3 Анализ альтернативных технологий подобных производств
В результате водоочистки и водоподготовки образуется большой объем отходов, среди них самыми крупнотоннажными и опасными будут являться осадки сточных вод (ОСВ), к которым относятся избыточный активный ил и биошлам. Городские и производственные ОСВ – суспензии, выделяемые из сточных вод в процессе их механической, биологической, физико-химической и реагентной очистки [8].
На современном этапе развития человеческого общества из-за роста населения и индустриализации наблюдается тенденция увеличения объемов данного отхода. Это негативно влияет на окружающую среду, здоровье и жизнь человека и животных в районах, где накапливаются и размещаются ОСВ. В связи с этим актуален вопрос с выбором наиболее экологически безопасной, энерго- и материалосберегающей – «зеленой» технологии его переработки [5].
Вопросы обработки и утилизации осадков городских очистных сооружений актуальны для всех крупных водоканалов России и представляют серьезную проблему, так как значительная часть их концентрируется на иловых площадках. Условия размещения ОСВ во многих случаях не соответствуют современным экологическим требованиям и мировым стандартам. Так как их проектирование, строительство и размещение отходов на них велось задолго до введения мировых стандартов и требований для данного рода деятельности [9].
ОСВ, как и большинство промышленных и бытовых отходов, имеют свои достоинства и недостатки. Положительным свойством осадков является тот факт, что в нем содержатся большие запасы микроэлементов и ценных питательных элементов, таких как фосфор, калий, азот. При этом из-за техногенной деятельности человека, негативно влияющей на плодородие почв, потребность в данных элементах ежегодно увеличивается [4].
Минусы ОСВ [11]:
– крупнотоннажный отход, объем которого из года в год будет только расти;
– для размещения данного отхода необходим отвод больших площадей и строительство специализируемых полигонов;
– являются источником плохого запаха, болезнетворных микроорганизмов и аллергенов (иловые карты часто зарастают сорной травой, которая является источником аллергенов);
– в состав отхода могут входить нефтепродукты и растворимые формы солей тяжелых металлов (ТМ)
. С учетом вышеуказанных положительных и отрицательных свойствах ОСВ можно сгруппировать существующие способы их утилизации в несколько направлений [16].
К первому направлению утилизации осадков относятся деструктивные методы в прямом и переносном смысле. То есть при использовании данных методов единственное преимущество ОСВ будет потеряно. Так, при термическом обезвреживании осадков уменьшается объем и опасность отхода по отношению к окружающей среде, но при этом все питательные компоненты теряются безвозвратно. К тому же для такого процесса необходимы большие затраты энергии, так как влажность ОСВ зачастую превышает 80% [1].
К этому же деструктивному, но уже в переносном смысле, методу, можно отнести размещение ОСВ в геосфере (размещение на полигонах, сброс в Мировой океан), так как происходит концентрация ценных питательных компонентов без их дальнейшей возможности попасть в биогеоценоз. Что в свою очередь приведет к бессмысленной растрате питательных элементов [17].
Ко второму, конструктивному направлению утилизации ОСВ, относятся все технологии и методы позволяющие получить из отхода продукт, подлежащий дальнейшей реализации [13].
Существуют методы и технологии, позволяющие получать из ОСВ такие продукты, как биогаз, углеводороды, керамзит, кормовые добавки для сельскохозяйственных животных, рекультивационный почво-грунт [15].
Получение биогаза путем сбраживания ОСВ является одним из перспективных методов переработки осадков во всем мире. При брожении 1 т сухого органического вещества стоков можно получить 350–500 м3 биогаза, который на 50-80% состоит из метана. Однако, к примеру, для такой большой страны, как Россия, этот метод не целесообразен по ряду технологических и экономических причин. Так для получения биогаза используется дорогостоящее оборудование для его концентрации и очистки. Российская Федерация является мировым лидером по запасу природного газа, то есть экономическая эффективность от получения и реализации биогаза, по сравнению с добычей и продажей природного газа, будет крайне мола [1].
Технология получения углеводородов с помощью пиролиза ОСВ, также будет не актуальна для таких крупных экспортеров и импортеров нефти как Россия, Китай, США, Саудовская Аравия и т.д. Из 1 тонны сухого осадка может быть получено в среднем 300 л углеводородов, но так как зачастую ОСВ имеют высокую влажность, то необходимо принимать ряд технологических мер для подготовки осадка и доведения его до сухого состояния для дальнейшей переработки. Этот фактор существенно повышает себестоимость готовой продукции то есть полученных из отходов углеводородов, по сравнению со стоимостью добытой природной нефти [18].
Получение керамзита из ОСВ так же финансово нецелесообразно, так как эта технология подразумевает низкую влажность применяемого осадка [2].
Наиболее оптимальными, с экономической и экологической точки зрения, и действительно «зелеными» технологиями по утилизации ОСВ будут являться методы переработки отхода в кормовые добавки для сельскохозяйственных животных и получение рекультивационного почво-грунта. Данные направления по обращению с отходом позволяют полностью его утилизировать с минимальными финансовыми и энергетическими затратами. Широкое применение данных «зеленых» технологий по утилизации ОСВ ограниченно тем, что в отходе могут присутствовать превышающие предельно допустимые концентрации нефтепродукты и растворимые соли тяжелых металлов [11].
С развитием наилучших доступных и существующих технологий возможность утилизации ОСВ с получением рекультивационного почво-грунта возросла. Так, существует способ утилизации осадка, основанный на процессе биодеструкции, за счет которой концентрации растворимых форм солей тяжелых металлов и нефтепродуктов заметно уменьшаются, что позволяет применять полученный продукт, как рекультивационный почво-грунт, так как он будет соответствовать всем нормам и правилам предъявляемым к такому роду продукции [16].
Остальные части данного отчета по практике: