Воздействие на окружающую среду органосодержащих отходов в качестве удобрительного материала

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВПО «Нижегородская Государственная Сельскохозяйственная Академия»

Курсовая работа по учебной дисциплине

«Оценка воздействия на окружающую среду»

Выполнил:

Студент 5 курса 30 группы

Королева Н. А.

Нижний Новгород 2016.



Содержание

Введение

1. Теоретическая часть

1.1 Общая характеристика сточных вод, классификация и состав

2. Основная характеристика осадков сточных вод

2.1 Методы очистки сточных вод, классификация осадков

2.2 Свойства осадков

3. Оценка воздействия на окружающую среду

3.1 Характеристика территории утилизации

3.2 Характеристика осадка сточных вод, планируемого для использования в качестве удобрения

3.3 Расчет и установление оптимальной дозы внесения осадка сточных вод

3.4 Технология внесения осадка сточных вод

4. Охрана окружающей среды

Заключение

Список использованной литературы



Введение

Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) является одним из неотъемлемых элементов системы управления окружающей средой, поскольку она дает знания и информацию о наличии и масштабах воздействия. Без знания и понимания отрицательного воздействия на окружающую среду было бы невозможно спланировать и эффективно внедрить меры по охране экосистем и защите здоровья населения.

Проектные решения намечаемой хозяйственной деятельности должны быть разработаны с учетом возможных последствий ее реализации для экосистемы в целом и отдельных ее компонентов. ОВОС - это исследование воздействия проектируемой деятельности и прогноза его последствий для окружающей среды и здоровья населения, который должен завершаться разработкой рекомендаций по необходимым природоохранным мерам, адекватным существующей и прогнозируемой экологической ситуации. ОВОС предусматривает вариантность решений, учитывая особенности территорий и интересов населения. Так анализируются все разумные альтернативы, включая полный отказ от хозяйственной деятельности. Действительно, всегда ли оправдано строительство нового объекта? Вполне возможно, что цель будет достигнута путем повышения эффективности производства на существующих предприятиях. Так ОВОС представляет собой анализ и сравнение всех реальных и разумных альтернатив (включая полный отказ от деятельности) на основе социально-эколого-экономических оценок каждой из них; форма, в рамках которой заказчик представляет результаты проведенных процедур ОВОС в процессе разработки проектного замысла на различных стадиях проектирования; инструмент принятия решений: результаты ОВОС должны представлять ясную картину альтернативных возможностей развития и их последствий для общества с взвешенной социально-эколого-экономической оценкой преимуществ и недостатков каждой альтернативы.

Целью оценки воздействия на окружающую среду является: всестороннее рассмотрение всех предлагаемых преимуществ и потерь экологического, экономического и социального характера, связанных с хозяйственным развитием; поиск оптимальных проектных решений, способствующих недопущению деградации окружающей среды, обеспечению социально-эколого-экономической сбалансированности хозяйственного развития, улучшению условий жизни людей, выработке эффективных мер по снижению уровня вынужденных неблагоприятных воздействий на окружающую среду до незначимого или приемлемого уровня.

Для достижения цели необходимо решение следующих задач:

* Выявление и анализ всех возможных воздействий намечаемой деятельности на окружающую среду района реализации хозяйственного проекта;

* Прогнозирование и оценка изменений окружающей среды, которые произойдут в результате оказанных на нее воздействий после осуществления намечаемой деятельности;

* Учет в подготавливаемых хозяйственных решениях возможных последствий их реализации.

Данная курсовая работа является одним из элементов процедуры оценки воздействия на окружающую среду при использовании органосодержащих отходов в качестве удобрительного материала.



1. Теоретическая часть

1.1 Общая характеристика сточных вод, классификация и состав

Рассмотрение данной темы следует начать с общего определения сточных вод, их классификации и состава.

Сточные воды - это воды, использованные на бытовые и производственные нужды и получившие при этом дополнительные примеси, изменившие их первоначальный химический состав или физические свойства, а так же воды, стекающие с территорий населенных мест, промышленных предприятий и сельскохозяйственных полей в результате выпадения атмосферных осадков.[1]

Сточные воды представляют собой сложные гетерогенные системы загрязняющих веществ, которые могут находиться в растворенном, коллоидном и нерастворенном состоянии. Загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные, биологические. Минеральные представлены песком, частицами глины, шлака, руды, минеральных солей. Органические загрязнения подразделяются по происхождению на растительные, животные, химические вещества. Бактериальное и биологическое загрязнения присущи бытовым и животноводческим водам и стокам некоторых промышленных предприятий. Бытовые сточные воды включают воды от банно-прачечных предприятий, предприятий общественного питания, больниц и др. Они поступают из жилых и общественных зданий, канализационных стоков. Органическое вещество в них составляет около 58%, минеральные вещества -- 42%. (Андреева Т.А., 2006г.)

Суммарный объем загрязненных сточных вод, сбрасываемых в российские водоемы, распределяется между жилищно-коммунальным хозяйством (51%), промышленностью (35%), сельским хозяйством (13%). Объем сброса загрязненных сточных вод составил по промышленности -- 8,6 млрд м3, в сельском хозяйстве -- 3,2 млрд м3, по объектам ЖКХ -- 12,5 млрд м3 (данные на 1995 год; Денисов и др., 2004).

Сточные воды могут быть классифицированы по следующим признакам:

по источнику происхождения:

· производственные (промышленные) сточные воды (образующиеся в технологических процессах производств), отводятся через систему промышленной или общесплавной канализации

· бытовые (хозяйственно-бытовые) сточные воды (образующиеся в результате бытовой жизнедеятельности человека), отводятся через систему хозяйственно-бытовой или общесплавной канализации

· поверхностные сточные воды (делятся на дождевые и талые -- образующиеся при таянии снега, льда, града), отводятся, как правило, через систему ливневой канализации. Также могут называться «ливневые стоки».

