Использование осадков сточных вод для биологической рекультивации

УДК 502.52(210):502.13

 В стране ежегодно образуется 1 млрд. м3 осадков влажностью 96-97% в результате очистки сточных вод. Даже после их обезвоживания и снижения объемов они занимают огромные площади при их хранении. Повторно используется не более 1,5% объема осадков. На очистных сооружениях АО «Воскресенские минеральные удобрения» повторно используется весь объем осадков, образующихся при очистке стоков.

Ключевые слова: осадки сточных вод, рекультивация нарушенных земель, поч- вогрунт, полигон, экологическая сертификация, повторное использование осадка.

Воскресенские очистные сооружения канализации, цех нейтрализации и очистки промышленных и сточных вод (НиОПСВ) АО «Воскресенские минеральные удобрения» построены по традиционной схеме полной биологической очистки с доочисткой на фильтрах-биореакторах. Проектная производительность очистных сооружений составляет 80 тыс. м3/сут. В настоящее время сточные воды поступают в количестве, не превышающем 60-70 тыс. м3/сут. Это сточные воды г. Воскресенска, г. Егорьевска и их районов, а также стоки предприятий, расположенных на этих территориях.

Начиная с 1980-х годов на предприятии постоянно проводились работы по поиску путей утилизации накопленных осадков сточных вод (ОСВ) в виде органических удобрений. В 1990-гг. Московской сельскохозяйственной академией им. К.А. Тимирязева были выполнены экспериментальные лесопосадки с использованием ОСВ предприятия, которые показали высокую приживаемость и рост различных деревьев и кустарников на почвенном субстрате из ОСВ.

Обработка осадка осуществляется по следующей технологической схеме.

Половина сырого осадка, образующегося в первичных отстойниках, и избыточного активного ила обезвоживается на вакуум-фильтрах с использованием катионного флокулянта. Доза внесения флокулянта составляет 0,5-0,6 кг на 1 т сухого вещества осадка. Перед обезвоживанием для улучшения влагоотдачи и для обеззараживания осадка он обрабатывается известковым молоком в количестве 20% по CaO от массы сухого осадка. Обезвоживается осадок до влажности 74-76%, а затем вывозится автомашинами на специальные площадки на бетонном основании площадью 8500 м2 с целью стабилизации и обеззараживания.

Оставшаяся часть смеси осадков перекачивается насосами на каскадные иловые площадки. В состав иловых площадок входят четыре каскада, в каждом из которых содержится по шесть площадок. Размер одной площадки составляет 30х60 м. Каждый из каскадов заполняется в течение года, затем осадок подсыхает в течение 3-5 лет до влажности 76-80%, после чего вывозится автотранспортом на площадки обеззараживания-стабилизации с целью выдержки в естественных условиях.

Основание площадок сделано из бетона. На площадках обеззараживани-стабилизации осадок выдерживается в течение трех-четырех лет, где под действием внешних факторов (подсушки в летнее время и промерзания в зимнее время), а также в результате жизнедеятельности различных групп микроорганизмов развиваются процессы самоочищения и происходит гибель болезнетворных микроорганизмов, яиц гельминтов и т.д. Одновременно с процессами обеззараживания снижается влажность до 55-60% и менее, происходит минерализация органических веществ, т.е. стабилизация, осадок приобретает рыхлую структуру, исчезает запах.

Описанный процесс обработки ОСВ был разработан в 1996-1999 гг. специалистами АО «Минудобрения» совместно с ООО НПФ «Бифар». Обработка осадка по приведенной схеме осуществляется уже более 20 лет.

На предприятии постоянно проводились работы по поиску путей утилизации обработанных осадков с учетом их состава и свойств. В 90-х годах Московской сельскохозяйственной академией им. К.А. Тимирязева были выполнены экспериментальные лесопосадки с использованием ОСВ предприятия, которые показали высокую приживаемость и рост различных деревьев и кустарников на почвенном субстрате из ОСВ.

