Утилизация сточных вод

Структура данного пособия в основном соответствует практической номенклатуре промышленных и бытовых отходов, в которой сточные воды занимают вторую позицию, что полностью соответствует и массе, и экономическому значению этого вида отходов. Поэтому изложение вопросов его утилизации в конце книги может вызвать недоумение. Однако причина, по которой это сделано, станет ясной, если учесть фундаментальное свойство сточных вод – их всеобъемлющий характер.

5.1. Промышленные стоки как универсальный вид отходов

Сточные воды сопутствуют любому процессу, любой технологии и любому производству. И не просто сопутствуют, а отражают его специфику, становятся носителями, а порой и концентраторами значительной части производственных выбросов и, соответственно, проблем производства.

Мало того, и в процессах утилизации отходов различных производств сточные воды играют столь же важную роль, как и в основных технологических процессах.

Вот почему мы сочли целесообразным вначале рассмотреть общие вопросы утилизации отходов основных отраслей промышленности и лишь затем обратиться к технологии извлечения ценных и нейтрализации вредных примесей из сточных вод. важнейших производств.

По водопотреблению, измеряемому в м³ воды на 1 тонну продукции, все производства можно разделить на три группы:

маловодоемкие (до 10 м³/т),

средневодоемкие (от 10 до 100)

и многоводоемкие (свыше 100).

К первым относятся производства золота, аммиака, кирпича, керамзита, алкогольных и безалкогольных напитков, сахара, молока и др. Ко второй группе принадлежат заводы по производству полимеров для пластмасс (кроме капрона) и резин, шахты и рудники, НПЗ, лесозаготовительные предприятия и производители изделий из отходов деревопереработки. В третьей группе выделяются химфармзаводы, потребляющие свыше 5000, и железнодорожный транспорт (до 150000), остальные потребители, такие, как черная и цветная металлургия, лакокрасочные, крахмальные заводы и производство капрона, не превышают уровень 100 – 200.

Необходимо отметить, что объем водоотходов не всегда соответсвует количеству выбрасываемых с ними загрязнителей. Так, например, шахтные и рудничные воды, воды карьеров и водовыбросы железнодорожного транспорта сравнительно чистые, в то время, как небольшие по объему стоки органических производств нуждаются в специальных многоступенчатых методах очистки.

Еще совсем недавно такие стоки многократно разбавляли перед сбросом в водоемы (на ЦБК – в 5000, на НПЗ – в 30000, а на газогенераторных станциях даже в 300000 раз). В настоящее время это запрещено, поскольку признано, что последствия загрязнения водоемов обходятся дороже, чем самые дорогие способы очистки СВ. Тем не менее и сейчас очистке подвергаются только самые вредные малообъемные стоки, составляющие около 0,2 км³/год при общем годовом сбросе с учетом уменьшения числа предприятий и падения уровня производства в России порядка 50 км³/год..

Несомненно, рентабельность этого вида экологической технологии в дальнейшем будет возрастать из-за увеличивающихся дефицита очищенной воды и стоимости извлекаемых компонентов (уже сейчас из возвращаемых в техническое и сельскохозяйственное использование стоков извлекается около 200 тонн продуктов на сумму порядка 1 млрд. рублей). Благодаря этому большинство очистных сооружений будет переведено на самоокупаемость, несмотря на то, что стоимость очистки 1 м³ СВ может составить 1 – 2 рубля. В результате утилизация воды и твердых отходов СВ превратится в особую отрасль промышленности, развитие которой позволит уменьшить экологические и экономические трудности современного производства.

Переходя к основному материалу данной главы, отметим, что некоторые вопросы утилизации сточных вод рассмотрены в предыдущих разделах и не нуждаются в подробном изложении.

Характеристика сточных вод важнейших производств приведена в таблице 9.

