Утилизация примесей бытовых сточных вод

Ранее были отмечены два фундаментальных свойства бытовых отходов – высокая степень делокализации и большое разнообразие форм. Здесь необходимо отметить, что это касается только так называемых неканализируемых, в основном твердых бытовых отходов. Жидкие отходы, основу которых составляют бытовые сточные воды (БСВ), в большей своей части поступают в канализацию и далее в локальные и городские очистные сооружения. Здесь следует учитывать не столько разнообразие форм, сколько различия в составе, хотя последние не столь велики, как у промышленных СВ и определяются в основном масштабами и поясным расположением мегаполисов.

Мировой опыт утилизации БСВ. За рубежом в малых поселениях практикуется совместное компостирование и прессование осадков канализации и органической части городского мусора и использование полученных брикетов в качестве топлива.

В мегаполисах осадки очистных сооружений находят более квалифицированное применение: их сбраживают, обезвреживают, отделяют неорганику и направляют в сельские хозяйства в качестве удобрений. Подача жидких пульп такого рода на поля фермеров является наиболее дешевым и простым методом удаления городских канализированных отходов. Она остается рентабельной при перекачке до 80 км, поскольку при этом исключается загрязнение земли, воздуха и воды, а жидкий сброженный осадок является прекрасным комплексным удобрением и структурирующим компонентом. Неорганическую часть осадков обычно сушат, озоляют, смешивают с вяжущими и веществами используют как наполнитель при производстве строительных материалов и пластмасс.

Высококачественные удобрения получают также при смешивании суммарных осадков сточных вод с органическими отходами сельскохозяйственного производства. В смеси добавляют азотно- и сернокислотные компоненты, хлопковую муку, крахмал, полученные пасты гранулируют при 93^°С.

Из иловых жидкостей метантенков городских БОС извлекают до 50% нитратов, 20–40% фосфатов и 5% других растворимых веществ.

Активные илы БОС мегаполисов могут быть использованы для удобрения почв в городских парках и зонах отдыха. Однако активные илы – не только готовое удобрение, но и ценное промышленное сырье. В расчете на 1 т сухого вещества они содержат до 500 кг белка, до 200 кг растворимых, до 300 кг нерастворимых минеральных солей и граммовые количества витаминов, главным образом В₁₂. Извлечение этих ценных компонентов компенсирует затраты на уплотнение, обезвоживание и сушку илов, которые очень трудно поддаются этим видам обработки вследствие бактериального происхождения, мельчайшей структуры примесей, малых концентраций сухих веществ и высокой степени их гидратации.

Городские СВ, содержащие детергенты и радиоактивные вещества, можно применять для дождевания и удобрения почв с целью культивирования высокоурожайных трав в запретных зонах, зонах отчуждения АЭС, на редко используемых военных полигонах и на технических безлюдных территориях. Это имеет большое значение, поскольку растения обладают высокой извлекающей, концентрирующей и удерживающей способностью по отношению к указанным вредным компонентам. Ежегодное скашивание и сжигание зараженной растительности позволяет на несколько порядков сконцентрировать нуклиды для последующего капсюлирования и захоронения.

Значительный эффект может быть получен при смешивании БСВ городов и стоков животноводческих ферм. Жидкие смеси такого рода отстаивают, сбраживают, осадки используют как концентрированные удобрения, верхние сливы – для орошения, а выделяющиеся газы и тепло утилизируют при окультуривании открытых водоемов, увеличивая скорость роста планктона и рыбной молоди.

На крупных промышленных установках используют в основном два способа утилизации БСВ – известковый и сернокислотный. Первый позволяет извлечь высокодисперсные оксиды и фосфаты кальция и магния, второй – сульфаты и фосфорную кислоту.

Теоретически, учитывая значительное содержание органики, утилизацию БСВ можно осуществить и в сравнительно малых масштабах. Так, например, в Англии разработана схема установки для очистки бытовых сточных вод многоквартирного жилого дома.

После рекуперации с применением дешевых окислителей и коагулянтов, отстаивания и фильтрации вода используется для стирки белья, в душевых и туалетах, для орошения лужаек, сада и огорода, а осадки сжигаются в котельной, отапливающей дом и снабжающей теплом установку для обработки БСВ. Печная зола поступает на подсыпку дорог.

