Экология /2.Экологические и метеорологические проблемы  больших городов и промышленных зон.

Светличная Ж.В, Юрченко В.А.

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет

Получение водорода из осадков сточных вод как экологически безопасного энергоносителя

Биологическая очистка сточных вод (СВ) является наиболее экологически безопасным, высокоэффективным и экономичным методом обезвреживания жидких отходов. С точки зрения экологической безопасности, ее главным недостатком является образование больших объемов твердых отходов – избыточного активного ила. Количество осадков, заскладированных на площадках и избыточным активным илом, исчисляется в Украине миллионами тонн. Эксплуатация иловых площадок сопровождается разложением осадка, приводящего к загрязнению атмосферы, подземных вод и почвы токсичными продуктами.

Утилизация активного ила как удобрения привлекает повышенным содержанием в нем биогенных элементов: углерода, фосфора, азота, серы, железа, меди и др. Однако, перед его использованием в качестве удобрения нужно производить специальную противогнилостную обработку, а также уничтожить в иле патогенные микроорганизмы и яйца гельминтов.

Одним из способов утилизации активного ила является сжигание, т. е. использование его в качестве заменителя нефти и каменного угля. Однако теплотворная способность ила довольна низкая. Кроме того, предварительное высушивание требует больших энергетических затрат. Ряд исследований показали возможность использования избыточного ила в качестве флокулянта, адсорбента и сырья для производства строительных материалов.

Ряд исследований показали возможность использования избыточного ила в качестве флокулянта, адсорбента и сырья для производства строительных материалов.

Конечный продукт конверсии осадков путем брожения – метан – энергоноситель, выделяемый архибактериями. Установки для образования метана уже действуют в ряде стран, включая США, Китай и Индию. При образовании СН₄ из осадков СВ высвобождается около 80-90 % энергии.

Образование метана идет через стадию образования водорода. Теоретически можно остановить процесс на уровне образования водорода - экологически более чистого энергоносителя, чем метан.

Среди осадков, образующихся на канализационных очистных сооружениях, можно выделить три основных типа:

- избыточный активный ил, отводимый из вторичных отстойников;

- смесь осадков, отводимых из первичных и вторичных отстойников;

- осадок с иловых площадок.

Общий объем осадков на биологических очистных сооружениях, как правило, не превышает 1% объема обрабатываемых стоков, при этом на долю активного ила приходится 60-70% образующихся осадков. Осадок из первичных отстойников крайне неоднороден по фракционному составу, содержание в нем частиц крупностью более 7-10 мм составляет 5-20%, крупностью 1-7 мм ‑ 9-33%, крупностью менее 1 мм ‑ 50-88% массы сухого вещества [4]. Активный ил по фракционному составу значительно однороднее осадка первичных отстойников; около 98% (по массе) частиц ила имеют размер менее 1 мм. Основными компонентами беззольной части осадка и ила являются белково-, жиро-, углеводоподобные вещества, в сумме составляющие 80-85%. Остальные 15-20% приходятся на долю лигнино-гумусового комплекса соединений, которые, как свидетельствуют литературные данные, практически не поддаются деструкции при анаэробном бродильном метаболизме и являются инертным субстратом для этого процесса

В настоящей работе было проведено химическое исследование трех типов осадков, образующихся на очистных сооружениях г. Харькова (табл. 1). В табл. 1 для сравнения приведены аналогичные характеристики навоза крупного рогатого скота – субстрата, наиболее часто используемого для сбраживания с получение биогаза.

Показатель	Концентрация в осадках сточных вод, масс.%					Концентрация (%) в навозе
	Литературные данные [2-4]		Избыточный активный ил (г. Харьков)	Смесь первичного и вторичного осадка (г. Харьков)	Осадок с иловых площадок (г. Харьков)
	Осадки из первичных отстойников	Избыточный активный ил
Влажность	92-96	96-99,2	99	98	89	65
Беззольное вещество	65-75	70-75	66-74	71-78	50-58
В нем белков	28-32	41; 40-44	38-42	36-40	32-35
липидов	25-30	25; 18-23	16-20	23-29	22-25
углеводов	14-18	14; 4-7	4-6	10-14	8-10
С		51,4	40-49	34-39	29-35	43,8
N	5-6	8-10	9-10	7-8	3-6	1,75
Р	1,4	3-4	3,0	1,5	1,1	3,05

Таблица 1 - Состав различных органических осадков

Таким образом, избыточный активный ил при использовании специальных методов оптимизации является перспективным источником получения биоводорода – экологически безопасного энергоносителя.