Таблица 9

Характеристика сточных вод различных производств

Производство,цех, операция, установка	Выход СВ м3/т продукции	Содержание мех. взвесей г/дм3	Плотность г/дм3	Состав шламов
Обогащение углей	5,0		1,8	Уголь, глина, песок
Обогащение нерудных материалов	5,0		2,3	Глина,песок, остаток материала
Обогащение марганцевых руд	4,5		3,0	Песок,глина, соединения марганца
Производство огнеупоров	8,0		2,3	Глина,кварц,магнезит пылевидные
Мех. обработка металлов	1,0	2,0	2,8	Окислы, соли, песок
Водосливы рудников	0,8		2,4	Глина,песок, частицы руды
Рудопромывка	8,5		3,7	Глина,песок, порода
Коксохимия	0,7		2,2	Кокс-пыль, смолы,орга- ника
Металлопрокат			4,5	Оксиды железа, песок
Промывка котлоагрегатов	на 1 м3 объема		4,0	Оксиды железа, шихтовый унос

Продолжение таблицы 9

Агломерацион-ные фабрики	0,6		3,5	Пылевидные кокс, руда, известь
Доменные цеха пылеулавлива-ние	2,2		4,5	Мелочь агломерата, руды, кокса
Доменные цеха –охлаждение гарнисажа			2,5	Оксиды железа
Очистка доменного газа, м3/10 м3			4,5	Оксиды железа, пыль
Очистка газа электропечей, м3/10 м3	4,5		4,5	Оксиды железа,пыль, окалина
Очистка конверторного газа, м3/10 м3	4,5		4,5	Оксиды железа,кремния, ванадия
Литейное производство			2,4	Песок, глина, шлак
Травильные цеха		0,6	4,7	Оксиды и соли железа
Установки непрерывной разливки стали (УНРС)	До 20 м3/г на каждый ручей		4,5	Оксиды железа, окалина
Охлаждение и гидравлическая очистка изложниц УНРС	До 450 м3/г на весь агрегат		3,5	Шлак,окалина, известь
Газогенератор-ные станции	До 1 м3 на тонну газифицированного топлива	1,5	1,8	Частицы топлива, смолы, органика
Производство целлюлозы		1,8	1,5	Мех. примеси, органика

Окончание таблицы 9

Хлопчатобу-мажная про- мышленность		1,7	1,6	Мин.приме-си, хлопковая пыль,орга-ника, красители
Мыловаренная				Жиры
Маргариновая
Другие пищевые произволства	4 – 5

5.2. Сточные воды предприятий по производству и обработке металлов

При производстве 1 млн. т./год черных металлов образуется около 200 млн. м³ сточных вод, уносящих с собой свыше 100 тыс. т.. железа. В расчете на общую годовую производительность всех металлургических заводов России потери металлов составляют около 10 млн. т., т.е не менее 10% годового производства. Значительная часть этого гигантского количества металла уносится со шламами мокрой газоочистки, которые могут быть отфильтрованы, подсушены и возвращены в производство. При этом стоимость возвращаемого материала в 4 – 5 раз ниже, чем стоимость основного сырья (при сравнимом содержании железа). К тому же и фильтраты оказываются достаточно чистыми для технического использования.

Сточные воды предприятий по обработке цветных металлов могут содержать соединения р-элементов (кремния, германия, олова, свинца, алюминия, галлия, висмута), d-элементов (меди, никеля, цинка, кадмия, ртути, хрома) и s-элементов (натрия, калия магния, кальция).Первые используют для получения полупроводников, а также легких и паяльно-лудильных сплавов, вторые – в качестве легирующих компонентов и покрытий, третьи – для производства сверхлегких сплавов и теплоносителей. При извлечении и утилизации этих металлов стоимость очистки 1 м³ СВ снижается в 3 – 4 раза.

Однако при этом необходимо учитывать, что реагентные методы, обеспечивающие извлечение ценных компонентов, не решают проблему утилизации воды – проблему, которая становится все более актуальной, поскольку вместо извлекаемого металла в воду переходит металл реагента. Поэтому в последние годы все чаще используют более дорогие и менее производительные мембранные и ионообменные процессы, позволяющие получить чистую и сверхчистую воду, используемую в ряде отраслей современной техники.

Здесь необходимо также отметить, что извлечение примесей из СВ более экономично, чем утилизация тех же компонентов из твердой и газовой фазы, поскольку в большинстве случаев их все равно приходтся переводить в раствор, что связано со значительными затратами.

