Альтернативное применение: 

Очистка сточных вод

Кроме основного применения непосредственно как удобрение, препарат имеет так же ряд полезных свойств, открывающих возможности его альтернативного использования, среди них Очистка сточных вод с последующим использованием осаждённых илов.
Технология очистных сооружений городов и дальнейшего использования осажденных илов

Широкое  распространение наиболее экономичного биологического метода очистки сточных вод от органических и неорганических антропогенных токсикантов (нефтепродуктов, пестицидов, ПАВ, тяжелых металлов, продуктов детоксикации химического оружия) в современных условиях привело к возникновению новой экологической проблемы – необходимости поиска методов обезвреживания избыточных илов и осадков от тяжелых металлов (меди, свинца, хрома, мышьяка, ртути, цинка и т. д.), высокие концентрации которых не позволяют применять илы и осадки в сельском хозяйстве. 
Основной метод обезвреживания илов и осадков во всем мире до сих пор – захоронение в шламонакопителях. Только в России площадь действующих полигонов превышает 15 тыс. га, в том числе закрытых полигонов – более 40 тыс. га. За год в среднем на городских очистных сооружениях Санкт-Петербурга образуется около 450 тыс. тонн осадков, для захоронения которых требуются площади порядка 8 – 10 га. Полигоны должны быть расположены на расстоянии 50 – 60 км от очистных сооружений, пригодных земель для размещения полигонов на таком расстоянии от Санкт-Петербурга уже нет, ближайшие расположены в 250 – 300 км.  
Известные методы обезвреживания избыточного активного ила, содержащего тяжелые металлы (термическая и/или термохимическая обработка), несмотря на внешнюю привлекательность, экологически не безопасны, поскольку в той или иной мере происходит загрязнение атмосферы, требуются сложные системы очистки газовых выбросов от загрязняющих веществ, очистки вторичных сточных вод. Данные методы не предусматривают использования полезных органических веществ илов для восполнения почвенного гумуса, потери которого в верхнем горизонте почв за последние 100 лет достигли в разных регионах от 25 до 56 %. Другие методы обезвреживания избыточного активного ила от тяжелых металлов до настоящего времени не нашли применения в практике работы очистных сооружений.    
В соответствии с поставленной целью были исследованы закономерности накопления тяжелых металлов составляющими активного ила: биологической, органической и неорганической и выявлены формы связывания металлов активным илом в процессе биологической очистки сточных вод;

⦁    установлены механизмы накопления тяжелых металлов составляющими активного ила и обратного ему процесса –  извлечения тяжелых металлов из составляющих активного ила; 
⦁    установлена возможность использования для обезвреживания избыточного активного ила от тяжелых металлов малорастворимых солей кальция (магния), как х.ч., так и природного или техногенного происхождения; 
⦁    обоснован и разработан метод извлечения тяжелых металлов из реальных промышленных илов, основанный на принципе изменения направленности процессов, протекающих в системе ил – кальциевый материал, без использования высоких температур, кислотной или щелочной обработки; 
⦁    установлены основные формы связывания металлов аэробно стабилизированным осадком и механизмы извлечения тяжелых металлов из аэробно стабилизированного осадка; 
⦁    определены кажущиеся константы устойчивости комплексов тяжелых металлов с гуминовыми кислотами, выделенными из ила; 
⦁    разработаны подходы к получению прогностических моделей процесса извлечения тяжелых металлов из илов и осадков различными индивидуальными или смесовыми кальциевыми материалами. 