БСВ могут быть непосредственно использованы для орошения сельскохозяйственных угодий, если они содержат не более (мг/л): 100 – нефтепродуктов, 250 – фенола, 100 – формальдегида, 1000 – хрома, 2000 – меди, 160 – свинца и до 1000 – других наиболее распространенных элементов. При этом доля БСВ, поступающих на орошение, может достигать 80%, а площадь орошаемых земель – 11 млн. га.

В заключение оценим ресурсы и основные направления утилизации БСВ. Среднегодовой организованный сброс БСВ в мировом масштабе можно оценить числом 200 000 млн. м³/год. Этими водами можно оросить 20 млн. га сельскохозяйственных угодий, внося при этом на 1 га в идеально усвояемых формах не менее (кг): 20 – азота, 20 – фосфора, 10 – калия и, что самое важное, практически все виды микроудобрений из 50, требуемых для жизнедеятельности растений. Орошаемые таким способом земли не нуждаются ни в поливе, ни в дополнительных дозах удобрений.

Однако такой способ крупномасштабного использования БСВ не считается в настоящее время экономически выгодным. Причина в том, что этот способ ведет к невозвратным потерям большого числа ценных компонентов, выделение и использование которых намного повысило бы эффективность утилизации БСВ.

Основной доход, который общество могло бы получить от утилизации БСВ, достижим при развитии следующих основных направлений:

выделение и переработка активных илов с целью получения биологически активных веществ;

сбраживание осадков и последующее раздельное использование осветленных БСВ для полива и осадков для удобрения почв;

использование жировых составляющих осадков БСВ для производства детергентов, ароматических и косметических средств;

получение витамина В₁₂ из сухого активного ила;

использование горючих газов, получаемых при сбраживании осадков, для производства электроэнергии и тепла.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Утилизация отходов преследует двуединую цель охраны окружающей среды и использования вторичиых материальных ресурсов. В 90-х годах и ранее на протяжении существования СССР основой государственной политики в области утилизации отходов было решение чисто экономических задач. Основным государственным органом в сфере утилизации отходов был Госснаб. При Госснабе функционировал мощный Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт вторичных ресурсов (ВИВР). В сфере утилизации отходов наиболее полно были представлены предприятия, занятые использованием вторичных металлов – Вторчермет, Вторцветмет и Втордрагмет. При этих предприятиях эффективно функционировали соответствующие научные институты.

После 90-го года масштабы утилизации отходов были минимизированы из-за развала экономики. В качестве компенсации снизилась экологическая нагрузка на окружающую среду.

Становление рыночной экономики в XXI веке заставило в корне изменить взгляды на цели и задачи утилизации. Тема утилизации отходов производства и потребления подверглась подробной экологической, экономической, правовой и технологической разработке. По существу речь шла о создании основ стратегии в сфере обращения с отходами. Основными стимулами для этого стали принятие Федерального закона «Об отходах производства и потребления» (вступил в силу 4.01.2000 г.) и создание достаточно подробного научного федерального квалификационного каталога отходов (ФККО) (зарегистрирован 29.12.1997 г.). Закон и каталог с подробными дополнениями к ФККО стали юридической, социально-экономической и научно-методической основами обращения с отходами.

Однако при этом наметились и некоторые негативные тенденции:

государство все в большей степени отходит от решения практических и технологических задач в области промышленной экологии;

негосударственные, чаще всего мелкие и средние предприятия, во главу угла ставят не научно-технологические задачи, а рыночные интересы;

научные исследования в области промышленной экологии ведутся разрозненно, не скоординированы и не сконцентрированы в научных центрах;

не проектируются и не строятся крупные предприятия по переработке наиболее масштабных видов отходов;

экономико-правовой и экологический статус городских свалок промышленных и бытовых отходов до сих пор не определен.

Серьёзным препятствием для решения проблем утилизации отходов является практическое отсутствие обобщающих научных и научно-методических публикаций в области обращения с отходами. Основная причина такого положения заключается в огромном количестве видов отходов, которое диктует многообразие и сложность тематики и проблематики экологической литературы. Отсюда необходимость объединения отдельных авторов и авторских коллективов для решения задач издания полных и подробных пособий, руководств, справочников и монографий в области утилизации отходов. В такого рода литературе нуждаются работники экологических служб предприятий, научно-исследовательских и проектных институтов, студенты, обучающиеся по специальностям «Экология», «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» и др.

Предлагаемая монография – это первый, может быть, не во всем удачный опыт создания такого рода изданий. Поэтому автор обращается к читателям с просьбой присылать свои замечания, направленные на улучшение книги.