Типовой технологический регламент использования осадков сточных вод в качестве органического удобрения

Обновлено: 05.10.2024

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Зайцева Н. А., Пырсикова А. Н.

В данной статье рассмотрена проблема утилизации осадков сточных вод (ОСВ) и предлагаются пути ее решения. Анализ химического состава ОСВ сооружений канализации г. Кемерово и сравнение результатов с требованиями ГОСТ доказывает возможность использования их в качестве азотно-фосфорного удобрения.

THE USE OF SEWAGE SLUDGE AS FERTILIZER

The article considers the problem of disposing of sewage sludge and proposes solutions to this problem. Analysis of the chemical composition of the sewage sludge sewerage structures Kemerovo and comparing the results with the requirements of GOST proves the possibility of using them as a nitrogen-phosphorus fertilizer.

Рис. 3 - Экран оператора

Таким образом, в процессе разработки системы автоматического упора были решены следующие задачи:

1. проанализированы существующие готовые решения в сфере автоматизированных систем подачи упора;

2. предложены решения по модернизации рольганга с внедрением системы автоматического упора;

3. собрана лабораторная установка по моделированию процесса автоматизированной подачи упора;

4. проведено моделирование процесса подачи упора

Моделирование процесса автоматической подачи упора необходимо для предвосхищения ошибок, которые могут произойти при внедрении системы. Также можно тестировать работу двигателя в разных режимах работы и пробовать на модели разные варианты программы управления. В ходе дальнейшей работы будет собрана лабораторная установка с физическим упором и столом, вместо их компьютерной модели, для последующего внедрения на предприятия.

2. Джеффри Тревис. LabVIEW для всех: Пер. с англ. Клушин Н.А.-М.:ДМК Пресс; Прибор Комплект, 2005. - 544с.

3. Петров И.Н. Конструкции и расчет рольгангов прокатных станов: Свердловск, 1967. - 37 с.

2. Dzeffri Trevis. LabWIEV dlya vseh: Per. S angl. Klushyn N. A. - M.:DMK Press; Pribor Komplekt, 2005. - 544s.

3. Petrov I.N. Konstrukzii I raschet rolgangov prokatnyh stanov: Sverdlovsk, 1967. - 37 s.

Зайцева Н.А.'Пыршкова А.Н.2

'Доцент кафедры строительных конструкций, водоснабжения и водоотведения; 2студентка гр.ВВб-121, Кузбасский

государственный технический университет ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД В КАЧЕСТВЕ УДОБРЕНИЙ

Ключевые слова: осадки сточных вод, утилизация осадков, использование осадков сточных вод, Кемерово.

Zaitseva N. A \ Pirsikova A.N 2

'Assistant Professor of building structures, water supply and canalization; 2Student of VVb-121, Kuzbass state technical university

THE USE OF SEWAGE SLUDGE AS FERTILIZER

Keywords: sewage sludge, waste sewage sludge, the use of sewage sludge.

Вопросы обработки и утилизации осадков бытовых и производственных сточных вод остро актуальны для всех крупных водоканалов нашей страны и представляют серьезную проблему. Каждый год в России образуется порядка 2 млн. тонн осадков по сухому весу (а при исходной влажности 98% их масса составляет порядка 100 млн. тонн). Накапливаясь вблизи очистных сооружений на иловых площадках, заполняя очистные сооружения и водоемы, переполняя пруды-накопители, осадки формируют крупные очаги загрязнения прилегающих территорий, поверхностных и подземных вод, так как воздействие мест накопления ОСВ на окружающую среду часто превышает установленные ПДК [3].

Перспективным и недорогим методом утилизации ОСВ является использование осадков городских сточных вод в качестве органоминерального азотно-фосфорного удобрения. Было установлено, что осадки содержат макро- и микроэлементы, необходимые для питания растений и повышения плодородия почв. Осадки сточных вод, независимо от их вида, оказывают существенное влияние на показатели потенциального плодородия почвы. Происходит снижение почвенной кислотности, возрастает насыщенность почвы основаниями. Под влиянием ОСВ заметно улучшаются пищевой режим почвы, особенно азотный и фосфорный, биологическая активность [3]. Так, 10 млн. тонн ОСВ по содержанию сухого вещества, основных элементов питания растений и удобрительной ценности равноценны примерно 50 млн т навоза [2].

В настоящее время в России нет ни одной организации, которая отвечала бы за утилизацию отходов в регионах, в связи с этим в стране перерабатывается только 10% ОСВ, из которых в качестве удобрений используют не более 4-6%. В это время зарубежный опыт свидетельствует, что 70-80% ОСВ можно использовать в качестве удобрения, при этом значительно увеличивается продуктивность выращиваемых культур [3]. Причинами, сдерживающими использование осадков, являются их высокая влажность, трудность удаления с иловых площадок, недостаточное количество и несовершенство механизмов и транспортных средств для уборки осадков, а также содержание в них солей тяжелых металлов и наличие патогенной микрофлоры. Поэтому необходимыми

условиями подготовки ОСВ к утилизации в качестве удобрения являются ограничение приема в городскую канализацию токсичных производственных сточных вод, содержащих тяжелые металлы и их обеззараживание [4]. Отечественный и зарубежный опыт использования осадка сооружений биологической очистки сточных вод свидетельствует о перспективности способа его утилизации в качестве удобрения при отсутствии токсичных примесей, в частности, соединений тяжелых металлов. В Германии, например, из 50 млн.т ежегодно образующихся осадков в качестве удобрения используется примерно 30 %, депонируется до 60 % и сжигается не более 10%. В Нидерландах, при ежегодном количестве 5,5 млн.т ила до 70 % используется в качестве удобрения. Определенный опыт такой утилизации имеется в Швейцарии, Индии и других странах. [5]

Проблема утилизации осадков бытовых и производственных сточных вод требует решения и в городе Кемерово. На городских канализационных сооружениях только за месяц образуется 1,5 тыс.м3 осадков. Для дегельминтизации (обеззараживания) осадков, что является обязательным условиями подготовки ОСВ к утилизации в качестве удобрения, на стадии поступления сточных вод на решетки, вводят растительный овицидный препарат Purolat-Bingsti, эффективность которого достигает 99%.

На основании заключения о качестве иловых осадков с городских очистных сооружений г. Кемерово, высушенные осадки представляют собой массу, близкую по свойствам к низкокалорийному топливу (теплота сгорания в среднем 2500 ккал/кц). В связи с этим, в 2004 году был предпринят опыт сжигания осадка на ТЭЦ, который не нашел свое применение в дальнейшем.

Был проанализирован состав осадков (таб. 1)

Таблица 1 - Химический состав осадка с иловых карт очистных сооружений г. Кемерово и допустимые значения показателей

свойств ОСВ при использовании их для удобрения и рекультивации земель.

Наименование показателя Значение Допустимое значение по ГОСТ Р 54534-2011

Класс опасности для окружающей среды V IV, V

Массовая доля сухого вещества, %, не менее 35 35

Массовая доля золы, % на сухое вещество, не менее 66,0/23,1 65

Массовая доля азота, % на сухое вещество, не менее 0,9/0,32 0,5

Массовая доля фосфора, % на сухое вещество, не менее 3,1/1,1 1,5

Ртуть, мг/кг сухого вещества, не более 10,8/0,0011 15

Хром, мг/кг сухого вещества, не более 420,0/0,0147 1000

Свинец, мг/кг сухого вещества, не более 119,0/0,0042 500

Кадмий, мг/кг сухого вещества, не более 34,2/0,0012 30

Никель, мг/кг сухого вещества, не более 118,0/0,0041 400

Медь, мг/кг сухого вещества, не более 605,0/0,212 1500

Цинк, мг/кг сухого вещества, не более 1910,0/0,669 3500

Мышьяк, мг/кг сухого вещества, не более 5,36/0,0002 20

Химическое потребление кислорода (ХПК5) водной вытяжки, мг/дм3, не более 225 300

Биохимическое потребление кислорода (БПК5) водной вытяжки, мг О2/дм3, не более 130 200

Бактерии группы кишечной палочки, индекс 0 (1)

где оригиналу f(t) ставится в соответствие изображение F(6), представленное как функция вещественной переменной 5 . Формулу (1), являющейся прямым преобразованием, можно рассмотреть как частный случай преобразования Лапласа, связанный с заменой переменной: комплексной p = 6 + jw на вещественную переменную 6.