Рассмотрим некоторые из разработанных технологий.

В институте ВОДГЕО разработан метод регенерации хромовой кислоты из отработанных концентрированных растворов, образующихся при хромовокислотном травлении стальных, латунных и медных изделий (см. также раздел 2.3.4.).

На аккумуляторных заводах средней мощности образуется до 2500 м³/сут. сточных вод, содержащих соли свинца в количестве 15 – 20 мг/л. Осаждение труднорастворимых солей из таких растворов нецелесообразно, поэтому свинец извлекают селективно с помощью активированного угля. При этом экономия может достигать 300 тыс. рублей в год.

Сточные воды ртутных комбинатов можно очищать путем осаждения оксида щелочными компонентами, получаемыми при пылегазоочистке выбросов трубчатых обжиговых печей (см. также раздел 2.2.2.1).

На радиозаводах при производстве фольгированных плат образуются СВ, содержащие хлорид меди(2+) и хлориды железа(2+) и (3+). Утилизацию этих стоков осуществляют путем цементации меди на железной стружке, а образующееся двухвалентное железо используют для восстановления шестивалентного хрома из СВ отделения хромирования.

При переработке ванадиевых шлако на одном из заводов доизвлекают пятиокись ванадия из СВ путем подкисления их отходящими газами обжиговых печей, что позволяет осуществить девятикратный водооборот.

Сотрудниками института ВОДГЕО разработан метод регенерации алюминатных растворов, получаемых при щелочном травлении деталей из алюминиевых сплавов. 1 м³ отработанного травильного раствора содержит 30 кг алюминия и 144 кг щелочи. При нейтрализации суточного количества СВ извлекается 3 т гидроокиси алюминия с влажностью 80%. Щелочь частично регенерируют с помощью извести, а осадки сульфата и алюмината кальция используют для производства глиноземистого цемента..

5.3. Сточные воды химической промышленности

На долю химической промышленности приходится около 25% воды, потребляемой всеми отраслями промышленности и на 2 – 3% больше сточных вод, чем сбрасывают остальные отрасли. На некоторых предприятиях в соответствии с требованиями технологии очистка воды и сброс стоков осуществлются уже на стадии начального потребления и на промежуточных стадиях технологических процессов. В прошлом это приводило к необратимому загрязнению подземных и поверхностных вод промышленных районов, а попытки очищать сбросы – к значительным затратам и отчуждению огромных территорий.

В настоящее время общепринятым направлением в области утилизации стоков химических предприятий являются локальная очистка и создание систем водооборота. Благодаря этому химическая промышленность, долгие годы удерживавшая первенство среди отраслей-загрязнителей гидросферы, отодвинулась в этом отношении на одно из последних мест.

Фенольные стоки. Одной из проблем утилизации СВ в химической промышленности является очистка фенолосодержащих стоков. Так, например, СВ производства фенольных смол содержат до 1% фенола, 2% метилового, 3% бутилового спиртов и до 4% минеральных солей, т.е. десятки килограммов ценных продуктов на 1 м³ стока. Между тем фенол можно практически нацело извлечь экстракцией, спирты – ректификацией, соли выпарить, а воду вернуть в производство.

При получении фенола в качестве отхода получается смола в количестве 0,15 т/т конечного продукта, из которой можно получить неионогенные ПАВ, феноло-формальдегидные смолы новолачного типа, пригодные для модификации резин с целью повышения их устойчивости к действию масел, бензина и других растворителей и для создания пресспорошков, обладающих теми же свойствами.

Имеется опыт использования разбавленных фенольных вод для сельскохозяйственного орошения. Такие воды образуются на коксохимических заводах в количествах от 1 до 20 м³ на 1 тонну сухого кокса. Однако прямое их использование для этих целей невозможно, т.к. они содержат другие примеси, являющиеся дефолиантами (правда, при значительных концентрациях).

Если опасность фенолов для растений является предметом дискуссий, то их вредоносное влияние на водную фауну несомненно, и в этом причина низких значений ПДК фенола в очищаемых СВ. Вот почему столь широк арсенал методов очистки СВ от фенола (табл. 10).

Роданистые стоки. Роданиды (общее название тиоцианатов и изотиоцианатов) – важные химические продукты, которые могут быть использованы при извлечении золота и серебра из рудного и вторичного сырья. Большую часть их получают при обезвреживании цианистых соединений, содержащихся в коксовом газе.

Для этого газ пропускают через раствор дисульфидов калия, натрия или аммония. Цианиды реагируют с указанными соединениями, образуя нетоксичные тиоцианат- (SCN^-) или изотиоцианат- (NCS^-) ионы:

2 (NH₄)₂S₂ + 2 KCN = 2 NH₄SCN + K₂S + (NH₄)₂S,

K₂S₂ + 2 KCN = 2 KNCS + K₂S.

Таблица 10

Эффективность и стоимость обесфеноливания сточных вод

Метод обработки СВ	Содержание фенола, мг/л	Стоимость извлечения1кг, долларов
Начальное	Конечное
Экстракция Адсорбция на угле Ионный обмен Пеноулавливание Электродиализ Аэрация Перхлорация Озонирование Сжигание	5 – 150 100 – 2000	0 – 20	1,8 1,53 0,3 0,2 5,5 0,о2 0,3 0,79 0,86

При этом образуются СВ, содержащие от 8 до 12% роданидов аммония или калия. Полученные растворы упаривают, соли перекристаллизовывают и продают в качестве товарных продуктов. В частности, они могут быть использоавны в качестве дефолиантов. Например, путем орошения 5%-ным раствором осуществляется предуборочное удаление листьев хлопчатника. При поливе 9%-ным раствором роданидов в количестве 1 л на 1 м² плотного травянистого покрова полное разрушение растений наступает через 15 – 20 дней. Стоки органических производств. Стоки производства диметилацетамида подвергают щелочному гидролизу, возвращая в производство до 35 тонн диметиламина на каждую тысячу кубометров СВ.

Из СВ производства нитрокрезола можно регенерировать уксусную кислоту, из стоков производства синтетических жирных кислот – водорастворимые низкомолекулярные кислоты (НМК). Они же образуются при окислении парафиновых углеводородов в количестве 130 т на тонну парафина. В Волгодонском филиале института ВНИИСинЖ производят концентрат этих кислот, применяемый для обработки забоев и предзабойных зон газовых и нефтяных скважин. Особенно интересными являются исследования, показавшие, что эти кислоты являются интенсификаторами помола цементных клинкеров, высаливателями при деминерализации нефтей, реагентами для гидролиза древесины. Из концентратов НМК можно получать индивидуальные кислоты (С₁ – С₄) – муравьиную (НСООН), уксусную (СН₃СООН), пропионовую (С₂Н₅СООН) и масляную (С₃Н₇СООН)

Стоки производства синтетических каучуков. Немногие виды стоков органических производств содержат такие количества ионов цинка, магния, железа, алюминия, титана, хрома и ванадия. Индивидуализация этих отходов нерентабельна, однако сухой коллективный концентрат оксидов этих металлов нашел применение при изготовлении наполнителей для шпаклевочных и красочных составов, резко улучшающих их эксплуатационные качества (удобонаносимость, безусадочность, водостойкость, атмосферостойкость и др.).

Наибольшее количество осадков образуется при производстве вискозных волокон – до 2000 м³/сут при влажности 98 – 99%. Эти осадки могут быть использованы для изготовления строительных блоков, термоизоляционных плит и других материалов. Из сточных вод производства искусственных волокон можно извлекать цинк и сероуглерод. Оросительные системы на базе использования СВ. Сточные воды, не имеющие токсических соединений и содержащие полезные для растений компоненты, могут быть использованы для орошения сельскохозяйственных угодий. Особенно эффективным оказался опыт полива косточковых и ягодных культур. В связи с этим многие химические комбинаты Юга России и Украины на свои средства строят оросительные системы для близлежащих сельскохозяйственных предприятий.

5.4. Сточные воды нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности

Ввиду относительной простоты разделения органической и водной фаз положение с очисткой СВ в укзанных отраслях можно признать достаточно благополучным. К тому же 90% всех СВ утилизируют путем использования в системах заводнения выработанных и частично выработанных скважин. Благодаря этому обеспечивается замкнутый цикл водоснабжения, поддерживается чистота водоисточников, снижается объем потребления пресной воды и увеличивается нефтеотдача месторождений.

