экология/ 4. Промышленная экология и медицина труда

асп. Свірідова В.А., к.б.н., доц. Медведєва О.В.

Кіровоградський національний технічний університет

Досвід зарубіжних країн у вирішенні проблеми утилізації осаду стічних вод

За статистичними даними, в Україні кожен населений пункт генерує до 250 кг осадів стічних вод (ОСВ) за рік на одного жителя. Щорічно утворюється близько 40 млн. т осадів стічних вод, а потреба в мулових майданчиках для їх розміщення складає 120 га/рік [8].

На основі аналізу літературних джерел нами було виявлено, що сучасні технологічні процеси очищення стічних вод є схожими у всьому світі, але проблеми утилізації оcаду індивідуальні для кожної країни та міста. [3].

Все вищеозначене свідчить про актуальність і складність даної проблеми та необхідність її вирішення.

Метою даної роботи є аналіз основних проблем, пов'язаних з використанням осадів стічних вод та оцінка існуючих методів їх утилізації в розвинених країнах.

Утилізація осаду стічних вод є технологічно складним і матеріально витратним процесом, що включає кондиціювання, зневоднення, знезараження, сушку та екологічно безпечну переробку або використання ОСВ. Вартість установки для обробки осадів становить в середньому 50–70% вартості всього очисного комплексу.

Так, за підрахунками українських вчених [8], орієнтуючись на передові методи хоча б часткової утилізації, для вирішення даної проблеми в Україні слід здійснити капітальні вкладення у розмірі до 30 млрд. євро. Цей непосильний для економіки України фінансовий тягар можна полегшити шляхом суттєвого зменшення водопостачання в промисловості і в житловому секторі (в Україні, наприклад, на душу населення виробляють води 520 л/добу, а у Німеччині, Угорщині, Чехії - менше 100 л/добу), а також створенням нових, ефективних технологій утилізації ОСВ [8].

Стратегія обробки осаду на окремих очисних спорудах формується залежно від багатьох факторів, а саме: місця розташування очисних споруд; транспортних витрат; якості стоків, що надходять; технології видалення біогенних елементів; певних законодавчо-нормативних обмежень стосовно утилізації осаду, наявності необхідних реагентів та цін на них; можливості передачі обробленого осаду підрядним організаціям чи підприємствам тощо [7].

Кілька десятиліть тому, коли тільки робились перші кроки по очищенню стічних вод, осад скидався у відкриті водойми. Так, до початку 90-х років у Великобританії та США осад скидали в океан [2]. Ця практика припинилась лише тоді, коли були введені в дію жорсткі норми щодо забруднення навколишнього середовища.

У більшості розвинених країн на очисних спорудах будуються енергетичні комплекси, джерелом енергії для яких є осад стічних вод, також з нього виробляють біовугільні гранули [4] та використовують у якості добавок до палива для електростанцій тощо [2].

У табл. 1.1. приведені методи утилізації осадів в різних європейських країнах [1, 2, 7].

Таблиця 1.1.

Методи і об'єми утилізації осадів в різних європейських країнах

Країни	Методи утилізації %
	у сільському господарстві	звалище	спалювання	інші
Австрія	13	56	31	-
Швейцарія	50	30	20	-
Німеччина	25	55	15	5
Данія	27	28	36	9
Швеція	15	70	-	15
Англія	53	16	7	24
Фінляндія	27	36	-	37

Складування на звалищах і спалювання, незважаючи на їх небезпеку використання, є досить розповсюдженими способами утилізації ОСВ в таких країнах, як Франція, Люксембург, Німеччина та Нідерланди [1].

Фінляндія та Швеція – єдині в Європі, що не використовують спалювання осадів, вони є прибічниками складування ОСВ.

Використання осадів з метою збільшення родючості ґрунтів є одним з найбільш розповсюджених варіантів вирішення даної проблеми у світі. Так, у європейських країнах 35-40% від загальної кількості утворених осадів використовуються у якості добрив.

У Люксембурзі в сільському господарстві використовується близько 90% річного виходу ОСВ, у Швейцарії – 70%, у німеччині – 30%, Франції - 23%. крім цього, таке використання планують збільшити у Фінляндії, Португалії та Ірландії [1].

У Росії застосовується менше 10%, з яких лише 4-6% у сільському господарстві [6]. Що стосується України, то з 6-12% всіх утворених осадів, які можуть бути використані вторинно, у сільському господарстві застосовуються не більше третини [8].

Одним з напрямків переробки осадів є отримання з їх допомогою замінників ґрунту. Для цього їх розміщують на майданчиках, засаджених очеретом чи іншими видами вищої водної рослинності і забезпечених системами дренажу. Процес переробки в залежності від конкретних умов триває до 6 років і більше. Одержуваний матеріал за якістю не поступається природним ґрунтам, відрізняється фізичною і хімічною стабільністю і може бути використаний при рекультивації земель [5].

Досить перспективним є виробництво і використання біогазу з осадів стічних вод. Так, при бродінні 1 м³ осаду можна отримати 10-18 м³ біогазу. За теплотворною здатністю 1 м³ біогазу може замінити 0,83 кг коксу, 0,785 л бензину. Крім того, з 1 м³ газу можна отримати 1,61 кВт·год енергії [3]. На сьогодні в Європі зосереджено 44% світової кількості біогазових установок, в Північній Америці - 14% [4].

Використання технології анаеробного перетворення осадів стічних вод та інших органічних відходів для одержання біогазу входять до національних енергетичних програм більшості країни світу – США, Англії, Канади, Японії, Австрії, Франції, Італії, Швеції, Фінляндії, Індії, Китаю, Бразилії та ін. [1].

Як відомо, анаеробне зброджування ОСВ дає змогу вирішити ряд завдань, а саме: зниження концентрації метану в атмосфері, отримання стабілізованих осадів та використання біогазу для вироблення електричної і теплової енергії тощо. Враховуючи сучасну ситуацію в енергетиці нашої країни, даний метод є досить перспективним і для України [8].

Перспективною є технологія геотубування осаду в країнах Європи і США. З 2009 року дану технологію почали застосовувати й у Росії [6].

Суть методу полягає у статичному зневодненні, тобто фільтрації рідкої фази осаду через стінки геотуб - контейнерів з полімерної фільтруючої тканини, які розташовані на спеціально підготовленому дренажному майданчику. Перед подачею в геотуби осад обробляється спеціальними добавками: полімерним флокулянтом - для підвищення ефективності фільтрації; стабілізатором - для пригнічення процесу гниття органічної частини; дезінфектантом - для пригнічення запаху і розвитку мікрофлори осаду; спеціальним реагентом - для зв'язування солей важких металів [6].

Одним з найпоширеніших способів утилізації осадів стічних вод у європейських країнах та Україні є їх компостування.

Так, у Нідерландах переробляється на компост 30-40% побутових відходів, в Австрії та Бельгії близько 25%, у Франції на 8% [1].

Адже, використовуючи сумісне компостування осаду стічних вод та органічної складової побутових відходів, вирішується одночасно декілька завдань: утилізуються відходи, що створюють потенційну небезпеку довкіллю, та розширюється виробництво органічних добрив, потреба в яких є дуже великою.

В Італії, Нідерландах, США широкого розповсюдження набуло вермікомпостування побутового сміття і ОСВ [5]. Однією з переваг даної технології є те, що цей процес протікає без участі реагентів, що робить його екологічно безпечним і майже безвідходним. Крім того дана технологія не потребує значних капіталовкладень для будівництва і експлуатації обладнання для компостування [5].

Досить поширеним та перспективним напрямом утилізації ОСВ є його використання у будівництві. В залежності від складу осади стічних вод можуть слугувати сировиною для виробництва цементу, керамічної цегли, волокнистих плит, штучного мармуру, штукатурних розчинів, термоізоляційних матеріалів, пластмаси, скла, використовуватись у якості наповнювача для бетону, при будівництві автомобільних доріг тощо [1, 3, 8].

Крім того, з ОСВ можна виробляти адсорбенти, про що свідчить практика російських вчених, які розробили технологію виробництва активованого вугілля шляхом піролізу осадів стічних вод [8].

Також у Росії розроблена технологія переробки ОСВ з метою отримання високооктанового бензину. Процес полягає в отриманні синтез-газу і його перетворенні у моторне паливо. Запропонована установка може переробляти сировину вологістю 80%, продуктивність її по ОСВ складає приблизно 180-200 тис. т/рік [3].

Отже, у світі триває інтенсивний пошук шляхів утилізації зростаючої кількості осадів стічних вод. Використання вже існуючих прогресивних методів дозволить перевести дуже енергоємний і шкідливий процес утворення осадів в розряд екологічно чистих і високоефективних виробництв, адже використання ОСВ є не лише економічно вигідним, але й екологічно обгрунтованиим.

Література:

1. Европейская практика обращения с отходами: проблемы, решения, перспективы/Региональное Энергетическое Партнерство.-Санкт-Петербург, 2005.-[Електронний ресурс] Режим доступу: http://govorusha.com/books/evropeyskaya-praktika-obrascheniya-s-othodami.

2. Water. Biosolids Management and Enforcement. Audit Report No. 2012-P-10. Office of Inspector General. March 20, 2012.

3. Пашутина Е.Н., Давыдов С.И. Некоторые вопросы утилизации осадков сточных вод города Луганска//Науковий вісник Луганського НАУ, Серія Біологічні науки. – Луганськ: Елтон-2 - 2010, №19.- с. 84-87.

4. Sludge Treatment and Disposal: Management Approaches and Experiences. By ISWA’s Working Group on Sewage & Waterworks Sludge. Environmental Issues Series. – No. 7, 54-66 p.

5. Вермикомпостирование и вермикультивирование как основа экологического земледелия в XXI веке: достижения, проблемы, перспективы»: сб. научн. Тр./ред. Кол.: С.Л. Максимова [ и др.].– Минск, 2013. - 250 с.

6. Краснопеев, А. Л., Рублевская, О. Н. Опыт внедрения современных технологий и методов обработки осадка сточных вод. Водоснабжение и санитарная техника, 2011, № 4. - с. 65-69.

7. обработка осадка сточных вод: полезный опыт и практические советы./ Проект по городскому сокращению эвтрофикации/Комиссия по окружающей среде Союза балтийских городов.-Финляндия, 2012. режим доступа: www.purebalticsea.eu.

8. Современное состояние проблемы накопления и переработки отходов водоочистки в Украине/Астрелин И.М.//Сборник научных трудов "Вестник НТУ "ХПИ": Хімія, хімічна технологія та екологія №10 - Вестник НТУ "ХПИ", 2010.