Внедрение разработанной технологии позволит существенно снизить загрязнение окружающей среды в местах размещения осадков сточных вод и создаст предпосылки для использования избыточного активного ила после предварительного его компостирования методом аэробной стабилизации в качестве сельскохозяйственного удобрения. На получаемый продукт после компостирования избыточного активного ила – биокомпост разработаны технологическая инструкция и технические условия. 
Активный ил биологических очистных сооружений включает три составляющие: 
⦁    Биологическую;
⦁    Органическую;
⦁    Неорганическую,
каждая из которых способна связывать ионы тяжелых металлов из водных сред. Основная доля металлов в исходном иле находится в органической составляющей условно твердой фазы ила. Высокое содержание N и атомные соотношения H/C, O/C, N/C свидетельствуют о наличии в иле алифатических и аминсодержащих функциональных групп. Основными компонентами илов являются: поли- и моносахариды – 26 %, аминокислоты и белковоподобные вещества – 28 %, липиды – 17 %, неорганические соединения – 28 – 30 %. Установлено, что основную роль в связывании металлов играют белковые молекулы и гуминоподобные вещества, а также минеральные компоненты илов – силикаты и алюмосиликаты. Тяжелые металлы присутствуют в твердой фазе илов в ионной форме, в форме растворимых и нерастворимых комплексных соединений с неорганическими и органическими лигандами, в сорбированной по ионному механизму на глинистых минералах и гумусовых веществах форме. Тяжелые металлы связаны по механизму комплексообразования с функциональными группами гумусовых кислот и других органических компонентов илов, входят в состав растительных тканей, а также в состав микроорганизмов. Тяжелые металлы являются непременной составляющей минеральных фаз илов: глинистых минералов, оксидов и гидроксидов железа и алюминия, карбонатов кальция и магния. 
Анализ химического состава аэробно стабилизированных осадков и осадков иловых площадок показал, что в целом они идентичны химическому составу избыточных илов, различаются лишь доли отдельных компонентов. Это является основанием предположить, что и механизмы связывания металлов составляющими аэробно стабилизированного осадка будут аналогичны рассмотренным механизмам связывания металлов составляющими избыточного активного ила. 
Основные закономерности извлечения тяжелых металлов из водных сред свидетельствуют о возможности изменения направленности процесса путем обработки гуминовым препаратом «БиоСила». 
Извлечение тяжелых металлов из избыточных илов при введении в систему кальцийсодержащих материалов протекает за счет: 1) ионного обмена из соединений, в которых металлы связаны с органическими веществами и другими компонентами илов по механизму ионного обмена; 2) реакций замещения из соединений, в которых металлы связаны с компонентами илов по механизму комплексообразования; 3) процесса пептизации, при котором металлы, связанные с белковоподобными веществами, переходят в водную фазу ила; 4) нарушения адсорбционного равновесия между комплексом металла и компонентами минеральной составляющей условно твердой фазы активного ила. Извлечение тяжелых металлов из аэробно стабилизированных осадков протекает в меньшей степени, что обусловлено уменьшением в осадках доли металлов, связанных с органическими веществами и другими компонентами осадков по механизму ионного обмена и увеличением доли металлов, образующих устойчивые соединения и входящих в структуру силикатов и алюмосиликатов. 
Полнота и скорость процесса извлечения тяжелых металлов из активного ила определяется физико-химическими условиями (рН, Т, С), продолжительностью, количеством введенного гуминового препарата «БиоСила». Установлено, что достаточной продолжительностью для обеспечения требуемой степени извлечения при воздушном перемешивании системы ил – «БиоСила» является 1 час. Остаточные концентрации тяжелых металлов в обработанном осадке зависят от исходного содержания металлов в общей массе осадка, от формы их соединений в осадке, от дозы реагента, от физико-химических условий проведения процесса.  
