CC BY
9ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПРОЕКТЫ
УДК 625.852: 628.33.8
ИННОВАЦИОННЫЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ УТИЛИЗАЦИИ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ -ОСАДКОВ ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД
Г.Я. Дрозд, М.Ю. Хвортова
ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет»
Аннотация. Приведены характеристики новейших технологий утилизации осадков городских сточных вод.
Ключевые слова: утилизация, осадок сточных вод, технология, асфальтобетон, строительная керамика, удобрения
Проблема и ее связь с научными и практическими задачами.
Крупнейшая экологическая проблема России и Украины - загрязненность их территории отходами. Особую озабоченность вызывают отходы, образованные в процессе очистки городских сточных вод -канализационные илы и осадки сточных вод (ОСВ).
Основная специфика отходов - их двухкомпонентность: система состоит из органической и минеральной составляющей (80 и 20% соответственно в свежих отходах и до 20 и 80% после длительного хранения). Наличие в составе отходов тяжелых металлов обуславливает их IV класс опасности. В соответствии с санитарными нормами [1], такие виды отходов складируются под открытым небом и дальнейшей переработке не подлежат. Это привело к тому, что только в Украине накоплено около 0,5 млрд. т осадков, суммарная площадь для складирования которых составляет примерно 50 км2 на пригородных и городских территориях [2]. Отсутствие в мировой практике действенных способов утилизации данного вида отходов с обострением экологической ситуации (загрязнение атмосферы и гидросферы, отторжение земельных площадей под полигоны складирования), свидетельствует об актуальности изыскания новых подходов и технологий по их вовлечению в хозяйственный оборот.
Анализ исследований и публикаций. В 2005г. в в странах ЕС в соответствии с директивой 86/278/ЕС по охране окружающей среды,
осадки сточных вод были использованы следующим образом: 52% - в сельском хозяйстве; 38% - сожжены; 10% - складированы [3]. Попытка России перенести зарубежный опыт сжигания осадков на отечественную почву (строительство мусоросжигательных заводов) оказалась неэффективной - объем твердой фазы снизился всего на 20% с одновременным выбросом газообразных токсичных веществ и продуктов сгорания [2,3].
Закон Украины "Об отходах" в виду отсутствия соответствующих технологий утилизации обязывает осадки сточных вод только складировать [4].
Постановка задачи. Технологическая отсталость наших стран в сфере утилизации ОСВ в практическом плане обусловлена в первую очередь непозволительными затратами финансовых ресурсов на соответствующие утилизационные предприятия и оборудование. Поэтому ставится задача разработки новых альтернативных эффективных и экономичных способов вовлечения коммунальных отходов - осадков сточных вод в хозяйственный оборот.
Изложение материала и его результаты. Основными предпосылками к решению проблемы были следующие [5-7]:
- стабилизация состава и соотношение органической и минеральной составляющих ОСВ зависят от времени - чем более "старый" отход, тем он более минерализован и стабилен;
-наличие и концентрация ТМ (тяжелых металлов) в ОСВ зависит от вида промышленности городов;
-хранилища ОСВ - это техногенные месторождения сырьевых ресурсов;
-крупнотоннажный отход ОСВ должен быть использован для получения крупнотоннажной продукции на существующем парке оборудования;
-полученная продукция должна иметь спрос и соответствовать техническим, экологическим и санитарно-гигиеническим требованиям.
В результате теоретических, экспериментальных и пилотных исследований было показано, что решение экологической проблемы -ликвидации накопленных объемов осадков сточных вод возможно путем их активного вовлечения в хозяйственный оборот в следующих отраслях:
-дорожного строительства (производство органо -минерального порошка взамен минерального порошка для асфальтобетона);
-строительства (производство утеплителя типа керамзит и керамического эффективного кирпича);
-аграрном секторе (производство высокогумусного органического удобрения), что иллюстрируют рисунки 1-4.
Предложенные способы и технологии позволяют: - утилизировать до 200кг сухого ОСВ в 1 кубическом метре асфальтобетона с получением материала, физико - механические показатели которого не уступают требованиям государственных стандартов (табл.1);
-в обжиговых керамических изделиях может быть утилизировано до 50% ОСВ с получением заданных свойств керамического черепка (табл.2);
-при производстве органических удобрений утилизация ОСВ достигает 75%.
Экспериментальное внедрение результатов исследований было осуществлено на ряде предприятий Украины:
-дорожное покрытие площадки хранения тяжелой техники МД ПМК-34 (г. Луганск, 2005 г.), участок объездной дороги вокруг Луганска (ПК220-ПК221+50,2009г), городская улица им. Малютина в г. Антрацит, 2011г. Результаты наблюдений за состоянием и качеством дорожного покрытия свидетельствуют о хороших его эксплуатационных характеристиках, превышающих по ряду показателей традиционные аналоги (Рисунок -2).
-опытная партия эффективного облегченного керамического кирпича выпущена на Луганском кирпичном заводе №33 (Рисунок -3).
-производство биогумуса на основе ОСВ осуществляется на очистных сооружениях компании ООО «Лугансквода» (Рисунок -4).
Основные характеристики стройматериалов на основе ОСВ приведены в табл. 1,2, данные которых свидетельствуют о значительном превышении (в 2-3 раза) отдельных показателей (прочность, теплопроводность) по сравнению с аналогами.
Экономическая эффективность разработанных технологий значительна как в сфере производства, так и в области охраны окружающей природной среды.
Рисунок 1 - Виды исходных отходов
Рисунок 2 -Основные этапы утилизации органо-минерального
порошка из ОСВ в дорожном строительстве Агротехника и энергообеспечение. - 2014. - № 3 (3)
105
Рисунок 3 - Производство керамических изделий на основе ОСВ (опытная партия и лабораторный образец)
Рисунок 4 - Производство органического удобрения -биогумуса на основе ОСВ методом вермокомпостирования
Агротехника и энергообеспечение. - 2014. - № 3 (3)
Таблица 1 - Физико-механические свойства образцов асфальтобетона с различным содержанием _добавки ОСВ_
№ п/ п Состав асфальтобетона (плотный, тип Б) Водонасы-щение, % Набухание, % Предел прочности при сжатии, МПа, при температуре Коэффициент водоустойчивости
20° С 50° С водонас сост.
1 Щебень - 35%; Песок из отсева дробления щебня - 65% (контроль) 0,6 0,12 6,40 2,05 5,56 0,87
2 Щебень - 35%; Песок из отсева дробления щебня - 63%; ОСВ - 2%. 0,55 0,15 6,10 1,65 5,70 0,93
3 Щебень - 35%; Песок из отсева дробления щебня - 61%; ОСВ - 4%. 0,97 0,15 6,25 1,92 5,60 0,89
4 Щебень - 35%; Песок из отсева дробления щебня - 59%; ОСВ - 6%. 0,65 0,06 7,40 3,0 6,80 0,91
5 Щебень - 35%; Песок из отсева дробления щебня - 57%; ОСВ - 8%. 1,22 0,18 8,0 3,3 6,9 0,86
Требования ДСТУ Б В.2.7-119-2003 (марка II, верхние слои) 1,5-3,5 не более 0,85 2,4 1,2 - не менее 0,85
Требования ДСТУ Б В.2.7-119-2003 (марка II, нижние слои) не более 10 - 1,5 - - не менее 0,6
108
Агротехника и энергообеспечение. - 2014. - № 3 (3)
Таблица 2 - Основные свойства керамического черепка
№ Содержание осадка, % Средняя плотность, рср, т/м3 Пористость, По, % Теплопроводность, X, Вт/мК Предел прочности при сжатии, Ясж, МПа
1 Без добавки 2,08 16,4 0,99 12,2
2 10 2,0 20,0 0,94 13,3
3 20 1,82 27,2 0,84 12,0
4 30 1,70 29,2 0,80 10,2
5 40 1,61 31,6 0,78 9,75
6 50 1,56 37,6 0,70 9,4
7 60 1,50 40,0 0,67 9,25
8 70 1,41 43,5 0,62 9,0
9 80 1,28 48,8 0,55 8,75
Агротехника и энергообеспечение. - 2014. - № 3 (3)
109
Выводы:
1.Экспериментальными и опытно - промышленными исследованиями показана возможность вовлечения ОСВ в хозяйственный оборот с использованием новых подходов и технологий, что позволит частично решить проблему экологической безопасности страны.