Однако и здесь не все так просто, как может показаться. Дело в том, что с возрастанием цен на нефть и нефтепродукты, увеличением дефицита пресной воды и возрастанием штрафов за сброс неочищенных стоков все более актуальными становятся разработка и внедрение методов глубокой очистки СВ от нефтепродуктов. Поэтому предприятия все чаще предпочитают выделять ценные составляющие нефтестоков, очищать СВ и сбрасывать их в водоемы, а заводнение выработанных пластов осуществлять за счет использования СВ соседних предприятий. неорганического профиля.

Таким образом, современная схема очистки нефтестоков должна включать системы выделения как органических, так и неорганических компонентов и завершаться стадиями удаления микропримесей и получения опресненной воды.

5.5. Утилизация шахтных вод

Шахтные воды (ШВ) – своего рода «зеркало» конкретного горнорудного бассейна., отражающее состав породообразующих материалов и добываемого сырья. Так, например, ШВ Донбасса содержат примеси серы, кальция, натрия, магния, ртути, германия, ШВ Кузбасса –значительные количества тяжелых металлов, рудничные воды золотодобывающих предприятий Колымы, Забайкалья и Урала – золото, серебро, медь. В любых ШВ содержатся значительные количества железа, а многие (например, ШВ Нелидовского буроугольного месторождения) по своему составу приближаются к высококачественным минеральным водам.

Многие ШВ, не содержащие вредных примесей, а таких, по разным подсчетам, около 20%, широко используются в оросительных системах.

Системы очистки ШВ во многом напоминают обычные предприятия по водоподготовке и получению питьевых вод. Отходы этих систем представляют собой ценные продукты – хлориды натрия, кальция и магния, а также микроэлементы – бор, кобальт, марганец, цинк. К сожалению, ввиду малых содержаний, до сих пор не разработаны схемы получения индивидуальных соединений всех элементов, содержащихся в сточных водах, поэтому нередко концентраты примесей очищаемых ШВ направляют на шламовые поля или закачивают в поглощающие водоносные горизонты.

5.6. Примеси сточных вод текстильной и легкой промышленности

В настоящее время текстильная промышленность в значительной степени базируется на синтетических материалах.Технологии утилизации отходов этих производств описаны выше (см. раздел 3.1). Ниже рассмотрены вопросы утилизации СВ предприятий, использующих природное сырье –шерсть, шелк, хлопок, лен, кожу и целлюлозу.

Сточные воды предприятий по обработке шерсти содержат шерстяной жир, остатки шерсти, механические примеси растительного, органического и минерального происхождения, растворимые органические и неорганические соединения. Большая часть примесей – сильнейшие оксициды, стимуляторы вредной и подавители полезной флоры. К тому же они очень медленно осаждаются и обезвоживаются. Применение ПАВ позволяет осадить шлам, составляющий до 10% от общего объема стоков (влажность 85%, плотность 1,1 кг/дм³, зольность сухой массы – 75%). Выход жира при механическом отделении не превышает 50%, при экстракционном – 95%. Шерстяной жир применяется при изготовлении парфюмерных препаратов и высококачественных моющих средств. Выход жира и других компонентов растет с увеличением глубины и качества обработки шерсти. Так, при выработке грубой, полутонкой и тонкой шерсти количество (кг/т) жира составляет 50, 200 и 350; потовых компонентов – 120, 160 и 170; механических примесей - 300, 500 и 700, волокон – 2, 4 и 6.

Отделочное хлопчатобумажное производство мощностью 130 т/сут по тканям сбрасывает в канализацию до 36 тыс.м³ СВ, содержащих 5,6 т нецеллюлозных хлопковых примесей, 12,4 т минеральных частиц, 2,0 т собственной и 2,0 т привнесенной органики, в основном ПАВ, отделочных, вспомогательных и красящих компонентов. Между тем стоки хлопчатобумажных фабрик могут быть с успехом использованы для полива пастбищных угодий. Это доказано работами ВНИИСВ. ЦНИИСВ и Тимирязевской сельскохозяйственной академии.

