Можливі напрямки утилізації осадів стічних вод

Упродовж останніх десятиліть катастрофічно зростають маштаби утворення та накопичення різноманітних відходів, що призводить до відчуження нових територій та забруднення довкілля. Одним з таких стрімко зростаючих за кількістю відходів є осади стічних вод (ОСВ), що утворюються на очисних станціях населених пунктів. В необробленому вигляді ОСВ протягом десятків років зливалися на переобтяжені мулові площадки, у відвали, водосховища, кар’єри, що призвело до порушення екологічної безпеки й умов життя населення. Тільки на території України кількість накопиченого осаду перевищує 5 млн. т, до яких щороку додається ще 3 млн. т нових осадів. Тому назріла нагальна потреба у модернізації наявних способів обробки осадів та пошуку і розробці нових технологій їх утилізації.

Осади виділяються в результаті очищення побутових, сільськогосподарських і промислових стічних вод. До осадів відносяться всі домішки (нерозчинені і розчинені), затримані головним чином первинними і вторинними відстійниками, флотаційними, фільтраційними та іншим обладнанням після механічного, біологічного і фізико-хімічного очищення. Осади побутових стічних вод у порівнянні з виробничими по складу більш однорідні.

Таблиця 1 – Класифікація осадів стічних вод

Усі домішки в осадах стічних вод діляться на органічні і мінеральні. Основним хімічним елементом органічних речовин є вуглець; у них є також фосфор, сірка, водень. У деяких домішках утримується багато бактеріальних включень (бактерії, дріжджові і цвілеві гриби) і планктон. Мінеральні домішки містять у собі частки ґрунту, шлаків, руди, металів, масла та інших речовини. У нерозчинених домішках побутових стічних вод органічні речовини становлять 75-80 %, а мінеральні – 25-20 %. Основні властивості осадів (форми зв’язку води, питомий опір, пластичність, в’язкість, а також хімічні та фізико-механічні особливості) багато в чому залежать від вологості, яка у вихідних осадах зазвичай знаходиться в межах 99,7-90 %.

Рис. 1. Можливі напрямки утилізації осадів стічних вод

Залежно від способу очищення, а також від фазово-дисперсного стану домішок розрізняють осади первинні і вторинні. До первинних осадів відносяться грубодисперсні домішки I групи, які перебувають у твердій фазі і виділені з води методами механічного очищення (седиментація, фільтрація, флотація, осадження у відцентровому полі). Розмір часток цих домішок більше 10-5 см. До вторинних осадів відносяться домішки II, III і IV груп, що перебувають у воді у вигляді колоїдів, молекул, іонів, які можуть бути переведені у тверду фазу і вилучені зі стічної води лише в результаті біологічного і фізико-хімічного очищення. Розмір цих домішок 10-5-10-7 см. Вторинні осади поділяються на домішки колоїдної і молекулярної дисперсності II і III груп, виділені зі стічної води у тверду фазу в результаті біологічного очищення, – активний мул, біоплівка (розміри часток цих домішок 10-5-10-6 см) і на домішки молекулярної та іонної дисперсності III і IV груп, виділені з води у тверду фазу в результаті фізико-хімічного очищення, – шлами (розміри часток цих домішок 10-6-10-7 см). Класифікація ОСВ з урахуванням способів їх виділення і обробки подана в таблиці 1. В осадах, як і в стічній воді, можна знайти всі основні форми бактерій: паличкоподібні (циліндричні), до яких відносяться бацили, диплобацили і диплобактерії; кулясті (еліпсоїдні), до яких відносяться всі шість видів коків; звиті, які підрозділяються на спірохети, спірили і вібріони. Бактеріальна заселеність осадів величезна. Наприклад, в 1 см3 сирого первинного осаду вологістю 94,3 % утримується близько 42 млн. бактерій по «прямому рахункові», а в 1 г сухої речовини – від 740 тис. до 1 млн. Якщо прийняти в середньому діаметр бактеріальної клітини рівним 0,001 мм, то сумарний об’єм 100 млн. бактерій, що втримуються, наприклад, в 1 см3 осаду, складе близько 0,4 см3 з масою приблизно 400 мг. При вмісті води в бактеріях, рівному 80–85 %, суха речовина складе 60–80 мг/см3 осаду.
Хімічний склад. Знання хімічного складу осадів необхідно для визначення найбільш раціональних шляхів їх використання і обробки. У таблиці 2 поданий загальний хімічний склад осадів міських стічних вод. В останній графі таблиці 2 зазначені невраховані аналізом сполуки. До них у сирих осадах відносяться головним чином білкові речовини, а в зброджених – гумінові сполуки, що підвищують цінність осаду як добрива [1]. В умовах масового будівництва і розширення існуючих споруд  для  очищення міських і виробничих стічних вод складною проблемою є обробка і використання осадів, що утворюються. Об’єми осаду великі і становлять близько 1...2 % від витрат очищуваних стічних вод. Ці осади, як правило, належать до тих суспензій колоїдного типу, що важко фільтруються. Їх бактеріальна забрудненість, наявність органічних речовин, здатність швидко загнивати з виділенням неприємних запахів, а також неоднорідність складу і властивостей ускладнюють їх обробку. Технологія обробки осадів полягає в зброджуванні їх в метантенках очисних споруд з підсушкою на мулових майданчиках. Вологість підсушеного осаду 75…80 %, внаслідок чого об’єм зменшується в 2-5 разів.
На великих очисних станціях замість мулових майданчиків для підсушування осаду, що потребує великих територій, споруджують устаткування для їх штучного обезводнення. Широко застосовується штучне зневоднення осаду вакуум-фільтрами або центрифугами навіть на невеликих за продуктивністю очисних спорудах порядку 3800-15000 м3 на добу стічних вод.
Використання осадів стічних вод у якості органічних добрив – найбільш поширений в Україні метод їх використання, зокрема і на КП «Вінницяоблводоканал». Застосування ОСВ в якості органо-мінеральних добрив передбачає обов’язкову попередню оцінку можливого накопичення в грунтах удобрюваних площ ряду шкідливих домішок що можуть бути присутніми у складі вказаних добрив (у тому числі - важких металів). Якість осадів стічних вод, використовуваних як добриво регламентується за хімічними, бактеріологічними і паразитологічними показниками. Однак, даний метод має ряд недоліків, а саме: 1) знешкодження і знезараження ОСВ, згідно технологічного регламенту, здіснюється витримкою на майданчиках мула або на території очисних споруд каналізації (ОСК) не менш 3-х років, що сприяє поширенню неприємних запахів, тощо; 2) внесення ОСВ в якості добрив підвищує фоновий вміст важких металів в грунті.

