Категория: Очистка сточных вод

Являются ли сточные воды ценным сырьем

Не вдаваясь в детальное обсуждение понятия «ценное сырье», сформулируем этот вопрос несколько иначе: а нельзя ли использовать сточные воды в народнохозяйственных целях? Попытаемся ответить на этот вопрос несколько подробнее.

Основной составной частью сточных вод является прежде всего сама вода. О значении ее в природном круговороте и использовании человеком в самых различных целях мы уже говорили. Путем сброса очищенных сточных вод в реку восполняется убыль воды, происходящая вследствие забора ее в другом месте, в результате чего количество воды в водоеме в целом балансируется. Тем самым могут снова удовлетворяться все притязания на использование воды, вновь требующейся в больших количествах, из рек, озер или подземных источников для нужд населения земли, его индустрии и сельского хозяйства. При прохождении через водоем сточная вода таким образом обращается вновь в полноценную сырую воду. Однако существует возможность непосредственного использования сточных вод в качестве полезного сырья. В данном случае, разумеется, не имеется в виду непосредственная регенерация сточной воды, прошедшей канализационные очистные станции на водопроводных сооружениях с целью получения питьевой воды. Хотя для этого и имеются необходимые технические средства, все же такое непосредственное использование сточной воды исключено как с эстетической, так и с экономической точек зрения. Повторное использование сточной воды в качестве питьевой может быть поэтому рекомендовано лишь при условии совершаемого ею круговорота с включением вод из рек и озер, а также грунтовых вод.

Рассмотрим следующий большой круг потребителей воды — промышленные предприятия. К технической воде не всегда предъявляются такие же качественные требования, как к питьевой. В этом случае, как правило, не учитывается эстетическая сторона и не возникает сомнений относительно возможности непосредственного повторного использования сточных вод. Конечно, это не является характерным для всех промышленных предприятий, так как, например, в пищевой промышленности требуется вода такого же качества, как питьевая. Некоторым отраслям промышленности требуется вода даже с более высокой степенью очистки, чем питьевая вода. Здесь имеется в виду удаление из питьевой воды все еще содержащихся в ней солей, частично придающих воде жесткость, а также растворенных газов, таких, как углекислый газ или кислород. Например, от подпитывающей воды для котлов требуется, чтобы она не содержала веществ, повышающих ее жесткость. Подобные требования нередко предъявляются к технической воде, используемой на химических предприятиях. Необходимой степени очистки добиваются с помощью установок для опреснения и умягчения воды. В то же время очень мягкая, т. е. обессоленная, питьевая вода оказывается безвкусной, и удаление из нее солей из-за ухудшения вкусовых качеств и из экономических соображений нецелесообразно. Для некоторых же отраслей промышленности очищенная сточная вода является вполне приемлемой. Металлургические комбинаты, сталелитейные, прокатные и коксохимические заводы и другие промышленные предприятия, для производственных процессов которых используется речная вода без какой-либо специальной очистки, могут снабжаться и очищенной сточной водой, тем более что прилегающие к ним населенные пункты могут обеспечить их большим количеством сточных вод, прошедших биологическую очистку. В этом случае для удаления оставшихся загрязнений следует лишь установить песчаные фильтры на пути воды между выпуском из очистных сооружений и потребителем ее на территории промышленного предприятия. Хотя такое непосредственное использование сточных вод, прошедших очистные сооружения, возможно не везде, тем не менее имеется несколько практических примеров их применения в промышленности. Недалеко от Москвы находится крупная очистная станция, снабжающая очищенной сточной водой группу промышленных предприятий1. Последние используют ее в качестве технической воды. Можно с уверенностью сказать, что в недалеком будущем на многих предприятиях будет предусматриваться замкнутый цикл «сточная вода—техническая вода». Особенно важное значение имеет непосредственное повторное использование сточных вод для производственных целей на промышленных предприятиях, расположенных в жарких, засушливых районах, поскольку природных водных ресурсов часто оказывается недостаточно. Основным потребителем сточных вод в настоящее время является сельское хозяйство, так как здесь используется не только сама вода для полива земель, но в известных пределах также и содержащиеся в сточных водах удобрительные вещества, усваиваемые растениями. Это подтверждает старый метод использования полей орошения, описанный нами ранее. При этом одновременно осуществляются очистка сточных вод и их утилизация. Однако недостатком этого метода является то, что часто приходится идти на известный компромисс между требованиями, связанными с очисткой сточных вод, и желанием добиться оптимальных условий полива сельскохозяйственных культур. В конечном счете это приводит к тому, что задачи по очистке сточных вод решаются отдельно от задач по их применению, и воды, прошедшие биологическую очистку в очистных сооружениях, используются для полива лишь в вегетационный период роста растений.