Производственные сточные воды, в отличие от атмосферных и бытовых, не имеют постоянного состава и могут быть разделены:

по составу загрязнителей на:

· загрязнённые по преимуществу минеральными примесями

· загрязнённые по преимуществу органическими примесями

· загрязнённые как минеральными, так и органическими примесями

по концентрации загрязняющих веществ:

· с содержанием примесей 1--500 мг/л

· с содержанием примесей 500--5000 мг/л

· с содержанием примесей 5000--30000 мг/л

· с содержанием примесей более 30000 мг/л

по свойствам загрязнителей:

· по кислотности:

· неагрессивные (pH 6,5--8)

· слабоагрессивные (слабощелочные -- pH 8--9 и слабокислые -- pH 6--6,5)

· сильноагрессивные (сильнощелочные -- pH>9 и сильнокислые -- pH<6)

· по токсическому действию и действию загрязнителей на водные объекты:

· содержащие вещества, влияющие на общесанитарное состояние водоёма (напр., на скорость процессов самоочищения)

· содержащие вещества, изменяющие органолептические свойства (вкус, запах и др.)

· содержащие вещества, токсичные для человека и обитающих в

· водоёмах животных и растений [2]

Состав и степень загрязнённости производственных сточных вод весьма разнообразны и зависят главным образом от характера производства и условий использования воды в технологических процессах.

Сточные воды загрязнены примесями органического и минерального происхождения, которые находятся в них в растворённом, коллоидном виде или в виде взвешенных нерастворимых веществ. Степень загрязнённости сточных вод оценивается концентрацией, т. е. массой примесей в единице объёма (мг/л или г/м3). Количественные и качественные составы минеральных, органических и биологических загрязнений сточных вод разнообразны и зависят в основном от характера и технологии производства, а также от условий использования воды. В производственных сточных водах могут присутствовать и ядовитые вещества (например, синильная кислота, фенол, анилин, сероуглерод, соли меди, свинца, ртути, мышьяка, хрома и др.).

В бытовых сточных водах минеральных веществ содержится около 42% (от общего количества загрязнений), органических - около 58%; осаждающиеся взвешенные вещества составляют 20%, суспензии - 20%, коллоиды - 10%, растворимые вещества - 50%.[3]

Состав сточных вод обогатительных фабрик разнообразен и зависит от природы сырья и технологии обогащения. Наиболее широк спектр загрязнений сточных вод обогатительными фабриками в цветной металлургии, которые, помимо ионов цветных металлов, загрязнены флотореагентами (ксантогенаты, высокомолекулярные спирты, ПАВ, жирные кислоты, масла, нефтепродукты и пр.), цианидами, растворимыми сульфидами, ионами рассеянных элементов (селен, теллур и т.д.) и рядом других веществ.

В составе сточных вод выделяют две основных группы загрязнителей -- консервативные, то есть такие, которые с трудом вступают в химические реакции и практически не поддаются биологическому разложению (примеры таких загрязнителей соли тяжёлых металлов, фенолы, пестициды) и неконсервативные, то есть такие, которые могут в том числе подвергаться процессам самоочищения водоёмов.

В состав сточных вод входят как неорганические (частицы грунта, руды и пустой породы, шлака, неорганические соли, кислоты, щёлочи); так и органические (нефтепродукты, органические кислоты), в том числе биологические объекты (грибки, бактерии, дрожжи, в том числе болезнетворные).

Обобщенные показатели загрязненности сточных вод.

Для характеристики загрязненности сточных вод используют т.н. суммарные или групповые показатели. Эти показатели характеризуют определенные свойства воды без идентификации отдельных веществ. Вот некоторые важнейшие показатели загрязненности:

Взвешенные вещества - количество примесей, которое задерживается на бумажном фильтре при фильтровании пробы

Оседающие вещества - часть взвешенных веществ, оседающих на дно отстойного цилиндра за 2 часа отстаивания. В среднем в бытовые стоки поступает 65 гр. взвешенных и 30…35 гр. оседающих веществ на человека в сутки.

Сухой остаток - количество загрязнений, остающееся после выпаривания пробы при 105С.

Биохимическая потребность в кислороде (БПК) - количество кислорода, потребляемое аэробными микроорганизмами в процессе жизнедеятельности для окисления органических веществ, содержащихся в сточной воде. Этот показатель характеризует содержание органики, которая может быть удалена методом биологической очистки, например, с помощью активного ила в аэротенках.

Химическая потребность в кислороде (ХПК) - количество кислорода, необходимое для окисления углерода органических соединений водорода, азота и серы, содержащихся в сточной воде.

Концентрация ионов водорода - выражается величиной pH (отрицательный десятичный логарифм молярной концентрации ионов водорода). Среда считается кислой при pH < 7, и щелочной при pH > 7. Городские стоки обычно имеют слобощелочную реакцию среды pH = 7,2…7,8.

Коли-титр - наименьшее количество воды, в котором содержится 1 кишечная палочка рода Escherichia Coli. Этот показатель косвенно характеризует зараженность воды патогенными микроорганизмами.

Таблица 1.1. Примерные показатели состава сточных вод на примере некоторых предприятий.

Физико-химические показатели сточных вод некоторых промышленных предприятий[2]
Показатель	Металлургический комбинат	Фабрика первичной переработки шерсти	Гидролизный завод	Спирткрахмальный завод	Красильно-отделочная фабрика
Содержание, мг/л
плотного остатка	600	33500	8600	1400	1200
взвешенных веществ	500	28000	950	470	170
азота аммонийного	--	210	150	45	12
фосфатов	--	--	40	15	1
нефтепродуктов	40	--	--	--	--
жиров	--	7800	--	--	--
ПАВ	--	--	--	--	100
фурфурола	--	--	50	--	--
Интенсивность окраски по разбавлению, мг/л	--	--	--	--	1:150
БПК5	--	6300	2400	360	200
БПКполн	--	17800	3300	580	250
ХПК	50	44000	4900	830	600
pH	8	9,5	5,5	7,2	9

Степень воздействия загрязняющих веществ.

