Обработка осадков биологической очистки сточных вод предприятий пищевой промышленности

Аннотация

Предложена технологическая схема обработки избыточного активного ила сооружений анаэробно-аэробной биохимической очистки сточных вод предприятий пищевой промышленности с получением из него высококачественного компоста и обеззараживающей аминокислотной композиции.

Ключевые слова:

обеззараживание , сточные воды , биологическая очистка , избыточный активный ил , компостирование , аминокислотная композиция

Скачать статью в журнальной верстке PDF

Производственные сточные воды предприятий пищевой промышленности характеризуются высоким содержанием органических загрязнений. Как правило, они не содержат токсичных веществ и тяжелых металлов, которые могли бы ингибировать процессы биологической очистки. Поэтому в мировой практике для этой категории сточных вод наиболее широко применяется биологическая очистка.

Технология комплексной очистки сточных вод предприятий пищевой промышленности (рис. 1), разработанная в Нижегородском государственном архитектурно-строительном университете (ННГАСУ), предполагает использование биохимических и баромембранных методов для очистки стоков до показателей технической воды, а также утилизацию образующегося биогаза и избыточного ила.

Ил после биологической очистки сточных вод представляет собой ценный продукт, богатый органическим веществом, макро- и микроэлементами. Наиболее перспективным направлением утилизации ила является его использование в сельском и городском хозяйстве, при рекультивации нарушенных земель и свалок (ценность его в качестве удобрения сравнима с навозом). Однако неудовлетворительные санитарно-гигиенические показатели избыточного активного ила не позволяют использовать его в этой области без соответствующей обработки.

Метод обеззараживания и детоксикации осадков сточных вод аминокислотными композициями с сохранением их агрохимической ценности является одним из эффективных способов повышения санитарно-гигиенической и экологической безопасности. Он открывает новые перспективы для создания безотходных и экологически безопасных технологий переработки осадков.

Аминокислотные композиции для обеззараживания и детоксикации осадков сточных вод получают путем гидролиза белоксодержащего сырья по методике, разработанной ГосНИИОХТ (г. Москва) [1]. Для антибактериальной обработки и дегельминтизации осадка используется смесь из жидкого бактерицидного реагента (ММЭ-Т), жидкой композиции натриевых солей пептидов (Экомос-ШМ) и гидроокиси натрия. Аминокислотные композиции изготавливаются централизованно ГосНИИОХТ и поставляются потребителям в виде готового одномолярного раствора в специальных емкостях. Бактерицидный реагент относится к четвертому классу опасности и разрешен для применения органами Роспотребнадзора РФ. Для наиболее эффективного использования реагента рН среды должен быть ≥ 6,8.

В ННГАСУ разработана схема получения аминокислотных реагентов из активного ила, содержание белковых веществ в котором достигает 44% (рис. 2). Аминокислотные композиции одновременно проявляют бактерицидные свойства с широким спектром действия противогельминтных реагентов, ингибиторов ферментов гниения и брожения, а также стабилизаторов-консервантов биологически нестабильных белков. Согласно данным исследований [2], дегельминтизация и полное подавление патогенной микрофлоры происходит через 45–50 минут после введения реагента. Оптимальная доза аминокислотных комплексов меди составляет 12 ммоль/кг осадка по сухому веществу. Внесение обеззараживающего реагента снижает удельное сопротивление осадков фильтрованию на 35–45% для активного ила, на 25–35% для сырого осадка, на 10–15% для осадка, сброженного в термофильных условиях.

Цель нового этапа исследований заключалась в разработке эффективной и экологически безопасной технологии обработки избыточного активного ила сооружений биологической очистки, включающих очистку в анаэробных аппаратах и мембранных биореакторах, с получением из него высококачественного компоста и бактерицидного реагента. Для исследований была использована смесь избыточного анаэробного ила (влажностью 97,1%, зольностью 36,7%) и аэробного ила (влажностью 98,8%, зольностью 27%) в соотношении 1:10, в котором он образуется на промышленных сооружениях анаэробно-аэробной биохимической очистки. Эксперименты проводились троекратно. Часть общего объема смеси илов обрабатывалась обеззараживающим реагентом ММТ-БД и выдерживалась в течение одного часа, концентрация смеси анаэробного и аэробного ила составляла 0,015 г/см³.