Использование преобразования (1) для решения задачи идентификации, как и в базовом случае применения преобразования Лапласа, связано с определением передаточной функции по известным сигналам входа и выхода. Отличие заключается в переходе к вещественным изображениям W(6), X(6) = L, Y(5) = L ,5 е [С, ю), С > 0.На основе этих моделей формируется уравнение, в котором присутствует искомая функция.

Далее, имея математическое выражение вида

можно найти вещественную передаточную функцию W (5) . Переход к передаточной функции по Лапласу осуществляется формальной заменой вещественной переменной 5 на комплексную p в соответствии с рекомендациями [2,4].

Практическое применение соотношения (2) требует еще пояснения. В практических задачах входные и выходные сигналы заданы своими отсчетами. Эта особенность требует перехода в формуле (2) к численному интегрированию, что делается достаточно просто.

Математическая модель, в форме численной характеристики, объекта управления и исходная непрерывная вещественная передаточная функция имеют однозначную связь [4]. Она устанавливается при помощи системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ), в которой количество неизвестных параметров равно количеству точек интерполяции:

3. Требования к осадкам сточных вод, используемым

3.1. Использование осадка сточных вод на удобрение может быть допущено после его обезвреживания одним из способов в соответствии с действующими Санитарными правилами устройства и эксплуатации земледельческих полей орошения.

3.2. В зависимости от технологий обработки и хранения осадков они могут использоваться в жидком виде, влажностью 92 - 96%, или в виде сыпучей массы, влажностью 50 - 70%, а также в виде компостов. Для компостирования используются торф, солома, навоз, древесные и другие органические отходы.

3.3. На участках, предназначенных для удобрения осадком, до его внесения должно быть проведено агрохимическое обследование почвы по следующим показателям: pH, содержание подвижных форм фосфора, калия, тяжелых металлов - свинца, кадмия, хрома, меди, никеля, ртути, цинка. Обследование проводится методами, принятыми в агрохимслужбе.

3.4. Запрещается внесение осадков в водоохранных и заповедных зонах, поверхностно в лесах и лесопарках, а также на почвах, загрязненных тяжелыми металлами.

На сенокосах и пастбищах внесение осадков разрешается только в процессе перезалужения (под вспашку).

3.5. По удобрительным свойствам осадки сточных вод могут рассматриваться как органо-минеральные и органические удобрения, аналогичные органо-минеральным компостам, подстилочному или бесподстилочному (жидкому) навозу.

В сухой массе осадков содержится: органического вещества - 40 - 60%, азота - 1 - 3%, фосфора (P(2)O(5)) - 1 - 4%, калия (K(2)O) - 0,2 - 0,7%, кальция (Ca) - 3 - 5%, осадки содержат также магний, серу, другие макро- и микроэлементы, необходимые для питания растений. Осадки, получаемые после сооружений биологической очистки сточных вод, обычно имеют реакцию среды, близкую к нейтральной (pH 6,5 - 8,0).

3.6. Для установления удобрительной ценности в каждой партии осадков, однородной по своему происхождению, должны быть определены: pH сол., содержание сухого вещества, органического вещества, золы, общего и минерального (нитратного N-NO(3) и аммонийного N-NO(4)) азота, с общих и подвижных форм фосфора P(2)O(5)), калия (K(2)O) и общего кальция (Ca).

Нормативные требования к осадкам сточных вод указаны в Приложении 13.

3.7. В осадках промышленно-бытовых сточных вод могут содержаться тяжелые металлы, количество которых зависит от состава и доли промышленных стоков, а также способа подготовки осадков. Содержание тяжелых металлов в осадках колеблется в широких пределах, о чем свидетельствуют данные Приложения 14, где приводится химический состав осадка от очистных сооружений некоторых городов.

