Утилизация осадков сточных вод очистных сооружений посредством компостирования

Эффективность ЭМ-прераратов для утилизации ОСВ была показана также и на Рязанском кожевенном заводе [41].

В табл. 5 приведены экономические  показатели различных методов обезвреживания нефтезагрязненных почв и осадков  при содержании в них нефтепродуктов более 1% (по состоянию на 1986 г.) по сравнению с микробиологическим способом.

Микробиологическое обезвреживание является более экономичным способом.

Таблица 5.

Стоимость обезвреживания почв различными методами (по состоянию на 1986 г.).

 

Способ	Стоимость обезвреживания 1 тонны, марки  ФРГ
Термическое обезвреживание	250–420
Свалки для ПО  (ФРГ)	225–350
Свалки для ПО (ГДР)	150–250
Свалки для ПО (Бельгия)	175–250
Биосистема Эрде	135–220

 

2.8.4. Вермикомпостирование ОСВ

Особенно перспективным является метод, основанный на использовании вермикультуры [42]. В качестве вермикультуры используются навозные черви. Промышленное вермикультивирование недавно отпраздновало свое шестидесятилетие и широко распространено во всем мире. Черви способны перерабатывать достаточно широкий спектр органических веществ, и иловые осадки очистных сооружений не являются исключением. Черви, поглощая ОСВ или субстраты на их основе, выделяют вместе с копролитами большое количество собственной микрофлоры, ферментов и других биологически активных веществ, которые обладают антисептическими свойствами. Они препятствуют развитию патогенной микрофлоры, выделению зловонных газов и обеззараживают ил. Черви способны накапливать в теле тяжелые металлы и переводить их в связанные формы, недоступные для растений, что позволяет расширить спектр применения конечного продукта переработки. Вермикультивирование – это логическое завершение процесса компостирования, позволяющее сделать производственный цикл замкнутым, практически безотходным, экологически чистым. Этот процесс протекает без применения реагентов, что делает биологическую утилизацию экологически безопасной и не приводит к вторичному загрязнению поверхностных водоемов, грунтовых и подземных вод, почв. Технология утилизации с помощью навозных червей связана со сравнительно низкими затратами на строительство и эксплуатацию устройств для вермикомпостирования.

Из всех отходов коммунального  хозяйства осадки сточных вод  очистных сооружений имеют наибольшее значение. Активный ил, наряду с навозом крупного рогатого скота (КРС), – один из наиболее ценных субстратов для вермикомпостирования [43-46]. Повсеместному распространению данного способа переработки ОСВ препятствуют слабая изученность происходящих при этом процессов трансформации, значительные различия химических и физических свойств ОСВ и необходимость разработки индивидуального режима их переработки. Несмотря на это, использование ОСВ в качестве сырья для вермикомпостирования имеет большие перспективы. В смеси с бытовым мусором его широко используют для переработки в вермикомпост за рубежом [47-50].

Большой практический интерес  представляет разработанная в Италии (провинция Форли) технология переработки  городских отходов вместе с илом сточных вод в стальной конусообразной башне высотой 10 метров, диаметром в верхней части 2 метра, в нижней – 0,5 метра. Осадки сточных вод, заселенные червями, загружают сверху, в верхней части бункера их перемешивают с помощью шнека для улучшения аэрации и создания благоприятных условий жизнедеятельности червей. В нижней, неаэрируемой части бункера, собирается готовый компост. Ежесуточно на такой установке перерабатывается до тонны отходов [51].

Во Франции для вермикомпостирования отходов сконструирована установка  в виде цилиндрической башни, состоящей из 24 пластиковых поддонов диаметром 230 см, поставленных один на другой. Поддоны заполняют субстратом и заселяют червями. Весь процесс компостирования полностью автоматизирован.

Методом вермикомпостирования перерабатываются в компост отходы в городе Капри: из 60 тыс. тонн твердых бытовых отходов и 25 тыс. тонн ила сточных вод на площадке 600 кв.м получают около 30 тыс. тонн вермикомпоста [52].

В Великобритании также накоплен определенный опыт разведения червей. На Ротамстедтской опытной станции ведутся интенсивные исследования в области экологии дождевых червей, а также использования их для переработки различных отходов, включая ОСВ очистных сооружений.

Большой практический интерес  представляют также способы, в которых  дождевых червей содержат на модифицированных древесных стружках, помещенных в большие заглубленные бассейны. Сверху их орошают сточной водой. Черви съедают органику, оседающую на опилках. Таким способом производится очистка сточных вод от загрязняющих веществ [53-55].