Результаты эксперимента (рис. 3) показали, что применение инертной добавки из опилок в количестве 5% объема снизило удельное сопротивление осадка (смеси илов 1:10) на 30%. Снижение удельного сопротивления на 36% происходило при использовании и опилок, и отечественного флокулянта А17. После обработки смеси илов обеззараживающим реагентом ММТ-БД удельное сопротивление осадка снизилось на 7%. Влажность кека после вакуум-фильтрования смеси анаэробного и аэробного ила с добавлением опилок (5% объема при давлении 0,06 МПа) составила 79,6%, что на 10% меньше значения влажности кека при вакуум-фильтровании той же смеси без инертной добавки.

Результаты проведенных экспериментов показали эффективность использования инертных добавок, в частности опилок, при обезвоживании избыточного активного ила. Следует отметить, что опилки являются экологически безопасным материалом, не вызывающим вторичного загрязнения осадка.

На основании проведенных экспериментов была разработана технологическая схема обработки избыточного активного ила сооружений анаэробно-аэробной биохимической очистки, представленная на рис. 4. Схема включает обеззараживание аминокислотным реагентом, получаемым из того же активного ила по методике ННГАСУ, обезвоживание осадка на фильтр-прессе с добавлением инертной добавки – опилок в количестве 5% объема, а также получение компоста высокого качества методом, предложенным Институтом фундаментальных проблем биологии РАН (г. Пущино Московской области) [3; 4].

В соответствии с предлагаемым методом, компост получают с использованием органоминеральной композиции на основе осадков сточных вод, обезвреженных и обеззараженных реагентами на аминокислотной основе. Добавкой для приготовления компоста служат опилки и мелкая стружка, а также свежескошенная трава. Опилки и осадок (соотношение по массе примерно 0,5:1) обрабатывают препаратом «Байкал-ЭМ1», содержащим комплекс почвенных микроорганизмов: биомолочнокислые, фотосинтезирующие, азотфиксирующие бактерии, дрожжи, продукты жизнедеятельности микроорганизмов. Использование препарата «Байкал-ЭМ1» при компостировании органоминеральной композиции вызвано тем, что в ней практически отсутствуют микроорганизмы, а некоторое остаточное присутствие реагента препятствует их размножению.

Внесение в органоминеральную композицию биоудобрения «Байкал-ЭМ1» позволяет «заселить» ее активной почвенной непатогенной микрофлорой, что способствует
активным микробиологическим процессам, которые сопровождаются разогревом компостируемого материала. Составные части компоста тщательно перемешивают и формируют в штабель высотой 2–2,3 м. Компостирование длится два–три месяца с периодическим перемешиванием. За это время происходит разогрев компостируемой смеси до температуры выше 50 С.

Готовый компост «ЭОС» представляет собой рыхлый субстрат с включением остатков древесной стружки влажностью 45–55%, удовлетворяет требованиям ТУ 18517689-3-
03-02, является ценным удобрением и имеет следующий состав и свойства: влажность 45–55%; органическое вещество – 65%; азот – 1%; фосфор – 1,4%; калий – 0,83%; цинк – 0,09%; медь – 0,03% и другие микроэлементы; патогенные микроорганизмы, гельминты и их жизнеспособные яйца отсутствуют.

Внесение компостов на основе осадков сточных вод предприятий пищевой промышленности в почву обогащают ее органическим веществом, фосфором и азотом, гумусом и гуминовыми кислотами как главными факторами структурообразования и повышения водопрочности агрегатов почв.

Выводы

Комплексный подход в решении проблем очистки сточных вод предприятий пищевой промышленности и обработки образующихся осадков позволяет сократить площади, занимаемые очистными сооружениями, за счет исключения иловых площадок, получать высокоэффективное органическое удобрение в виде компоста и обеззараживающую аминокислотную композицию.

Список литературы

Фридман А. Я., Шемякина Е. В., Курочкин В. К. и др. Органоминеральные композиции на основе осадка сточных вод канализационных очистных сооружений. - М., 2000. 139 с.
Губанов Л. Н., Копосов Е. В., Бояркин Д. В. Обезвреживание и утилизация осадков городских очистных сооружений. - Н. Новгород: ННГАСУ, 2007. 362 с.
Хакимов Ф. И., Севостьянов С. М. Компостирование обработанных аминокислотными реагентами осадков коммунальных сточных вод // Агрохимия. 2004. № 3. с. 41.
Демин Д. В., Севостьянов С. М., Татаркин И. В., Худяков О. И. Переработка осадков сточных вод в экологически безопасный компост // Земледелие. 2009. № 5. с.16.