ЭМ-технология для очистки городских сточных вод

Осадки городских очистных сооружений: проблема утилизации и путь ее решения на примере г. Серпухова. Хакимов Ф.И., д.б.н., Севостьянов С.М., к.б.н., Институт фундаментальных проблем биологии РАН, г. Пущино, Московская обл.

 

Проблема безопасной утилизации осадков сточных вод (ОСВ) возникла с образованием крупных городов и связана с их большими объемами, необходимостью длительной сушки (исходно влаги 98% от всей массы), наличием патогенной микрофлоры, загрязнением тяжелыми металлами (ТМ), хлорорганическими соединениями, нефтепродуктами. Исходно ОСВ могут содержать до 75% органического вещества, поэтому наиболее перспективное направление утилизации ОСВ - получение на их основе органических удобрений.

В мировой практике применяют захоронение и сжигание загрязненных ОСВ. В России ОСВ практически полностью хранятся на территориях очистных сооружений, что превращает эти территории в очаг бактериологической и токсикологической опасности.

Безопасная утилизация осадков может быть осуществлена при решении этой проблемы на основе комплексного подхода с учетом конкретных условий и с применением новых идей и технологий.

Наши работы проводились на городских очистных сооружениях г.Серпухов. Администрации г.Серпухова обеспечила всемерную поддержку проводимых работ и частичное их финансирование. Контроль за ходом работ осуществлял комитет по охране окружающей среды Администрации. Руководство очистных сооружений (МУП «СерГОС») обеспечило проведение опытных и опытно-производственных работ собственными средствами (механизация и др.). Участие в разработке технологии обеззараживания и обезвреживания осадков и их дальнейшей переработки в ценное органическое удобрение – компост принимали сотрудники Института фундаментальных проблем биологии РАН, Научно–координационного центра «Инженерная химия и технология экологически безопасных материалов и процессов» (НКЦ ИХТЭМП, г. Москва), Окского экологического фонда и других научных учреждений. Серпухов – типичный промышленный город, где более 50 промышленных, строительных и транспортных предприятий; население около 140 тыс. человек. Поскольку в городские очистные сооружения, наряду с бытовыми канализационными стоками, раньше поступали промышленные и ливневые стоки, то осадки сточных вод загрязнены различными вредными веществами.

Осадки содержат 55–60% минеральных веществ и 40-45% органических; общая микробная обсемененность - 107–109. Жизнеспособные яйца гельминтов – 40-50 шт./кг. (Фридман и др., 2000).

Содержание ТМ в ОСВ определялось при закладке опытов (1999-2004 гг.) и составляло (мг/кг сух. веса): Zn – 917-1080; Cu – 264-310; Cr – 1930-2843; Pb - 54,2-60; Ni - 52,3-57,3; Cd - 3,2-3,5. По ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 «Охрана природы. Требования к свойствам …» (2001), эти ОСВ по содержанию хрома не могут использоваться в качестве удобрения без предварительной переработки.

В Серпухове на очистных сооружениях в среднем за сутки накапливается по сухому веществу 6,04 т осадков. За 30 лет поступило около 840 тыс. т (при влажности 87-90%), что создало чрезвычайно острую ситуацию.

Успешное решение проблемы переработки ОСВ и их утилизации возможно на основе современных технологий и при сочетании химических, физических и биологических методов.

Сотрудниками Научно-исследовательского института органической химии и технологии (НИИОХТ, г. Москва), созданы реагенты на аминокислотной основе с бактерицидным и детоксицирующим действием. Их получают по отечественной технологии из токсичных биологически опасных отходов кожевенного, мехового, мясо- и птицеперерабатывающих производств и медьсодержащих отходов гальванических производств [1].

Реагент-бактерицид вызывает гибель яиц гельминтов, деструкцию вирусов, останавливает гниение. Продукты взаимодействия - соединения аминокислотных комплексов с группировками белков, нетоксичны и химически стабильны [1].

Реагент-детоксикант связывает тяжелые металлы в устойчивые нетоксичные комплексы.

Создан также комплексный бактерицидно-детоксицирующий реагент, способный одновременно уничтожать патогенную микрофлору и обезвреживать ТМ в ОСВ.

Оптимальные дозы следует подбирать методом рН-метрического титрования реагентом до рН 8-8,5. При достижении данных значений рН происходит 100 % связывание доступных ТМ в комплексы.

Реагентная обработка осадков в илоуплотнителях может осуществляться в течение всего года. Обработка осадков, депонированных на иловых картах, возможна при положительных температурах, на не замерзших иловых картах. Реагенты заливаются по площадке с осадками вручную или из брандспойта.