5.7. Сточные воды пищевой промышленности

Водоотведние большинства единичных пищевых предприятий сравнительно невелико (есть исключения, например, спиртовые заводы), однако их количество в десятки и сотни раз превышает количество предприятий всех других отраслей. Отсюда огромная водоемкость пищевой промышленности в целом. Проблема усугубляется также и тем, что пищевые предприятия потребляют только питьевую, а в ряде производств – специально очищенную питьевую воду, не говоря уже о том, что многие из них ставятся на базе чистейших природных вод. Поэтому на пищевых заводах очень сложной является и проблема организации водооборота.

Следует учитывать также и специфичность отходов предприятий пищевой отрасли. В подавляющем большинстве случаев это компоненты, катастрофически влияющие на гидросферу и в то же время ценное биоорганическое сырье, для утилизации которого не требуются какие-либо сложные методы, а в качестве потребителей утилизатов выступают родственные отрасли – растениеводство и кормопроизводство.

Так, например, барда из сточных вод спиртозаводов после сгущения или сушки используется как добавка к сочным кормам или травяной муке. На некоторых заводах из барды получают каротин, витамин В₁₂ и другие ценные соединения. Сброженные отходы пивоваренных заводов закачивают на иловые и компостные площадки и после кратковременной выдержки направляют на поля в качестве добавок, повышающих содержание гумуса, улучшающих структуру, увеличивающих влагоемкость, удерживающих химические удобрения в почвах.

Сахаросодержащиео отходы, получаемые при производстве лимонной кислоты, спирта и фруктово-овощных консервов, используются для выращивания белковых кормовых дрожжей.

Особое место среди СВ пищевых производств занимают стоки мясо-молочных комбинатов вследствие высокого содержания трудноотделяемых жиров. На крупных колбасных заводах (производительностью свыше 100 т/сут) жиры и взвешенные вещества отделяют от воды методом флотации. На молочных комбинатах дело осложняется образованием большого количества эмульсий, однако при этом все же могут быть использованы практически все компоненты молочного сырья. Тем не менее, в реальных условиях до 70% полезных продуктов, в том числе 99% сыворотки, попадают в сточные воды.

Так, например, предприятия молочной промышленности США ежегодно сбрасывают около 9 млрд. м³ сыворотки, содержащей до 0,5 млн. т. твердой фазы – ценнейшего протеинового сырья. Это при том, что сыворотка резко повышает фосфатное загрязнение водоемов и снижает эффективность работы очистных систем. Все в данном случае указывает на то, что очистка стоков такого рода предприятий до сбросанамного экономичнее, чем после сброса в водоемы, когда получаемые рафинаты теряют от 50 до 90% своей первоначальной биологической ценности. К тому же после локальной очистки сточные воды могут быть направлены непосредственно на БОС для кондиционирования по индексу БПК или включены в цикл производственного водооборота.

Кстати, высокий индекс БПК – один из основных отрицательных показателей качества СВ пищевых предприятий. Он составляет в стоках консервных цехов – 1450, боен и молокозаводов - 1800, после обработки сельди – 7800, крахмальных заводов – 11000, производства белковых препаратов – 16000, при получении пивных дрожжей – 30000 мг/л. Снижение БПК до величин 600 – 3500 мг/л обеспечивается удалением протеинов, жиров, углеводов и низкомолекулярных органических соединений путем трехступенчатой очистки. Первая ступень служит для механического, вторая – для физико-химического и третья – для химического удаления указанных продуктов. Осадки после первой и второй стадий очистки содержат 45 – 70% протеинов и полипептидов и могут быть использованы на корм скоту.

Утилизация жировых компонентов СВ предприятий масложировой промышленности позволяет получить около 40000 т. жировых веществ из 200000 м³ стоков и обеспечить высококачественным сырьем кормопроизводство, мыловаренную отрасль, промышленность синтетических моющих средств, производство косметики, лакокрасочных материалов, взрывчатых веществ и др.

