медь — 1000-5000 мг/кг сухого вещества и цинк — 1200-6000 мг/кг сухого вещества. Зольный состав специфичен и определяется составом промышленных вод.

Осадки содержат тяжелые металлы, нефтепродукты, моющие вещества и другие опасные соединения. Поэтому их применение требует постоянного контроля состава. Безопаснее применять осадки сточных вод на тяжелых, гумусированных почвах. На легких и малогумусированных почвах их применение сочетают с химической мелиорацией.

Таблица. Состав осадков сточных вод, % на сухое вещество

Осадок
Азот
P2O5
K2O
CaO
MgO
общий
подвижный
Из первичных отстойников
1,6-4,0
-
0,6-5,2
0,2-0,6
11,8-35,9
2,1-4,3
Сброженный
3,07 (1,7-6,0)
0,27
2,33 (0,9-6,6)
0,210 (0,2-0,5)
3,48 (12,5-15,6)
- (1,5-3,6)
Сброженный с активным илом
3,93 (2,4-6,5)
0,70
3,70 (2,3-8,0)
0,180 (0,3-0,4)
3,29 (8,9-16,7)
0,95 (1,4-11,4)
Термически высушенный
1,96 (1,0-3,0)
-
3,92 (2,0-6,0)
0,007 (0,5-1,0)
5,21 (13,0-40,0)
5,81 (4,0-10,0)

По содержанию тяжелых металлов большая часть осадков соответствует международным агроэкологическим требованиям.

Осадок, предназначенный для использования в качестве удобрения, должен содержать не менее 40% органического вещества, 1,6% — азота, 0,6% — фосфора (P2O5), 0,2% — калия (K2O), влажность — не более 82%.

Дозы осадков сточных вод с иловых площадок составляют от 20 до 50 т/га в зависимости от химического состава и содержания и опасных веществ, а также потребностей культур и окультуренности почв.

Осадки целесообразно применять для удобрения парков, лесопитомников, газонов и лубяных культур, для других культур — с разрешения органов санитарно-гигиенического контроля. Под овощные культуры осадки сточных вод не используют.

Таблица. Содержание тяжелых металлов в осадках сточных вод, мг/кг сухого вещества (Ладонин В.Ф., Мерзлая Г.Е., Афанасьев Р.А. и др., 2002)

Элемент
Москва
Санкт-Петербург
Щекино
Сочи
ПДК в странах Западной Европы
Директивы ЕЭС
Нормативы РФ по группам
I
II
Ag
4-86
-
-
-
10-100
-
10
20
Hg
0,2-11
-
-
-
6-10
16
7,5
15
Pb
20-325
100
27
300-900
750
250
500
Cb
8-175
60
0,9
6
8-15
20
15
30
Ni
32-880
220
10
< 100
26-500
300
200
400
Cr
265-4700
910
2
40-1000
750
500
1000
Mn
50-1860
305
810
500
-
-
-
Zn
560-7900
1450
51
1662
2000-10000
2500
1750
3500
Cu
69-1740
1250
3
381
300-3000
1000
750
1500

Компостирование осадков сточных вод

При компостировании свежие осадки подсушивают до влажности 50-55% и смешивают их с торфом в соотношении 3:1. Затем сгребают в штабеля, температура в них достигает 60 °С, что приводит к гибели неспоровых микроорганизмов, яиц и личинок гельминтов и мух.

При применение в качестве наполнителей твердых бытовых отходов и опилок соотношение наполнитель-осадок берется соответственно от 0,5:1 до 1-1,5:1 в летнее время и от 1:1 до 2-3:1 в зимнее. Для компостирования с осадком подходят все виды торфа. Компост с торфом готовят в любое время года. Соотношение осадка и торфа зависит от качества последнего и времени закладки компоста. В зимнее время для хорошего прогревания компоста относительное содержание торфа увеличивают до 2-1,5:1. При весенне-летнем приготовлении — соотношение 1,5-1:1. Качество компоста повышается при добавлении извести в расчете 15-20 кг/т компоста. Срок созревания составляет 1,5-2 месяца в летнее время и 3-4 месяца зимой. Конец компостирования определяют по отсутствию яиц гельминтов в образцах компостов, отобранных на глубине 0,5 м. При правильном приготовлении компосты без добавок минеральных удобрений при pH 6,7-7,0 в расчёте на сухое вещество содержат не менее 50% органического вещества, 1,8-2,0% — общего азота, 1,0-1,2% — общего фосфора и 0,2-0,5% калия.

Условием использования осадков сточных вод и компостов в качестве удобрения является соблюдение требований охраны окружающей среды. Их применяют на ровных участках, не подверженных водной эрозии, с уровнем грунтовых вод не выше 40 см от поверхности почвы. При внесении на мелиорированных площадях вдоль магистральных каналов оставляют защитные полосы шириной не менее 30 м.

[INSERT_ELEMENTOR id="4611"]

Литература

Агрохимия. Учебник/В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, Г.П. Гамзиков и др.; под ред. В.Г. Минеева. — М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.

Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.