Вместе с тем на предприятии имеется промышленный полигон, который представляет собой склад фосфогипса - вторичного продукта, образовавшегося при получении фосфорной кислоты из апатитов Кольского месторождения. Склад фосфогипса - сложное инженерное сооружение ступенчатой формы высотой более 70 м. В 2001 году Всероссийским научно-исследовательским институтом лесоводства и механизации лесного хозяйства (ВНИИЛМ) был разработан проект рекультивации полигона для складирования фосфогипса - побочного продукта производства минеральных удобрений с использованием осадков цеха НиОПСВ АО «Воскресенские минеральные удобрения». Уже много лет осадки, обработанные вышеуказанными способами, вывозятся на промышленный полигон складирования фосфогипса и используются в качестве почвогрунта для биологической рекультивации полигона. В процессе использования осадков для целей рекультивации промышленного полигона на предприятии осуществляется контроль за составом и свойствами осадков, в т.ч. и сертификационные испытания.

В 2015 году органом по сертификации ООО «БифарAЭкология» проведены очередные сертификационные испытания осадков сточных вод цеха НиОПСВ. Сертификационные испытания выполнены на соответствие требованиям следующих нормативных документов, которые регламентируют использование или размещение отходов, в том числе осадков сточных вод в окружающей среде:
- ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 «Охрана природы. Почвы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений»;
- СанПиН 2.1.7.573-96 «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения»;
- ГОСТ Р 54534-2011 «Ресурсосбережение. Осадки сточных вод. Требования при использовании для рекультивации нарушенных земель»;
- ГОСТ Р 54535-2011 «Ресурсосбережение. Осадки сточных вод. Требования при размещении и использовании на полигонах»;
- СанПиН 2.1.7.1322-03 «Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления».

Требования к осадкам сточных вод при использовании в качестве почвогрунтов для биологической рекультивации или для технической рекультивации в качестве инертного материала регламентируются ГОСТ Р 54534-2011.

Одним из основных показателей является массовая доля сухого вещества, которая должна быть не менее 35% для почвогрунтов и не менее 45% для инертного материала. По этому показателю осадки, подвергнутые длительной выдержке в естественных условиях на площадках, соответствуют установленным требованиям, содержание сухих веществ составляет более 45%.

Другим значимым показателем является массовая доля золы, которая должна составлять 65-85% для почвогрунтов и не менее 65% для инертного материала. По этому показателю осадки соответствуют указанным требованиям - 85%. Полученное в ходе сертификационных испытаний значение зольности осадка свидетельствует о глубокой минерализации органических веществ и, как следствие, о стабилизации органических веществ и их частичной трансформации в гумусовые вещества.

Концентрация общего азота составляет в пробе 0,9% при нормативе по ГОСТ Р 54534-2011 не менее 0,5%; концентрация общего фосфора в пересчете на P2O5 составляет - 2,6% при нормативе - не менее 1,5%. Значения рН пробы - 6,9 ед. рН, что также в пределах установленного диапазона (5,0-8,5 ед. рН).

Содержание нормируемых тяжелых металлов в исследуемой пробе осадков не только ниже требований ГОСТ Р 54534-2011 для целей биологической рекультивации в качестве почвогрунтов, ниже требований ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 при использовании в качестве органических удобрений, но также и по многим металлам соответствует ПДК (ОДК) почв. Низкий уровень загрязнения тяжелыми металлами иллюстрируется рис. 1, на котором приведено сравнительное содержание тяжелых металлов в 2003, 2013 и 2015 годах.

 Рис. 1. Сравнение содержания тяжелых металлов и мышьяка в подсушенных и выдержанных осадках очистных сооружений канализации АО «Воскресенские минеральные удобрения», в % от требований ГОСТ Р 54534-2011 (для целей биологической рекультивации) за 2003, 2013, 2015 годы

В настоящее время на рекультивацию полигона вывезено более 100 тыс. т подготовленных соответствующим образом осадков.

При отгрузке на рекультивацию каждая партия осадка проверяется на содержание тяжелых металлов, санитарно-бактериологическую и санитарн-паразитологическую загрязненность в лабораториях АО «Воскресенские минеральные удобрения» и Роспотребнадзора. На бармах склада фосфогипса создан слой почвогрунта толщиной 20 см, на склонах - не менее 10 см. Исследования, проведенные ВНИИЛМ, показали, что осадки на бармах и склонах полигона фосфогипса уже в первые 2-3 года образовали плодородный слой, на котором были высажены деревья и кустарники: ивы, осины, березы, облепихи, шиповник. Как показала практика, приживаемость деревьев и кустарников составила 70%.