Интенсивность воздействия загрязняющих веществ определяется следующими параметрами:

- остролетальными концентрациями, вызывающими гибель живых организмов в течение нескольких часов до 10 суток;

- хроническими летальными концентрациями, вызывающими гибель живых организмов в более длительные сроки;

- сублетальными концентрациями (угнетающими), нарушающими основные жизненные функции - рост, размножение, обмен веществ;

- стимулирующими концентрациями;

- недействующими концентрациями.

Определение характера влияния загрязняющих веществ (ЛПВ)

Характер влияния загрязняющих веществ на водоемы и водные организмы подразделяются на три основные группы, которые принято называть лимитирующими показателями вредности (ЛПВ).

1. Общесанитарный ЛПВ. Включает в себя изменение трофии водоемов, снижение концентрации растворенного кислорода, изменение солености и температуры среды, механическое загрязнение твердыми и жидкими загрязняющими веществами.

2. Хозяйственный (рыбохозяйственный) ЛПВ. Показывает порчу товарного качества промысловых водных организмов.

3. Токсикологический ЛПВ. Отражает прямое токсическое действие веществ на водные организмы.

Сточные воды предприятий промышленности и населенных пунктов являются основным источником загрязнения водоемов.

Так, не очищенные поверхностные сточные воды с высоким содержанием микроорганизмов и органических веществ, при попадании в естественные водоемы, такие как реки и озера, приводят к нарушению их естественного режима.

При этом происходят следующие негативные процессы:

· поглощение кислорода, растворенного в воде;

· снижение качества воды в водоемах;

· оседание на дно водоемов различных отложений;

· вода становится непригодной для питья, а зачастую даже для технического использования;

· происходит вымирание рыбы в водоемах и т.д.

Загрязнение естественных и искусственных водоемов сточными водами также приводит к ухудшению их внешнего вида и существенно снижает их пригодность для купания, туризма, водного спорта и т.д., поэтому биоочистка сточных вод является обязательной процедурой.

Степень очистки и условия выпуска сточных вод в водоемы регламентируют специальные «Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами».

Данные правила устанавливают два вида нормативов, которым должно соответствовать качество воды в водоеме в соответствии с характером ее использования (водоемы питьевого или культурно-бытового использования, а также водоемы, использующиеся в целях рыбного хозяйства), а также предельные допустимые концентрации различных веществ в воде, которые используются как исходные данные в процессе определения условий сбрасывания сточных вод в водоемы.

Действующим законодательством также запрещен выпуск в водоемы неочищенных сточных вод, а также регламентируются надзор за качеством спускаемых в водоемы стоков и такие дополнительные мероприятия, как доочистка сточных вод.

Существует две группы нормативов для загрязняющих веществ, поступающих в водную среду.

1. Нормативы поступления загрязняющих веществ, при которых сохраняются охраняемые данным нормативом свойства водоемов и их населения, - Нормативно допустимые сбросы (НДС).

Согласно требованиям законодательства РФ по охране окружающей среды, все субъекты хозяйственной деятельности РФ, осуществляющие загрязнение водных объектов, должны располагать согласованным проектом НДС (нормативов допустимых сбросов), микроорганизмов и прочих веществ в водные объекты.

НДС или нормативно-допустимые сбросы представляют собой массу вещества, сбрасываемых в сточные воды в соответствии с максимально-допустимой величиной в определенном населенном пункте в единицу времени. Данный показатель рассчитывается для контроля за уровнем загрязнения водных ресурсов и контроля качества воды в том или ином регионе.

2. Нормативы содержания, при которых охраняемые свойства водоема не нарушаются, - предельно допустимая концентрация (ПДК загрязняющих веществ).

ПДК загрязняющих веществ устанавливается по наименьшей пороговой концентрации с учетом следующих сторон действия: стабильности вредных веществ в воде, влияния их на санитарный режим (способность к самоочищению) водоемов, влияния на органолептические свойства воды, влияние на здоровье населения, использующего воду. Указанные показатели относятся к ПДКВ и считаются санитарно-гигиеническими. ( Прил.1,2).



2. Основная характеристика осадков сточных вод

2.1 Методы очистки сточных вод, классификация осадков

Очистка сточных вод -- это разрушение или удаление из них загрязняющих веществ, обеззараживание и удаление патогенных организмов.

Существует большое многообразие методов очистки, которые можно разделить на следующие основные группы по основным используемым принципам:

· физические. Основаны на гравиметрических и фильтрационных методах разделения. Позволяют отделить нерастворимые твердые примеси. По стоимости механические методы очистки относятся к одним из самых дешёвых методов.

· химические. Основаны на реакциях компонентов сточных вод с реагентами. Чаще всего, химические методы, используют для нормализации pH сточных вод или осаждения нерастворимых солей и гидроксидов тяжелых металлов, образующихся в результате реакции. При использовании, в качестве реагентов перекисных или содержащих активный хлор соединений (например, озон и гипохлорит) достигают обеззараживания и осветления сточных вод, за счет окисления органических примесей. В процессе химической очистки может накапливаться достаточно большое количество осадка, если же образования осадка не происходит, то повышается солесодержание сточных вод.

· физико-химические. Основаны на совмещении физических и химических методов в процессе очистки сточных вод.Можно выделить коагуляцию, сорбцию, экстракцию, электролиз, ионный обмен, обратный осмос. Это, сравнительно, низкопроизводительные методы, отличающиеся высокой стоимостью очистки сточных вод. Позволяют очистить сточные воды от растворимых и жидких нерастворимых соединений.

· биологические. В основе этих методов лежит использование микроорганизмов, разлагающих органические соединения в сточных водах. Применяются биофильтры с тонкой бактериальной плёнкой, биологические пруды с населяющими их микроорганизмами, аэротенки с активным илом из бактерий и микроорганизмов.

Часто применяются комбинированные методы, использующие на нескольких этапах различные методы очистки. Применение того или иного метода зависит от концентрации и вредности примесей. Качественная очистка сточных вод, не реализуема без последовательной обработки сточных вод несколькими методами.

В зависимости от того, извлекаются ли компоненты загрязняющих веществ из сточных вод, все методы очистки можно разделить на регенеративные и деструктивные.

В результате очистки сточных вод образуется большое количество осадков. Для осадков городских сточных вод характерна загрязненность токсичными веществами, склонность к загниванию и зараженность патогенными микроорганизмами. В общей проблеме очистки сточных вод обработка осадков представляет собой наиболее сложный и еще окончательно не решенный вопрос. Если сточные воды после очистки возвращаются в кругооборот (водоем или повторное использование), то выделенные в процессе очистки осадки постоянно накапливаются и проблема их размещения и удаления с каждым годом становится все более острой. В особенности это относится к органическим осадкам станции биологической очистки бытовых и производственных сточных вод.

Общий объем осадков (ориентировочно) составляет (0.5-1%) - Смеси сырого осадка и уплотненного активного ила от объема очищаемых сточных вод (средняя влажность 96,2%).

При физико-химической очистке - объем осадка в 2,5 раза превышает количество осадков первичных отстойников (при средней влажности 95-96%). В зависимости от принятой схемы осадок уплотяют, обезвоживают, высушивают, сжигают.

При уплотнении удаляется 60% воды, при механическом обезвоживании еще 25%, а при сушке и сжигании удаляется дополнительно 10-15% воды от общего влагосодержания. Масса осадка при этом уменьшается в 2-2,5 раза при уплотнении, до 12,5 раз при обезвоживании, в 60 раз при сушке, в 150 раз при сжигании.

Таблица 2.1. Классификация осадков.

Группы осадков	Классификация (типы осадков)	Сооружения, задерживающие или выделяющие осадки	Гранулометрический состав, в % от массы сухого вещества осадка
Первичные осадки
I	Грубые примеси или отбросы	Решетки, сита	Частица размером более 10мм - 93%, Менее 10м - 7%
II	Тяжелые примеси	Песколовки	Размеры частиц 0,5 - 3 мм
III	Плавающие примеси	Жироловки, отстойники	-
IV	Сырые осадки	Первичные отстойники, осветлители, биокоагуляторы	Частицы размером более(7-10) мм - (5-20) %, (1-7) мм - (9-33) % Менее 1мм- (50-88) %
Вторичные осадки
V	Активный ил	Вторичные отстойники после аэротенков, биофильтров, сооружений физико-химической очистки	Частицы размером менее 1мм - 98%, (1-3) мм - (1,5-1,8)%, Более 3 мм - (0,4-0,6)%
VI	Стабилизированные осадки: Анаэробно-сброженные в метантенках, перегнивателях; Аэробно-стабилизированные вминерализаторах	Метантенки, осветлители-перегниватели, двухъярусные отстойники, септики	Частицы размером менее 1мм - 85%, Более 1 мм - 15%
		Аэробные стабилизаторы	Частицы размером менее 1мм - (98-98,5)%, (1-3) мм - (1,2-1,6)%, Более 3 мм - (0,1-3)%
VII	Уплотненные осадки, подвергнутые сгущению до влажности (90-98)%	Уплотнители: гравитационные, термогравитационные, флотационные, центробежные	Частицы размером менее 0,15 мм - 90%, (0,15-1) мм - 10%
VIII	Обезвоженные осадки до влажности (40-80)%	Иловые площадки, вакуум-фильтры, фильтр-прессы, ценрифуги и др.	=
IX	Осадки сухие, обработанные термосушкой и сжиганием	Сушилки: барабанные, с фонтанирующим слоем, СВС; печи: в кипящем слое, вращающиеся барабанные, многоподовые	=

2.2 Свойства осадков

Влажность, химический состав и физические свойства осадков

Осадки (грубые отбросы с решеток) содержат бумаги - 68,5%; тряпок - 26,6%; дерева, соломы - 2,0%; кухонных отбросов - 2,7%, костей - 0,3%

Песок из песколовок. Объем задерживаемого песка (0,02-0,03) л/чел*сут.

Сырой осадок первичных отстойников - студенистая вязкая суспензия с кисловатым запахом. Органическая или беззольная часть составляет 65-75%

Активный ил (биопленка) задерживается во вторичных отстойниках. Влажность при выгрузке из вторичных отстойников - 99,2-99,7%; после биофильтров - 96-96,5%.

Анаэробно-сброженные осадкиболее однородной структуры (имеют специфический запах асфальта, сургуча). Влажность определяется рсчетом и составляет 95-98% после метантенков.

Аэробно-стабилизированный ил - после 1,5 - 5 часового отстаивания имеет влажность 95-97%

Химический состав осадка сточных вод зависит от типа осадка и вида промышленных сточных вод, сбрасываемых в городскую сеть.

В среднем можно принять следующие значения - 2-х основных типов осадков.

Таблица 2.2 - Химический состав осадков

Тип осадка	Зольность	Белки, %	Жиры,%	Углеводы,%	С,%	Н,%	S,%	N,%	O2,%
Сырой осадок первичных отстойников	25-35	25-30	25-30	14-18-25-30	35,4-87,8	4,5-8,7	0,2-7,0	1,8-8	7,6-31,4
Избыточный активный ил	20-30	40-45	18-20	4-7 10	44-75,8	5,6-8,2	0,9-2,7	3,3-9,8	12,5-43,2
Примечание - Химический состав осадков приведен в % от массы сухого вещества осадков

Физические свойства осадков зависят от влажности. Сырой осадок первичных отстойников при владности более 90% - жидкая текучая масса; (82-90)% - консистенция сметаны; (82-86)% - жидкая грязь; (80-82)% - влажная земля.

Биокомпостирование осадков городских сточных вод

Переработка осадков сточных вод (ОСВ) требует особого подхода и применения технологий, позволяющих их утилизировать, в результате чего из отходов можно получить ценное удобрение.Многочисленные исследования, проведенные в лаборатории«Вермитехнологии» СибГИУ, а также освещенные в литературе, свидетельствуют о высокой агрохимической ценности осадков, которые по содержанию азота, фосфора, органических веществ находятся на уровне навоза животноводческих комплексов.

В связи с особым вниманием в последние годы к проблемам экологии, вермикультивирование является одной из наиболее перспективных, экологически чистых, экономически малозатратных и безотходных технологий, биологическая основа которой исключает опасность загрязнения среды, снижает содержание тяжелых металлов и дегельминтизирует осадки. Наиболее эффективными для вермикультивирования являются черви, относящиеся к виду красных червей. В лаборатории «Вермитехнологии» СибГИУ работают два штамма этих животных - это Ивано-Франковский и корпорации «ГринПик» г. Владимир.

Черви, поглощая ОСВ или субстраты на их основе, выделяют вместе с копролитами большое количество собственной микрофлоры, ферментов и других биологически активных веществ, которые обладают антисептическим свойствами. Они препятствуют развитию патогенной флоры, выделению зловонных газов и обеззараживают почву. Вермикультура способна накапливать в теле тяжелые металлы и переводить их в связанные формы, недоступные для растений, что позволяет расширить спектр применения конечного продукта переработки.

Утилизация отходов городских сточных вод

В настоящее время значительно расширились возможности использования осадков городских сточных вод вследствие принятия ГОСТ Р 17.4.3.07-2001. Это позволяет сделать решительный поворот к их утилизации и поиску новых направлений по наиболее полному использованию осадков.

Основными направлениями утилизации осадков городских сточных вод являются:

· использование осадков в качестве удобрений в жидком, обезвоженном, сухом видах;

· получение кормовых продуктов на базе избыточного активного ила;

· получение товарных продуктов методом пиролиза (пирокарбоната, смолы, бензина, керосина, воска);

· получение товарных продуктов (мыла и жиров);

· получение материалов для строительной промышленности (зола для добавок цемента);

· получение и утилизация газа метантенков (биогаза) в установках для получения тепловой, механической и электрической энергии;

· приготовление топливных брикетов из сырых осадков и активного ила;

Утилизация осадков в качестве удобрений.

Разработаны международные требования к составу утилизируемых осадков городских сточных вод. В отечественной практике требования к составу термически высушенных осадков, используемых в качестве удобрения, должны быть согласованы с органами здравоохранения, сельскохозяйственными, ЖКХ и «Роспотребнадзора», а также соответствовать ГОСТ Р 17.4.3.07-2001.

Осадки городских сточных вод представляют ценное удобрение, значительно повышающее урожайность овощных, зерновых, плодово-ягодных, цветочных и кормовых сельскохозяйственных культур. Ограничением является содержание тяжелых металлов, максимальное значение которых регламентируется ГОСТ.

Использование осадков при условии соответствия состава их техническим требованиям, в том числе по обеззараживанию, имеет большое народно-хозяйственное значение:

· существенно помогает увеличить плодородие почв;

· устраняет загрязнение окружающей среды;

· сокращает расходы химикатов на удобрение, снижает затраты на дорогостоящие водоохранные объекты;

Осадки содержат все основные питательные вещества, необходимые для удобрения, уступая навозу лишь по содержанию калия.

Получение азотистого удобрения из иловой воды после метантенков.

Иловая вода, выделяемая метантенками или получаемая после механического обезвоживая сброженных осадков, содержит большое количество аммонийных солей. Эту воду направляют на очистку, между тем она отличается высокой щелочностью и из нее можно выделить аммонийный азот, который использовать затем как удобрение. По данным исследований в 1 л иловой воды после метантенков содержится до 600-800 мг азота аммонийных солей.

3. Оценка воздействия на окружающую среду

3.1 Характеристика территории утилизации

Таблица 1.1. Характеристика почвы.

Окультуренная дерново-подзолистая	Легкосуглинистая
Гумус, %	1,8
Р2О5	192
К2О	114
рН КСI	5,8
Глубина пахотного слоя, см	16
Плотность почвы,г/см3	1,11

Таблица 1.2. Содержание ТМ в почве.

Наименование металла	Концентрация, мг/кг сухого вещества
Свинец (Pb)	5,24
Кадмий (Cd)	0,06
Никель (Ni)	2,96
Хром (Crобщ)	14,31
Цинк(Zn)	8,37
Медь(Cu)	4,31
Ртуть(Hg)	0,30
Мышьяк(As)	0,31

Окультуренные дерново-подзолистые почвы формируются в условиях длительного и интенсивного окультуривания. При регулярном внесении навоза в больших количествах и систематическом известковании они, как правило, утрачивают морфологический облик подзолистого типа. На поверхности распаханных высокоокультуренных почвах пятнистость почти не заметна. Эти почвы характеризуются достаточно мощным пахотным слоем (15-30 см) и содержанием гумуса 1.5-5%, с повышенной долей гуминовых кислот. Емкость поглощения катионов 20-25 мг . экв/100г; рН 5,5-6,5; гидролитическая кислотность 1,5-2,0 мг. Экв/100 г; степень насыщенности основаниями более 80%. Обеспеченность подвижным фосфором и калием соответственно 25-30 и 22-25 мг/100г. Содержание легкогидролизуемого азота 6-1-мг/100г, нитрификационная способность 4-5мг N-NO₃ на 100гр. осадок сточный удобрение окружающий

Данная почва имеет кислую среду (рН=5,8). На основе этого можно сделать вывод что на данном участке можно применять осадки сточных вод (рН_{ст вод}=7,9).

Так же важно учесть изначальное содержание тяжелых металлов в почве.

Тяжелый металл	Доля содержание в почве
Свинец (Pb)	5,24/130=0.04
Кадмий(Cd)	0,06/2.0=0.03
Никель(Ni)	2,96/80=0.037
Хром(Crобщ)	14,31/750=0.019
Цинк(Zn)	8,37/220=0.038
Медь(Cu)	4,31/132=0.032
Ртуть(Hg)	0,30/2.1=0.14
Мышьяк(As)	0,31/10=0.031

Таким образом, просчитав все внешние показатели, соединения тяжелых металлов колеблются от десятых долей до сотых. Из данной таблицы мы можем сделать вывод, что почва не загрязнена тяжелыми металлами.

3.2 Характеристика осадка сточных вод, планируемого для использования в качестве удобрения

Характеристика ОСВ
Агрохимические показатели осадков
Наименование показателя	Значение	СанПиН 2.1.7.573-96	Гост Р 17.4.3.07-2001
Массовая доля влаги,%	61	-	-
Массовая доля органических веществ,% на сухое вещество	46	40-60	20
Реакция среды (рНсол)	7,9	6,5-8	5,5-8,5
Массовая доля общего азота (N), % на сухое вещество	1,4	1-3	Не менее 0,6
Массовая доля минерального азота (N-NO3+N-NH4),% на сухое вещество	3,5	-	-
Массовая доля общего фосфора (P2O5),% на сухое вещество	1,0	1-4	Не менее 1,5
Содержание ТМ в осадках
Наименование металла	Концентрация, мк/кг сухого вещества	СанПиН 2.1.7.573-96	Гост Р 17.4.3.07-2001
Свинец (Pb)	81,67	130	250
Кадмий(Cd)	1,99	2,0	15
Никель(Ni)	11,41	80	200
Хром(Crобщ)	21,24	750	500
Цинк(Zn)	79,64	220	1750
Медь(Cu)	106,66	132	750
Ртуть(Hg)	0,20	2,1	7,5
Мышьяк(As)	1,35	10	10

Исходя из данных таблицы, мы можем сказать, что данный осадок относиться к первой группе. Осадки этой группы используют под все виды сельскохозяйственных культур, кроме овощных, грибов, зеленных и земляники. Так же осадок этой группы используют в промышленном цветоводстве, зеленом строительстве, лесных и декоративных питомниках, для биологической рекультивации нарушенных земель и полигонов ТБО.

Нормы внесения осадков устанавливают в зависимости от их удобрительной ценности и содержания тяжелых металлов в почвах и осадках. Запрещается внесение осадков, если содержание тяжелых металлов в них превышает нормы, указанные в приложении 13 СанПиНа 2.1.7.573-96. В случае превышения названных значений допускается приготовление компостов на основе осадков в смеси с другими компонентами (торф, навоз, растительные отходы) с доведением содержания тяжелых металлов до уровней, приведенных в приложении 13. В нашем случае показатели в норме, поэтому мы можем использовать его в удобрительных целях.

Фактором, ограничивающим норму внесения осадков по питательным веществам, служит содержание в них общего и минерального азота. Не допускается внесение общего азота с осадком более 300 кг на 1 га, в том числе минерального азота, превышающее вынос годовым урожаем культуры, под которую вносится осадок. Пример расчета допустимой нормы осадков по содержанию тяжелых металлов и азота приведен в приложении 15 СанПиНа 2.1.7.573-96.

Запрещается применение осадков промышленно-бытовых сточных вод, содержащих тяжелые металлы, и компостов из них, если внесение этих удобрений повысит уровень загрязнения почв до значений 0,7-0,8 ПДК, указанных в приложении 9. В нашем случае все показатели не превышают данных значений.

3.12. С учетом длительного научного и производственного опыта, требований "Санитарных правил устройства и эксплуатации земледельческих полей орошения" и принимая во внимание аналогичные зарубежные разработки (Закон ФРГ о технических шламах от 15.04.92) на землях среднего и тяжелого механического состава во избежание накопления тяжелых металлов не допускается внесение более 10 т/га сухой массы осадков промышленно-бытовых сточных вод в чистом виде или в составе компостов, при периодичности внесения не менее 5 лет. На легких песчаных и супесчаных почвах норма удобрения ограничивается 7 т/га с периодичностью внесения не менее 3 лет. В повышенных нормах (до 30 т/га сухого вещества) осадки промышленно-бытовых сточных вод и стоков пищевой промышленности применяются для удобрения не загрязненных тяжелыми металлами земель, отводимых под посадки древесно-кустарниковых насаждений, питомников, парков, под долголетние сенокосно-пастбищные угодья, при рекультивации земель.

В нашем случае мы можем вносить не более 10 т/га сухой массы осадков сточных вод.

Запрещается применение осадков и компостов из них на почвах с рНсол. ниже 5,5 без их предварительного известкования, если содержание кальция в осадке или компосте не обеспечивает поддержание рН почвы на уровне 5,5 и более. Исходя из этого, мы можем вносить ОСВ без предварительного известкования.

3.3 Расчет установление оптимальной дозы внесения сточных вод.

Тяжелый металл	Кол-во мг/кг	ПДК в почве	0,8 ПДК	Содержание ТМ в почве	Доза внесения ОСВ
Свинец (Pb)	81,67	130	104	5,24	3628
Кадмий(Cd)	1,99	2,0	1,6	0,06	2322
Никель(Ni)	11,41	80	64	2,96	16049
Хром(Crобщ)	21,24	750	600	14,31	82725
Цинк(Zn)	79,64	220	176	8,37	6315
Медь(Cu)	106,66	132	105,6	4,31	2849
Ртуть(Hg)	0,20	2,1	1,68	0,30	20700
Мышьяк(As)	1,35	10	8	0,31	17089

Исходя из данных таблицы, мы можем сказать, что данный осадок относиться к первой группе и может применятся в качестве удобрительного материала. Гигиенические нормы предписывают внесение ОСВ исходя из того, сколько ТМ останется в почве и класса ПДК. В пункте 15 СанПиНа 2.1.7.573-96 приведена методика расчета для установления дозы осадка по содержанию в нем ТМ.

Расчет проводится по формуле:

(0,8хПДК-Ф)х3000

Дтм=------------------------ =, где:

Стм

Дтм - теоретически допустимая норма осадка, т/га сухой массы;

ПДК - предельно допустимая концентрация тяжелого металла в почве, мк/кг.

ОДК - при отсутствии утвержденных ПДК по содержанию отдельных тяжелых метлов в почве в расчетах используют ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов в почве, мк/кг, приведенных в приложении 9;

Ф - фактическое содержание тяжелого металла в почве, мг/кг;

Стм - содержание тяжелого металла в осадке, мг/кг сухой массы;

3000 - масса пахотного слоя почвы в пересчете на сухое вещество, т/га.

Окончательная доза устанавливается по минимальному значению (Сd) и равна 2322т/га сухой массы ОСВ.

Определяем максимальную дозу внесения ОСВ по общему азоту (N) (Приложение 15 СанПиНа 2.1.7.573-96)

Т.к. не допустимо вносить более 300кг общего азота, следовательно, дозы устанавливаем по формуле:

300

Д^T = -------, где:

N CN

Д_N^T- теоретически допустимая норма осадка, т/га сухой массы;

C_N - содержание общего азота в 1 т сухой массы осадка, кг;

300 - Максимальная доза внесения азота с осадком, кг/га.

Сделав необходимые расчеты, мы получили дозу 14 кг.

Что бы рассчитать максимальную дозу внесения по азоту минеральному необходимо учитывать под какую культуру и с каким выносом мы будем вносить ОСВ. Данный осадок относиться к 1 группе, следовательно, мы можем использовать его как удобрительный материал, для этого мы разработаем четырехпольный севооборот.

1. Люпин на зеленую массу (вынос 84т/га)

2. Озимая рожь (вынос 29т/га)

3. Картофель* (вынос 6т/га)

4. Овес (вынос 31т\га)

Вносим ОСВ под картофель (вынос 6т/га) со средней урожайностью 380ц/га

Рассчитываем по формуле: D_N= B*Y , проведя все расчеты мы получаем 6, 51т/га.

C_N

Согласно СанПиНа 2.1.7.573-96 пункту 3.12 можно вносить не более 10 т/га с периодичностью раз в 5 лет следовательно мы можем сделать вывод что данный ОСВ безопасен, т.к может быть использован в течении более чем 1000 лет.



3.4 Технология внесения осадка сточных вод

Несомненным достоинством ОСВ является высокое содержание органического вещества- до 75% (Schultz W., 1951, Jahnson S., 1963, Туровский И.С., 1977). Высокая оценка органического вещества дана и в работе М.М. Кононовой (1969), в которой отмечено, что органического вещество в значительной мере определяет направления процесса почвообразования, биологические, химические и физические свойства почвенной среды. ОСВ обладает высоким удобряющим эффектом при выращивании сельскохозяйственных культур и все же при их применении должны учитываться климатические условия региона, типы почв, виды осадка и конкретно вид выращиваемой культуры.

Важным показателем для применения ОСВ служит pH (реакция среды) применяемого осадка. При внесении осадков сточных вод на почвах с рН < 5,5 они должны быть предварительно произвесткованы, что особенно важно при внесении осадков безреагентных с низким значением рН. При внесении реагентных осадков, которые прошли предварительную обработку известью, целесообразно рассчитать количество извести (СаСО3), которое поступает в почву вместе с внесением осадков. Во всех агрохимических зонах страны такие осадки вносятся, прежде всего, под озимые культуры, а также технические, которые потребляют много кальция (кроме льна и картофеля).

Технология использования осадка сточных вод зависит от способа его подготовки и обезвреживания.

При использовании на удобрение сухого осадка (компоста) применяются специальные машины, разработанные для внесения органических удобрений - разбрасыватели типа ПРТ-10, ПРТ-16, РОУ-5, РОУ-6 и др. После внесения осадок запахивается на глубину 25 - 30 см.

Для внесения жидкого осадка применяются машины типа РЖТ-8, МЖТ-10, МЖТ-16 и др. Целесообразно применять внутрипочвенное внесение жидкого осадка по кротовинам, а также поливом при вспашке.

При погрузке, транспортировании и внесении осадков должны соблюдаться санитарно-гигиенические условия, обеспечивающие безопасность работы персонала (спецодежда, спецобувь и другие средства личной гигиены).



4. Охрана окружающей среды.

Требования к охране окружающей среды

5.1 Применение осадков в качестве удобрений не должно приводить к ухудшению экологических и санитарно-гигиенических показателей окружающей среды, почвы, выращиваемых растений.

5.2 Не допускается применять осадки:

· в водоохранных зонах и зонах водных объектов и их прибрежных защитных полосах, а также в пределах особо охраняемых природных территорий;

· поверхностно в лесах, лесопарках, на сенокосах и пастбищах;

· на затопляемых и переувлажненных почвах;

· на территориях с резко пересеченным рельефом, а также на площадках, которые имеют уклон в сторону водоема более 3°.

5.3 Контроль качества осадков обеспечивают аналитические лаборатории, аккредитацию которых организует и проводит Госстандарт России и другие федеральные органы исполнительной власти, на которые законодательными актами Российской Федерации возлагается эта работа в пределах их компетентности.

5.4 При поставке осадков потребителю на отгружаемую партию поставщик предъявляет паспорт и сертификат соответствия, разрабатываемый органом, уполномоченным для проведения работ в данной области.

5.5 Порядок контроля за содержанием в почве и выращиваемой сельскохозяйственной и другой продукции нормируемых загрязнений и санитарными показателями определяет технологический регламент. [Гост Р 17.4.3.07-2001]

В настоящее время основная масса ООСВ складируется на иловых картах (иловых площадках). Условия их складирования не исключают загрязнения ими поверхностных и подземных вод, почв, растительности. Названная проблема с каждым годом обостряется. Большие количества осадков, их многокомпонентность и наличие в их составе соединений тяжелых металлов, а также отсутствие соответствующих технологий утилизации приводит к всё большему их накоплению и, соответственно, отторжению земель для складирования. Организация и содержание иловых площадок требует больших материальных затрат и вывода из хозяйственного оборота обширных земельных территорий. К примеру, только в Санкт-Петербурге общая площадь полигонов временного хранения ООСВ составляет 172 га [8].

Наиболее остро проблема переработки и складирования ООСВ и рекультивации полигонов их хранения стоит в мегаполисах. Стоит учитывать, что в современных условиях быстрого роста промышленных городов, существующие полигоны хранения осадков (иловые карты) оказываются в непосредственной близости от районов жилых застроек, что обуславливает необходимость проведения рекультивационных работ на территориях, занятых ООСВ. Проводимые в ряде стран СНГ исследования [10-12] направлены на поиски путей извлечения соединений тяжелых металлов (СТМ) из осадков, определяется их влияние на растения и почву, разрабатываются методы утилизации и рекуперации осадков, содержащих токсичные ингредиенты. Указанные мероприятия направлены на решение задачи по возможности использования ООСВ в качестве удобрений без опасности для здоровья и жизни населения. Тяжёлые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк и другие) и их соединения относятся к числу распространённых и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на природоохранные мероприятия, содержание СТМ в промышленных сточных водах довольно высокое. Зачастую эти стоки без локальной очистки в местах образования сбрасывают в городскую канализацию. Большие массы токсичных соединений металлов поступают также че- рез атмосферу, попадая в водные объекты с ливневыми стоками .Тяжёлые металлы (Cu, Ni, Co, Pb, Sn, Zn, Cd, Bi, Sb, Hg) относятся к микроэлементам, т.е. химическим элементам, присутствующим в организмах в низких концентрациях (обычно тысячные доли процента и ниже). Химические элементы, которые, входя в состав организмов растений, животных и человека, принимают участие в процессах обмена веществ и обладают выраженной биологической ролью, полу- чили название биогенных элементов. К числу биоэлементов относятся: азот, водород, железо, йод, калий, кальций, кислород, кобальт, кремний, магний, марганец, медь, молибден, натрий, сера, стронций, углерод, фосфор, фтор, хлор, цинк.

Микроэлементам, несмотря на их малое количественное содержание в организмах, принадлежит значительная биологическая роль. Помимо общего благоприятного влияния на процессы роста и развития, установлено специфическое воздействие ряда микроэлементов на важнейшие физиологические процессы - например, фотосинтез у растений. Наиболее характерна высокая биологическая активность микроэлементов, т.е. способность их чрезвычайно малых доз оказывать сильное воздействие. Важное значение, с точки зрения возможного использования ООСВ в качестве удобрений, имеют их агрохимические характеристики после выдержки на иловых площадках [11-13], приведённые в таб. 1 и 2.



Анализ приведённых в таблицах 1 и 2 данных показывает, что по содержанию питательных для растений веществ ООСВ с иловых площадок не уступает традиционно применяемым органическим удобрениям. Таким образом, применение ООСВ в качестве удобрений является целесообразным, хотя при этом требуется их балансировка по отдельным составляющим, в частности по калию. Очень важно, что в осадках широко представлены микроэлементы, необходимые для жизнедеятельности растений [14]. Несмотря на возможность использования ООСВ в качестве удобрений в сельском хозяйстве, законодательствами ряда стран введены ограничения из-за содержания ионов тяжёлых металлов (ИТМ) в сточных водах. Причём концентрация ИТМ в ООСВ чаще всего превышают их предельно-допустимое содержание в почвах, что требует осторожного их использования в качестве удобрений.



Заключение

В данной работе были освещены темы образования, переработки и утилизации сточных вод. Ознакомились с расчетами оценки воздействия на окружающую среду осадков сточных вод, разрабатывали план для утилизации осадков сточных вод, рекомендации и технологию эксплуатации осадков сточных вод.



Список используемой литературы

1. Титова В.И., Дабахова Е.В. Охрана окружающей среды: Учебное пособие / Нижегородская гос. сельскохоз. академия - Н. Новгород: Изд-во Волго-Вятской академии гос. службы, 2003. - 213 с.

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/ сточные воды

2. Канализация, 4 изд., М., 1969; Канализация промышленных предприятии М., 1969.

3. Благоразумова А.М.. Обработка и обезвоживание осадков городских сточных вод: учеб. пособие, часть 1/ Сиб гос индустр. ун-т.- Новокузнецк: Сиб ГИУ, 2010 - 139с.

4. ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 «Охрана природы. Почвы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений».

5. СанПиН 2.1.7.573-96 «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения».

6. Решетов Н.Г., Олейник А.С., Вестник Воронежского государственного университета, 1, 114-116 (2001);

7. Беляев А.Н., Щербакова Е.В., СтройПРОФИль, 2/1, 36-37 (2010);

8. Солодкова А.Б., Собгайда Н.А., Шайхиев И.Г., Вестник Казанского технологического университета, 23, 179-182 (2012);

9. Дрозд Г.Я., Зотов Н.И., Маслак В.Н. Технико-экономические записки по проблеме утилизации осадков городских и промышленных сточных вод, Донецк:ИЭПНАН Украины, 2001. 340 с.

10. Губанов Л.Н., Бояркин Д.В., Котов А.В. Использование осадков городских сточных вод при благоустройстве территорий, Нижний Новгород, 2008. 241 с.

11. Косатиков В.А., Косатикова С.М. Гольдфарб Л.Л. и др. Рекомендации по применению осадков сточных вод с иловых площадок в качестве удобрения, Владимир, 1984. 23 с.

12. Костин В.И., Уханев Ю.А. Разработка технологии применения на удобрения просушенных осадков с иловых площадок очистных сооружений, Ульяновск:УГСХА, 1991. 22 с.

Размещено на Allbest.ru