Таблиця 2 – Загальний хімічний склад осадів, % до абсолютно сухої речовини

На сучасному етапі розвитку технологій утилізації різних видів відходів, є інші, можливі напрямки утилізації ОСВ (рис.1), які мають значно більшу еколого-економічну ефективність. Отже, комплексне використання ОСВ, за умови відповідності їх складу технічним вимогам, усуває забруднення навколишнього природного середовища і має велике природоохоронне та народногосподарське значення.

Література

• Спектрополяриметричний контроль концентрацій частинок полідисперсних водних середовищ. Монографія / С. М. Кватернюк,  В. Г. Петрук.  – Вінниця : ВНТУ, 2012. – 156 с.
• The spectral polarimetric control of phytoplankton in photobioreactor of the wastewater treatment / V.G. Petruk, S. M. Kvanternyuk; Y. M. Denysiuk; K. Gromaszek // Proc. SPIE, Optical Fibers and Their Applications, 2012, Vol. 8698, 86980H. – P. 86980H-1–86980H-4.
• Оцінка якості водопровідної питної води у Вінницькій області / [В.Г. Петрук, Я.В. Мороз, Ю.А. Гайдей, С. М. Кватернюк] // Збірник наукових праць Вінницького національного аграрного університету; Серія: сільськогосподарські науки (розділ: Екологія). – №63. – Випуск 4. – С. 217-223.
• Контроль інтегральних параметрів якості поверхневих вод р. Південний Буг за характеристиками макрофітів / [В. Г. Петрук, С. М. Кватернюк, Ю.А. Гайдей] //Екологічні науки. – 2012. – №1. – С. 65–70.
• Оцінювання екологічного стану водних об’єктів м. Вінниці на основі показників біоіндикації по фітопланктону / [С. М. Кватернюк, В. А. Іщенко, О. Є. Кватернюк ] // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2011. – № 6. – С. 13–16.
• Автоматизований контроль домішок у водно-дисперсних середовищах / В. Г. Петрук, І. В. Васильківський, С. М. Кватернюк // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. – 2005. – №2. – С. 164–172.

Можливі напрямки утилізації осадів стічних вод [Електронний ресурс]  / [Васильківський І.В., Петрук В.Г., Запорожська Р.В., Кватернюк С.М.] // Режим доступу: http://eco.com.ua/content/mozhlyvi-napryamky-utylizaciyi-osadiv-stichnyh...