Сточные воды крахмальных и сахарных заводов также сильно загрязняют водоемы и в то же время без существенных затрат могут быть направлены на орошение и удобрение сельскохозяйственных культур, в том числе и тех, которые служат сырьем для получения крахмала и сахара – картофеля и свеклы, чрезвычайно требовательных к подкормке. В 1000 м³ подобных стоков содержатся десятки килограммов азота, калия, кальция и фосфора, почти все виды микроудобрений и витаминов.

5.8. Утилизация примесей бытовых сточных вод

Ранее было указано на два фундаментальных свойства бытовых отходов – высокую степень делокализации и большое разнообразие форм. Здесь необходимо отметить. что это касается только так называемых неканализируемых, в основном твердых бытовых отходов. Жидкие отходы, основу которых составляют бытовые сточные воды (БСВ), в большей своей части поступают в канализацию и далее в локальные и городские очистные сооружения. И здесь следует учитывать не столько разнообразие форм, сколько различия в составе, хотя последние не столь велики, как у промышленных СВ и определяются в основном масштабами и поясным расположением мегаполисов.

Мировой опыт утилизации БСВ

За рубежом в малых поселениях практикуется совместное компостирование и прессование осадков канализации и органической части городского мусора и использование полученных брикетов в качестве топлива.

В мегаполисах осадки очистных сооружений находят более квалифицированное применение: их сбраживают, обезвреживают, отделяют неорганику и направляют в сельские хозяйства в качестве удобрений. Подача жидких пульп такого рода на поля фермеров является наиболее дешевым и простым методом удаления городских канализированных отходов. Она остается рентабельноой при перекачке до 80 км, поскольку при этом исключается загрязнение земли, воздуха и воды, а жидкий сброженный осадок является прекрасным комплексным удобрением и структурирующим компонентом. Неорганическую часть осадков обычно сушат, озоляют, смешивают с вяжущими и используют как наполнители при производстве строительных материалов и пластмасс.

Высококачественные удобрения получают также при смешивании суммарных осадков сточных вод с органическими отходами сельскохозяйственного производства. В смеси добавляют азотно- и сернокислотные компоненты, хлопоковую муку, крахмал, полученные пасты гранулируют при 93⁰С.

Из иловых жидкостей метантенков городских БОС извлекают до 50% нитратов, 20 – 40% фосфатов и 5% других растворимых веществ.

Активные илы БОС мегаполисов могут быть использованы для удобрения почв в городских парках и в зонах отдыха. Однако активные илы – не только готовое удобрение, но и ценное промыщленное сырье. В расчете на 1 тонну сухого вещества они содержат до 500 кг белка, до 200 кг растворимых, до 300 кг нерастворимых минеральных солей и граммовые количества витаминов, главным образом В₁₂. Извлечение этих ценных компонентов компенсирует затраты на уплотнение, обезвоживание и сушку илов, которые очень трудно поддаются этим видам обработки вследствие бактериального происхождения, мельчайшей структуры примесей, малых концентраций сухих веществ и высокой степени их гидратации.

Городские СВ, содержащие детергенты и радиоактивные вещества, можно применять для дождевания и удобрения почв с целью культивирования высокоурожайных трав в запретных зонах, в зонах отчуждения АЭС, на редко используемых военных полигонах и на технических безлюдных территориях. Это имеет большое значение, поскольку растения обладают высокой извлекающей, концентрирующей и удерживающей способностью по отношению к укзанным вредным компонентам. Ежегодное скашивание и сжигание зараженной растительности позволяет на нескольео порядков сконцентрировать нуклиды для последующего капсюлирования и захоронения.

Значительный эффект может быть получен при смешивании БСВ городов и стоков животноводческих ферм. Жидкие смеси такого рода отстаивают, сбраживают, осадки используют как концентрированные удобрения, верхние сливы – для орошения, а выделяющиеся газы и тепло утилизируют при окультуривании открытых водоемов, увеличивая скорость роста планктона и рыбной молоди.

На крупных промышленных установках используют в основном два способа утилизации БСВ – известковый и сернокислотный. Первый позволяет извлечь высокодисперсные оксиды и фосфаты кальция и магния, второй – сульфаты и фосфорную кислоту.