В осадках сточных вод от предприятий, перерабатывающих сельскохозяйственную продукцию, содержание тяжелых металлов, как правило, ниже, а питательных веществ выше, чем в осадках от городских очистных сооружений.

В целях исключения опасности загрязнения почв, продукции и окружающей среды тяжелыми металлами осадки сточных вод, предназначенные для удобрения, должны в обязательном порядке анализироваться на содержание тяжелых металлов: свинца, кадмия, хрома, меди, никеля, ртути, цинка.

3.8. Химический анализ на содержание питательных веществ и тяжелых металлов в осадках выполняется организацией, ответственной за их поставку на удобрение, и его результаты передаются пользователю в виде сопроводительного документа (сертификата).

3.9. Нормы внесения осадков устанавливают в зависимости от их удобрительной ценности и содержания тяжелых металлов в почвах и осадках. Запрещается внесение осадков, если содержание тяжелых металлов в них превышает нормы, указанные в Приложении 13. В случае превышения названных значений допускается приготовление компостов на основе осадков в смеси с другими компонентами (торф, навоз, растительные отходы) с доведением содержания тяжелых металлов до уровней, приведенных в Приложении 13.

3.10. Фактором, ограничивающим норму внесения осадков по питательным веществам, служит содержание в них общего и минерального азота. Не допускается внесение общего азота с осадком более 300 кг на 1 га, в том числе минерального азота, превышающее вынос годовым урожаем культуры, под которую вносится осадок. Пример расчета допустимой нормы осадков по содержанию тяжелых металлов и азота приведен в Приложении 15.

3.11. Запрещается применение осадков промышленно-бытовых сточных вод, содержащих тяжелые металлы, и компостов из них, если внесение этих удобрений повысит уровень загрязнения почв до значений 0,7 - 0,8 ПДК, указанных в Приложении 9.

3.12. С учетом длительного научного и производственного опыта, требований Санитарных правил устройства и эксплуатации земледельческих полей орошения и принимая во внимание аналогичные зарубежные разработки (Закон ФРГ о технических шламах от 15.04.92), на землях среднего и тяжелого механического состава во избежание накопления тяжелых металлов не допускается внесение более 10 т/га сухой массы осадков промышленно-бытовых сточных вод в чистом виде или в составе компостов, при периодичности внесения не менее 5 лет. На легких песчаных и супесчаных почвах норма удобрения ограничивается 7 т/га с периодичностью внесения не менее 3 лет.

В повышенных нормах (до 30 т/га сухого вещества) осадки промышленно-бытовых сточных вод и стоков пищевой промышленности применяются для удобрения не загрязненных тяжелыми металлами земель, отводимых под посадки древесно-кустарниковых насаждений, питомников, парков, под долголетние сенокосно-пастбищные угодья, при рекультивации земель.

Внесение осадков на торфяных почвах по агрономическим соображениям не рекомендуется.

3.13. Запрещается применение осадков и компостов из них на почвах с pH сол. ниже 5,5 без их предварительного известкования, если содержание кальция в осадке или компосте не обеспечивает поддержание pH почвы на уровне 5,5 и более.

3.14. Хранение и компостирование осадков разрешается проводить на участках, где они будут вноситься, или в непосредственной близости от таких участков.

Для внесения твердых и жидких осадков применяются машины и технологии, разработанные для применения соответственно твердых и жидких органических удобрений (Органические удобрения: Справочник. М., 1988). Осадок вносят на поле непосредственно перед его вспашкой отвальными плугами.

3.15. Внесение осадков сточных вод или компостов на их основе не исключает возможность применения других органических и минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры в соответствии с региональными технологиями их возделывания. При этом должно учитываться количество элементов, поступающих в почву с осадками. Особое внимание следует обращать на поступление в почву фосфора ввиду значительных концентраций его во многих видах осадков.

Читайте также:

Типовой технологический регламент использования осадков сточных вод в качестве органического удобрения

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Зайцева Н. А., Пырсикова А. Н.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Зайцева Н. А., Пырсикова А. Н.

THE USE OF SEWAGE SLUDGE AS FERTILIZER