В таких странах как Италия, Нидерланды, США широко изучают применение вермикультуры для утилизации бытового мусора и ОСВ очистных сооружений. В странах ЕЭС ежегодно производится около 6 Мт ила (по СВ), причем до 30% применяется в качестве удобрения в сельском хозяйстве [56]. Компост на основе ОСВ может содержать до 70% гумуса. ОСВ содержат в среднем 65-75% органических веществ в пересчете на сухой вес, азота – 2-6%, фосфора – 0,9-6,5%, калия – 0,2-0,5% и ряд микроэлементов.

Однако у нас в стране метод  вермикомпостирования ОСВ пока не нашел широкого применения, хотя такие работы велись и ведутся в ряде регионов РФ [57].

В 1990 году специалистами ВНИИ ПМ (п. Оболенск Московской области) Жариковым Г.А. и Фартуковым С.В. в течение одного теплого сезона проводились опыты по возможности переработки ила очистных сооружений г. Серпухова с помощью дождевых червей в биогумус. Были получены определенные положительные результаты, но на то время для вывода об экологической безвредности метода материалов оказалось недостаточно, и работы на очистных сооружениях Серпухова по рекомендации Окского экологического фонда были прекращены.

Впоследствии эти специалисты  в области вермикультивировании продолжили начатое дело в стенах других организаций. Профессор, д.б.н. Жариков  Г.А. стал начальником отдела экологической биотехнологии в Научно-исследовательском центре токсикологии и гигиенической регламентации биопрепаратов (НИЦ ТБП), г. Серпухов. К.т.н. Фартуков С.В. организовал лабораторию вермикультивирования в ООО «ИММУНОФАРМ» (п. Оболенск).

В г. Красноармейске Московской области, начиная с 1995 г., в илы, перемешанные с навозом, помещается культура компостных дождевых червей («Оболенский гибрид»), которые перерабатывают данную субстанцию в биогумус. Процесс идёт в специальных контейнерах в строгом соответствии с регламентом ОПР 23433262-02-95, разработанным НИЦ ТБП (г. Серпухов), и даёт городскому зелёному хозяйству 7-10 тыс. тонн удобрения ежегодно. В других городах – Вышний Волочок (1991 г., завод ферментных препаратов), Балабаново (АО «Плитспичпром», 1993 г.), Железногорск (Красноярск-26, городские очистные сооружения, 2003 г.) – эта технология получила положительную оценку и также нашла применение. В 1999 г. был получен патент на изобретение №2125549 «Способ получения биоудобрения».

При производстве микробиологических препаратов образуется большое количество органических отходов (осадок сточных вод, последрожжевой остаток или бражка, биошрот, гидролизный лигнин, некондиционные биопрепараты и др.), использование которых в сельском хозяйстве затруднено из-за неблагоприятных свойств этих отходов: они сильно обсеменены микробами, имеют специфический неприятный запах и пр. Предложено перерабатывать эти отходы с помощью дождевых червей. Благодаря деятельности червей удается получать из отходов микробиологической промышленности ценное, экологически безопасное органическое удобрение. Для этого различные отходы микробиологической промышленности смешивают со свиным навозом, увлажняют, подвергают предварительной ферментации в течение 12 дней и заселяют червями. Используют культуру червей, адаптированных к осадку сточных вод, образующемуся на локальных очистных сооружениях микробиологических предприятий. Обнаружено, что черви лучше всего растут и размножаются на субстрате, состоящем из: осадка сточных вод (40%), из биошрота или кукурузной шелухи (30%), свиного навоза (20%) и некондиционных бакпрепаратов (10%). Переработку проводят в течение 6 мес., обеспечивая полив и регулярную подкормку червей. За время вермикомпостирования происходит разложение органического вещества отходов, они обеззараживаются, обогащаются ферментами и легкоусвояемыми для растений минеральными веществами. Биогумус, полученный из отходов микробиологических производств, содержит в оптимальном соотношении необходимые растениям питательные вещества, обогащен гуминовыми веществами (до 27%), характеризуется высокой биологической активностью.

По результатам конкурса Международного фонда биотехнологий им. академика И.Н. Блохиной «Биотехнологические проекты для повышения качества жизни человека» в 2003 году серебряной медалью награждено ООО «Ставропольский экспериментальный завод» за разработку и внедрение проекта «Агробиоцентр вермикультивирования по утилизации осадков сточных вод».

Е.В.Антоновой и соавт. [58] разработали технологическую схему вермитрансформации осадков сточных вод ОАО «Саянскхимпласт» при финансовой поддержке НТП Минобразования РФ (проект №477) и РФФИ (проект «02-04-49976).