В соответствии с требованиями ГОСТ Р 54534-2011 в осадках, используемых для целей биологической и технической рекультивации, регламентируются ХПК и БПК водной вытяжки: ХПК должно быть не более 700 мг/дм3 и БПК - не более 500 мг О2/дм3. Значения ХПК водной вытяжки в осадках, сертифицируемых в 2015 году, составило 94 мг/дм3; БПК5 - 55 мг О2/дм3, что также свидетельствует о глубокой стабилизации осадков.

По санитарным показателям проба осадков соответствует требованиям ГОСТ Р 54534-2011, ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 и СанПиН 2.1.7.573-96 - жизнеспособные яйца гельминтов, личинки и куколки мух, а также патогенные микроорганизмы не обнаружены. Значение БГКП пробы осадков составляет < 1 кл/г, что не только соответствует требованиям указанных документов, но даже соответствует категории «чистая почва» по СанПиН 2.1.7.1287A 03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы».

По результатам определения класса опасности расчетным методом с учетом 100%-го компонентного состава установлен V класс опасности для окружающей среды. V класс опасности (практически неопасный отход) подтвержден также результатами биотестирования.

Проведенные сертификационные испытания явились основанием для оформления экологического сертификата соответствия и паспорта качества осадков. Очередной раз сертификационные испытания подтвердили, что:
- метод обработки осадков, в т.ч. и время выдержки на иловых площадках и площадках обеззараживания и стабилизации оказывает влияние на их конечный состав, свойства, массу и способ дальнейшего использования;
- осадки, подсушенные и выдержанные в естественных условиях в течение нескольких лет на площадках обеззараживания и стабилизации, могут быть использованы в качестве почвогрунтов для биологической рекультивации нарушенных земель, полигона складирования фосфогипса АО «Воскресенские минеральные удобрения», а также при посадке деревьев и кустарников, формировании газонов и клумб, благоустройстве и задернении придорожного полотна и высадке зеленых насаждений, в питомниках лесных и декоративных культур, для биологической рекультивации полигонов ТКО, полигонов промышленных отходов, неорганизованных свалок.

Развитие высаженных деревьев, кустарников и травянистой растительности проходит хорошо. Существенно сократились водная и ветровая эрозии поверхности полигона, прекратилось загрязнение почвенно-грунтовых вод и атмосферного воздуха, улучшились рекреационно-эстетические характеристики окружающей полигон местности.

Таким образом, АО «Воскресенские минеральные удобрения» удалось решить проблему утилизации ОСВ, и весь объем образующихся осадков после обработки используется для лесобиологической рекультивации склада фосфогипса.

В цехе НиОПСВ при техническом участии ООО «БифарAЭкология» разработан и успешно используется технологический процесс получения из ОСВ специального субстрата - почвогрунта со свойствами удобрения.

 Литература:
1. С.Д. Беляева, Е.В. Короткова. Новые национальные стандарты по использованию и размещению осадков сточных вод / «Водоснабжение и санитарная техника». № 4. 2013. С. 5-8.
2. С.Д. Беляева. Предложения по урегулированию вопросов природоохранного законодательства при отнесении осадков сточных вод к отходам производства и потребления / «Водоснабжение и санитарная техника». № 3. 2015. С. 13-17.

The use of sewage sludge for biological reclamation

The country annually produces 1 billion cubic meters of precipitation humidity of 96P97% as a result of wastewater treatment. Even after dewatering and reduce the volume they occupy a huge area when in storage. RePused not more than 1.5% of the volume of precipitation. In wastewater treatment plants of JSC «Voskresensk mineral fertilizers» reused entire volume of sludges during wastewater treatment.

Keywords: sewage sludge, land reclamation, soil, landfill, environmental certification, reuse of sludge.

Smirnov Vsevolod Borisovich, Ph.D. (Engineering), ecologist, engineerAtechnologist of shop of neutralization and industrial wastewater treatment;

Popova Tatyana Ivanovna, head of Department of ecological supervision.
LLC «Voskresensk mineral fertilizers». 140200, Russia, Voskresensk, Moscow region, Zavodskaya street, 1. EAmail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.;

Belyaeva Svetlana Dmitrievna, Ph.D. (Engineering), Director of scientific work;
Petrov Michail Igorevich, senior researcher. LLC «NPF Bifar». 125371, Moscow, Volokolamsk highway, 87, p.1. EAmail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Журнал «Вода Magazine», №6 (118), 2017 г.