Полученный в результате обработки реагентами субстрат (органоминеральная композиция) нетоксичен, не содержит патогенной микрофлоры, богат микроэлементами, содержит азот и фосфор, что делает его привлекательным для использования в качестве удобрения. Определено, что применение органоминеральной композиции в качестве удобрения положительно влияет на рост и развитие растений, эффект равный, либо выше, чем у необработанных ОСВ, уменьшается поглощение ТМ. Проявлений токсического воздействия на растения, гидробионтов (дафний) и почвенных беспозвоночных (червей) нет. Однако получаемая органоминеральная композиция сильно обеднена микрофлорой и поэтому при высыхании может образовать твердые монолитные глыбы. Для получения полноценного удобрения субстрат целесообразно компостировать.

Компостирование осадков осуществляли в смеси с наполнителем - щепой и опилками (могут быть использованы солома, торф, листва и др.). В смесь добавляли микробиологический препарат «Байкал-ЭМ-1», а аэрацию субстрата осуществляли перемешиванием, что способствовало активному биотермическому процессу с повышением температуры более +50 оС. Использование наполнителей позволяет корректировать состав компоста, в первую очередь по ТМ.

Опытные работы показали, что компост созревает за 2-3 месяца, и представляет собой рассыпчатый материал с запахом земли.

Проведенные ЦГСЭН анализы показали отсутствие патогенной микрофлоры, жизнеспособных гельминтов и их яиц. Биотестами на дафниях и в опытах с проращиванием семян установлено отсутствие у компоста токсичности.

Показатели важнейших свойств компоста: влажность – около 50 %, рН вод – 6,80 - 7,35; общего С – 12,2 - 20,54%, общего N – 1,05%, валового Р2О5 - 1,37 – 2,6 %, валового К2О – 0,83%, подвижного Р2О5 - 35,0 - 56,0 мг/100 г, подвижного К2О – 30,5 мг/100 г.

В целом, по своим физико-химическим и агрохимическим свойствам компост отвечает требованиям, предъявляемым к органическим удобрениям.

Таблица 1 - Содержание тяжелых металлов в компостах 2002 и 2004 г.г.

Характеристика образца	Содержание тяжелых металлов, мг/кг сух. веса
Cu	Cr	Ni	Zn	Pb	Cd
Компост 2002 г.	313,4		98,2	892,5	75,6	8,1
Компост 2004 г.	541,4		74,8	1357,0	77,0	4,7
ПДК для группы*, не более:	I
II

* в соответствии с ГОСТ Р 17.4.3.07-2001. «Охрана природы. Почвы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений».

Компост может быть использован для рекультивации нарушенных земель в лесохозяйственных и рекреационных целях, при озеленении, в питомниках лесного и городского хозяйства при выращивании рассады, цветов, а также под зерновые и технические культуры [2]. С учетом длительного научного и производственного опыта, требований СанПиН 2.1.7.573-96 и ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 к использованию ОСВ, периодичность и нормы внесения органоминеральной композиции устанавливаются дифференцированно для различных условий и направлений использования.

Компостирование обеззараженных осадков городских очистных сооружений с использованием ЭМ-препарата способствовало их биоремедиации, переходу из стерильного и неживого субстрата в ценную обогащенную полезной микрофлорой продукцию – компост.

На основе проведенных исследований предложена общая схема технологии компостирования осадков сточных вод городских очистных сооружений, обеззараженных и обезвреженных реагентами на аминокислотной основе. Она позволяет экологически безопасно и экономически эффективно решить проблему утилизации осадков очистных сооружений г.Серпухова и других городов, вернув их в биогеохимический круговорот.

Принципиальная схема технологии

«Переработка токсичных осадков городских очистных сооружений в экологически безопасный компост»

Технология включает в себя несколько взаимосвязанных звеньев: производство реагентов → обеззараживание и обезвреживание осадков реагентами и получение органоминеральной композиции → приготовление компоста на основе органоминеральной композиции → исследование токсикологических и агрохимических свойств компоста.

Таким образом, тесное сотрудничество сторон, заинтересованных в решении проблемы накопленных осадков, позволило найти оптимальный путь ее решения, позволяющий безопасно утилизировать осадки для благоустройства города.

1. Поляков В.С., Фридман А.Я., Шемякина Е.В., Курочкин В.К. Новые реагенты для детоксикации и дезинфекции сточных вод // Матер. XVI Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. М., 1998. С. 125-131.

2. Типовой технологический регламент использования осадков сточных вод в качестве удобрения. - М.: Минсельхоз РФ, ГУП НИИССВ «Прогресс». 2000. 20 с.