Теоретически, учитывая значительное содержание органики, утилизацю БСВ можно осуществить и в сравниетльно малых масштабах. Так, например, в Англии разработана схема установки для очистки бытовых сточных вод многоквартирного жилого дома. После рекуперации с применением дешевых окислителей и коагулянтов, отстаивания и фильтрации вода используется для стирки белья, в душевых и туалетах, для орошения лужаек, сада и огорода, а осадки сжигаются в котельной, отапливающей дом и снабжающей теплом установку для обработки БСВ. Печная зола используется для подсыпки дорог.

БСВ могут быть непосредственно использованы для орошения сельскохозяйственных угодий, если они содержат (мг/л) не более: 100 – нефтепродуктов, 250 – фенола, 100 – формальдегида, 1000 – хрома, 2000 – меди, 160 – свинца и до 1000 – других наиболее распространенных элементов. При этом доля БСВ, поступающих на орошение, может достигать 80%, а площадь орошаемых земель – 11 млн. га.

В заключение оценим ресурсы и основные направления утилизации БСВ. Среднегодовой организованный сброс БСВ в мировом масштабе можно оценить числом 200000 млн. м³/год. Этими водами можно оросить 20 млн. га сельскохозяйственных угодий, внося при этом на 1 га в идеально усвояемых формах не менее (кг): 20 – азота, 20 – фосфора, 10 – калия и, что самое важное, практически все виды микроудобрений из 50, требуемых для жизнедеятельности растений. Орошаемые таким способом земли не нуждаются ни в поливе, ни в дополнительных дозах удобрений.

Тем не менее такой способ крупномасштабного использования БСВ не считается в настоящее время экономически выгодным. Причина в том, что этот способ ведет к невозвратным потерям большого числа ценных компонентов, выделение и использование которых намного повысило бы эффективность.утилизации БСВ.

Основной доход, который общество могло бы получить от утилизации БСВ, достижим при развитии следующих основных направлений.

1. Выделение и переработка активных илов с целью получения биологически активных веществ.

2. Сбраживание осадков и последующее раздельное использование осветленных БСВ для полива и осадков для удобрения почв.

3. Использование жировых составляющих осадков БСВ для производства детергентов, ароматических и косметических средств.

4. Получение витамина В₁₂ из сухого активного ила.

5. Использование горючих газов, получаемых при сбраживании осадков, для производства электроэнергии и тепла.

Список рекомендуемых библиографических источников

1. Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды/ Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1989. – 512 с.: ил.

2. Харлампович Г.Д., Кудряшова Р.И. Безотходные технологичсеские процессы в химической промышленности. – М.: Химия, 1978. – 280 с.: ил.

3. Кафаров В.В. Принципы создания безотходных химических производств.- М.: Химия, 1982.- 288 с.: ил.

4. Химия промышленных сточных вод. Пер. с англ. – М.: Химия, 1983.- 360 с.: ил.

5. Оборудование, сооружения, основы проектирования химико-технологических процессов защиты биосферы от промышленных выбросов/ Родионов А.И., Кузнецов Ю.П., Зенков В.В., Соловьев Г.С. Учебное пособие для вузов.- М.: Химия, 1985. – 352 с.: ил.

6. Процессы и аппараты химической промышленности: Учебник для техникумов/ П.Г.Родионов, М.И.Курочкин, Ю.Я.Мозжерин и др.-Л.: Химия, 1989.-560 с.:ил.

7. Металлургия редких металлов. Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Учебник для вузов.-М.: Металлургия, 1991, 432 с..ил.

8. Быстров Г.А., Гальперин В.М., Титов Б.П. Обезвреживание и утилизация отходов в производстве пластмасс. – Л.: Химия, 1982.-264 с., ил.

9. Королёв В.А. Очистка грунтов от загрязнений. – М.: МАИК «Наука/Интерпериодика, 2001.– 365 с.: ил.

10. Вавилин О.А. Защита атмосферного воздуха от промышленных выбросов гидролизных предприятий. – М.: Лесная промышленность. 1986. – 174 с.: ил.

11. Косов В.И, Иванов В.Н., Сухарукова Р.В. – Тверь.: Издательство ТГТУ, 2000. – 344 с.: ил.