Сделана попытка переработки ОСВ  на Рязанском кожевенном заводе с  помощью вермикультуры при предварительной обработке осадков бактериальным препаратом «Тамир» в концентрации 0,2 л/т, ускоряющим ферментативные процессы и, как следствие, подготовку исходного субстрата для вермикультуры [59, 60].

ООО «СИБИРЬ-БИО» созданы локальные  очистные установки для частных  домов на основе вермикультивирования [61].

По содержанию азота, фосфора и  калия ОСВ не уступает навозу [62, 63] (табл. 6). Однако этот способ осложняется двумя обстоятельствами: присутствием в иле патогенных организмов и токсичных элементов.

Исследования [64, 65] по изучению влияния ОСВ канализационных очистных сооружений на червей показали, что интактные отходы вызывают гибель исследуемых червей. Решение этой проблемы возможно при добавлении к ОСВ наполнителей в пропорциях, делающих эти субстраты витальными.

Были определены виды наполнителей и их соотношений с обезвоженными  и нейтрализованными ОСВ очистных сооружений канализации г. Йошкар-Ола, к которым черви могли бы адаптироваться. Адаптационные способности анализировались по следующим критериям – биомасса червей, число генераций и качество потомства. Плотность посадки червей составляла 6 половозрелых особей на 1 дм³ субстрата. Влажность субстрата колебалась от 65% до 70%, рН среды – от 6,5 до 7,3 при температуре +18...+22 °°С. Продолжительность эксперимента составила 91 день.

Таблица 6.

Агрономическая ценность осадков  бытовых сточных вод, навоза

и городского мусора (ТБО).

 

	Содержание, % от массы  сухого вещества
Удобрение	азота общего	фосфора общего	калия	кальция	магния
Навоз конский	2,16	1,79	1,80	1,66	0,53
Навоз коровий	2,00	1,02	2,22	–	–
Мусор городской (ТБО)	1,64	1,00	0,30	–	–
Осадок сырой из отстойников	3,20	1,80	0,15	–	–
Осадок сброженный:
после первичных отстойников  и иловых площадок	3,02	2,33	0,21	3,48	–
то же, вместе с активным илом	3,03	3,70	0,18	3,29	0,95
после механического  обезвоживания и термической сушки	1,96	3,92	0,007	5,21	5,81

 

Опыты проводились в  четырех сериях по три повторности  в каждой в течение летне-осеннего сезона. Данные исследований представлены в таблице 7.

Таблица 7.

Влияние субстратов на основе нейтрализованного и обезвоженного

ОСВ на червей Eisenia fetida (Sav.).

 

ингредиенты		пропорции ингредиентов, %	прирост молоди, шт.	Прирост биомассы, г
1	контроль	25% почв серых лесных, 25% торф, 25% навоз, 25% листовой опад	231,00± 6,67	31,88 ± 1,71
2	ОСВ	100	0	0
	ОСВ	60:40	74,00 ±  2,08 **	17,70 ± 1,65 *
3	-	50:50	68,67  ± 3,84 **	14,27 ± 1,12 *
	торф	40:60	69,00 ±   3,87 **	12,30 ± 1,09 *
	ОСВ-	60:40	112,70 ±1,45 *	24,36 ± 1,79 *
4	листовой	50:50	104,33 ±2,96 **	21,71± 1,88 *
	опад	40:50	78,00  ± 2,52 **	18,44 ± 1,34 *

Примечание: * - достоверность разницы  между опытом и контролем  Р  > 0,05,

** -достоверность разницы между  опытом и контролем  Р  < 0,05.

 

Наибольший прирост  молоди и биомассы зафиксирован в субстратах, содержащих 60% ОСВ и 40% листового опада. Менее пригодными для жизнедеятельности червей оказались субстраты, содержащих  60% ОСВ и 40% торфа; 40% ОСВ, 30% торфа и 30% соломы. Полученные результаты экспериментов свидетельствуют о возможности использования червей для переработки ОСВ.

Данные анализов содержания тяжелых металлов в ОСВ после  цеха обезвоживания и нейтрализации  очистных сооружений г. Йошкар-Ола до и после переработки показали снижение Zn на 25%, Mn на 60%, Ni на 15%, Cu на 30%, Cd на 50% , Pb на 10% при переработке субстратов, содержащих 40% листовой опада и 60% ОСВ. Эти результаты свидетельствуют о перспективности использования переработки ОСВ с помощью биологических объектов.