Предложен метод уплотнения избыточного ила при отстаивании путем предварительного введения препарата «БиоСила» при механическом перемешивании, что позволяет снизить влажность при продолжительности отстаивания 60 минут на 13 % и уменьшить объем осадка, передаваемого на фильтр-прессы в 2,7 – 3 раза. Воздушное перемешивание системы ил – «БиоСила» интенсифицирует процесс отделения органической составляющей от водной фазы, что проявляется в сокращении требуемой продолжительности отстаивания до 30 минут, увеличении объема выделившейся водной фазы до 55 – 65 %. Объем ила, передаваемого на дальнейшее обезвоживание, сокращается в 2,2 – 2,9 раза. Введением кальциевых материалов можно сократить затраты на обезвоживание осадков и илов. 
Введение в систему гуминовых кислот ускоряет процесс электрокоагуляции металлов и увеличивает полноту осаждения. Учитывая малые объемы водных фаз по сравнению с объемом вод, поступающих на биологическую очистку, возможно выделение тяжелых металлов на 90 – 95 % с возвратом водной фазы на вход очистных сооружений, что может оказаться экономически целесообразным. 
Разработан метод обезвреживания избыточных илов и аэробно стабилизированных осадков от тяжелых металлов до остаточного уровня их содержания, не превышающего установленные нормативы для осадков, разрешенных для использования в сельском хозяйстве. Процессы осуществляются при нормальных температурах, в открытых емкостях, при небольшой продолжительности, без применения дорогостоящих реагентов. Внедрение данного метода может проводиться на существующих площадях биологических очистных сооружений с максимальным использованием существующего оборудования, не требует больших капиталовложений, но расширяет функции сооружений. Качество обезвреженного аэробно стабилизированного осадка соответствует нормам СанПиН 2.1.7.573-96 и  ГОСТ Р 17.4.3.07-2001.  
 Осажденный ил целесообразно использовать в качестве почвогрунта для озеленения трасс и техплощадок.
Гуминовый препарат «БиоСила» применяют в качестве добавки в системах воздушной флотации, способствующей удалению следовых количеств смазки, масла, жидких органических веществ и взвешенных частиц в воде. Они служат специальным коагулирующим средством, которое применяется вместе с водорастворимыми полимерными флокулянтами для удаления растворимых органических веществ. Гумат используется и как добавка, снижающая водоотдачу, в некоторых типах органических жидкостей для предотвращения просачивания воды из отстойных бассейнов или ям.
Гумат особенно эффективен на стадии, следующей за химической очисткой воды. При химической обработке происходит осаждение металлов с помощью гидроксида кальция или гидроксида натрия. Добавление гуматов улучшает сам процесс и опускает концентрации нежелательных ионов ниже предельно допустимого уровня. Остаточные концентрации токсических металлов в сточной воде после такой обработки составляют менее 0,03 мг/л. Наилучший результат достигается при извлечении свинца (Pb), ртути (Hg), кадмия (Cd), меди (Cu), цинка (Zn), никеля (Ni) и хрома (Cr). Гуминовые вещества с успехом удаляют из сточных вод алюминий, который не относится к тяжёлым металлам, но токсичен.
Благодаря своей способности поглощать липофильные вещества, высокой катионообменной ёмкости, способности образовывать труднорастворимые комплексы с многозарядными катионами и тяжёлыми металлами, а также высокой электронообменной ёмкости гуминовые кислоты служат идеальной сорбционной средой для многих водных загрязнителей, особенно для тяжёлых металлов, липофильных веществ, антропогенных органических химикатов. Также гуминовые комплексы помогают эффективно извлекать радиоактивные вещества из воды, входящей в циклы производства электроэнергии на ядерных станциях.
В цикле очистки сточных вод жидкий раствор гуминовых кислот вводят в канал грунтовых вод. Там гуминовые кислоты создают реакционную преграду, которая разрушает вредные вещества грунтовых вод. Этот метод, малозатратный по инвестициям и расходам на содержание, является экономически выгодным, надёжным и экологически эффективным.