2. Для широкого практического использования предложенных способов утилизации ОСВ необходимо решить ряд организационно -правовых вопросов:
- внести изменения в Закон "Об отходах";
- разработать технические условия на продукцию и провести ее сертификацию;
- подготовить обращение в Кабинет Министров и Министерство охраны окружающей природной среды с просьбой о разработке действенных механизмов и путей предоставления льгот по налогообложению прибыли, полученной от реализации продукции, изготовленной с использованием отходов и государственных субсидий на снижение процентов по банковским кредитам, направленных на реализацию проектов по утилизации отходов.
Список литературы
1.ДСанПШ 2.27.029-99. Ппешчш вимоги щодо поводження з промисловими выходами та визначення !х класу небепеки для здоровя населення: затверджеш МОЗ Укра1ни 01.07.99 : вид. офщ. - Кшв :Держстандарт, 2000.-139 с. : ил.
2.Сучкова Н. Г. Анализ состояния проблемы рекультивации иловых площадок очистных сооружений городов и перспективы для Харьковского региона / Н. Г. Сучкова // Материалы научно-практической конференции «ЭТЭВК-2007» 19-21 сентября 2007 г. - Ялта, 2007.- С. 279284.
3. Паёнк Т. Л. Законодательство Европейского Союза в области утилизации осадков / Т. Л. Паёнк // Водоснабжение и санитарная техника. - 2003. - №1. - С.37-41.
4. Закон Украины «Про вщходи», №187/98 - ВР ввд 5.03.1998р.
5. Дрозд Г. Я. Технико-экологические записки по проблеме утилизации осадков городских и промышленных сточных вод / Г. Я. Дрозд, Н. И. Зотов, В. Н. Маслак . - Донецк : ИЭП НАН Украины, 2001. -340 с.
6. Использование осадков сточных вод в производстве строительных материалов / Г. Я. Дрозд, И. В. Матвеева, О. А. Погостнова,
Р. В. Бреус // Труды Луганского национального аграрного университета. - Луганск, 2004. - Вып. №41(53): Технические науки. - С. 3-13.
7. Патент 26095 Укра1на, МПК СОР1/52. Споаб утилiзaцil осащв мюьких спчних вод / Р. В. Бреус, Г. Я. Дрозд ; заявник i патентовласник Луганск. нац. аграр. ун-т.- № 94127955 ; заявл. 11.12.06; опубл. 30.07.07, Бюл.№14. - 2 с.
Дрозд Геннадий Яковлевич, доктор технических наук, профессор,drozd.g @mail.ru Россия, Орел, Орловский Государственный Аграрный Университет
Хвортова Марина Юрьевна,кандидат технических наук, доцент,
Khvortova1995@mail. ru Россия, Орел, Орловский Государственный Аграрный Университет
INNOVATIVE OF RESOURCES OF SAVING TECHNOLOGIES OF UTILIZATION OF COMMUNAL WASTES - FALLOUTS OF MUNICIPAL SEWAGES
Drozd G., Khvortova M. Descriptions of the newest technologies of utilization of precipitations of city sewages are resulted.
Key words: utilization, sediment of sewages, technology.
Drozd Gennadij Jakovlevich, doctor of technical Sciences, Professor, drozd.g @mail.ru, Russia, Orel, Orel State Agrarian University
Khvortova Marina Jurievna, candidate of technical Sciences, associate Professor, [email protected],
Russia, Orel, Orel State Agrarian University