Способ биологической очистки сточных вод

Технология очистки сточных вод основана на способности гуминовых кислот, содержащихся в препаратах, связывать загрязняющие примеси (тяжёлые металлы и т.п.), переводить их в водонерастворимое состояние и выводить в виде осадка. Кроме того, гуминовые кислоты активизируют развитие полезных микроорганизмов и подавляют действие патогенов на последней стадии процесса биологической очистки сточных вод. При добавлении в стоки 0,01% гуматов происходит более интенсивная коагуляция примесей, на 10-15% повышается пропускная способность очистных сооружений. Гумат калия рекомендовано добавлять в системы воздушной флотации для удаления следовых количеств смазки, масла, жидких органических веществ и взвешенных частиц в воде. Он служит специальным коагулирующим средством, которое применяется вместе с водорастворимыми полимерными флокулянтами для удаления растворимых органических веществ.

При запуске аэротенка в работу его заполняют сточной жидкостью и добавляют раствор гумата. Затем воду аэрируют до появления хлопков активного ила и по достижении концентрации активного ила 2-5 г/л аэротенк вводят в режим постоянной работы. При запуске аэротенка в работу на потоке его заполняют сточной жидкостью и в течение всего периода запуска, дозируют и вводят в сточную жидкость раствор гуматов.
При эксплуатации аэротенка раствор гумата вводят в исходную жидкость и осуществляют окисление органических веществ обычным путем.
При запуске и работе биофильтров раствор гуматов вводят в исходную сточную жидкость.

Вариант 1
Изучалось влияние раствора гумата на рост активного ила при комнатной температуре. В сточную жидкость с концентрацией органических примесей от 200 до 700 мг/л по БПК5 вводился 5% раствор гумата, при этом его концентрация в сточной жидкости составляла 0,007-0,01 г/л.
Сточная жидкость подвергалась аэрации в течение 72 часов и определялся прирост активного ила с фиксированием характера хлопков, количества, видов и размеров простейших- и микроорганизмов.
Проводился контрольный анализ активного ила при тех же условиях, но без введения биостимулятора.
Если в контрольной пробе содержание активного ила увеличивалось в среднем на 5% то в пробе с биостимулятором на 37% Скорость прироста активного ила с биостимулятором во всех случаях в 7,4-8,2 раза превышала скорость прироста активного ила без биостимулятора.

Вариант 2
В опытный аэротенк вводили раствор гумата так, что его концентрация составляла 0,007-0,01 г/л. Аэротенк без введения гумата служил контролем. Концентрация активного ила в опытном и контрольном аэротенках составляла 2 г/л. Время аэрации составляло 5 часов. В пробах воды определяли содержание органических примесей (БПК5). 
Из результатов следует, что введение гумата ускоряет процесс биологической очистки сточных вод и сокращает необходимое время ее обработки, что позволяет уменьшить объем аэротенка.
В случае введения в воду гумата активный ил представлен бурыми мелкими хлопками. Хлопки хорошо оседают, и жидкость после их оседания становится прозрачной.
Под микроскопом наблюдаются многочисленные крупные особи коловраток, нематод, добо и др. простейших организмов, а также укрупные формы микроорганизмов.
Активный ил введения в воду гумата представлен светло-бурыми рыхлыми хлопьями. Активный ил медленно оседает и вода слабо опалесцирует. Под микроскопом наблюдаются мелкие особи простейших организмов и мелкие формы микроорганизмов.

Вариант 3
Запуск аэротенков в работу в зимнее время при температуре сточной воды от 6 до 12 oC связан необходимостью внесения активного ила с других объектов биологической очистки.
В тех же условиях введения гумата в аэротенк позволяет сформировать и нарастить активный ил в течение 6-8 суток без каких-либо дополнительных затрат. При этом установлено, что эффективность работы аэротенков в зимний период возрастает не менее чем на 25-30%.

Вариант 4
В опытный биофильтр подавали сточную воду с БПК5 200 мг/л. Эффективность очистки воды без биостимулятора составлена 76% и БПК5 снизилось до 48 кг/л. При введении в сточную воду гумата при концентрации 0,007 мг/л БПК5 снизилось до 8 мг/л, т.е. эффективность очистки возрастала до 96%

Таким образом, техническое решение позволяет увеличить эффективность очистки сточных вод, ускорить процесс роста активного ила, сократить сроки запуска объектов биологической очистки в эксплуатацию, сократить габариты очистных сооружений и уменьшить необходимые для размещения оборудования производственные площади, расширить возможности использования биологической очистки в условиях низких температур.

© 2019 Компания ЭкоАгроТех БИО                       

info@agrorec.ru                                    

Отдел продаж                                     

sales@agrorec.ru                            
                                                                                              

  • Facebook - Белый круг
  • Vkontakte - Белый круг