В настоящее время при применении сточных вод в сельском хозяйстве непременным условием является наличие станции биологической очистки. Лишь в том случае, когда сточные воды очищены в такой степени, что могут без каких-либо опасений отводиться в водоем, разумеется, при тщательном соблюдении санитарных предписаний, их можно смело использовать для сельскохозяйственных целей. Для распределения воды на участках, засеянных сельскохозяйственными культурами, применяется метод дождевания. Сточные воды после очистной станции по проложенным в земле трубопроводам подаются с помощью насосов к месту их использования. Здесь происходит распределение их по трубопроводам, проложенным к участкам, которые нуждаются в поливе, причем последний отрезок трубопровода, на котором установлены дождевальные устройства, большей частью прокладывается над поверхностью земли. Для этой цели можно применять переносные оросительные трубы, соединяемые с помощью быстроразъемных муфт, позволяющих быстро производить перемещение труб в пределах участка и таким путем поочередно обеспечивать полив больших площадей. Однако возможно также автоматическое перемещение труб с помощью катковых приспособлений. В этом случае нить трубопровода медленно передвигается вдоль прямоугольного участка, обеспечивая равномерный полив всей территории. В то время как при применении полей орошения для очистки сточных вод на каждую единицу площади орошенного участка приходится сравнительно большое количество сточных вод, для орошения больших площадей путем дождевания требуется лишь дополнительное количество влаги, составляющее от одной четверти до половины количества естественных атмосферных осадков. Так, количество воды, используемой для полива пахотных земель, обычно составляет 150 мм, а луговых—примерно 300 мм в год. При таком незначительном количестве вносимой в почву влаги устройство дренажа, как это делается на полях орошения, не требуется. Также совершенно необязательно, чтобы отводимая под полив территория была разделена на спланированные по горизонтали и имеющие плавный уклон участки, окаймленные земляными валиками. Нет необходимости и в устройстве дренажных траншей для отвода излишков воды. Несмотря на простоту устройства дождевальной установки по сравнению с полями орошения, все же на полив земель с ее помощью расходуются значительные средства, поскольку прокладка трубопроводов обходится довольно дорого. Однако затраты на устройство земледельческих полей орошения окупаются за счет повышения урожайности выращиваемых на этих полях культур. Бесплатное использование очищенных сточных вод обеспечивает выгодное соотношение между затратами на полив сельскохозяйственных земель и получаемым в результате полива эффектом. Дополнительным преимуществом применения сточных вод для полива можно считать удобрение почвы содержащимися в них питательными для растений веществами. Это прежде всего азот, соли калия, фосфаты, а также остатки органических веществ. В прошедшей биологическую очистку сточной воде (из расчета на одного жителя в год) содержатся примерно следующие количества важных для роста растений питательных веществ: азота— 4 кг; фосфатов—1 кг; калия—2,5 кг; органических веществ—7 кг. Даже при некруглогодичном использовании сточных вод эти питательные вещества играют значительную роль для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, так что в данном случае можно с полным правом говорить о сточных водах как о «ценном удобрении». Разумеется, того количества питательных веществ, которое содержится в сточных водах, недостаточно для нормального роста растений? и поэтому требуется дополнительное внесение в почву минеральных удобрений. Однако назначаемые в этом случае дозы могут быть значительно меньшими, чем для неорошаемых или орошаемых чистой водой земледельческих полей. Поскольку мы здесь заговорили об использовании сточных вод и содержащихся в них веществ для повышения плодородия почвы, следует упомянуть еще о том, что ингредиенты осадков сточных вод улучшают качественный состав почвы. Мы покинули станцию после непродолжительного осмотра площадок для подсушки ила. Однако эти площадки еще не являются конечным пунктом обработки ила. Подобно сточной воде, осадки также содержат основные питательные вещества, которые можно использовать в сельскохозяйственных целях. При этом следует предусматривать следующие количества этих веществ в расчете на одного жителя в год: азота—500 г; фосфатов—250 г; калия—75 г; органических веществ—7,5 кг. В пересчете на искусственные удобрения стоимость полезных удобрений, содержащихся в 1 м3 высушенного осадка сточных вод, составляет примерно 15 марок. Причем это только стоимость удобрительных веществ минерального происхождения без учета перегноя, образуемого органическими веществами. Поэтому вполне понятно, что сельское хозяйство заинтересовано также в использовании осадков сточных вод. Поскольку в разложившемся в септиках под воздействием бактерий и высушенном на открытом воздухе иле содержатся болезнетворные бактерии, его перед использованием выдерживают в течение определенного времени в компостных кучах, где происходит перепре-вание. При этом можно смешивать его с городским мусором, который также является исходным веществом для приготовления компоста, особенно в тех случаях, когда в нем содержится большое количество подвергающихся обработке органических веществ. Мусор и ил при совместном компостировании могут даже успешно дополнять друг друга благодаря наличию в них питательных солей и образующих перегной веществ, так что компост, приготовленный таким образом, обладает лучшими качествами по сравнению с компостом из каких-либо одних исходных материалов. Компост можно приготавливать таким же образом, каким его готовят в сельской местности, где он созревает в больших компостных кучах. Однако приготовление компоста может быть значительно ускорено путем применения технических средств. Очень важным условием хорошего созревания является эпизодическое перемешивание содержимого кучи. Компостные кучи следует поэтому чаще перелопачивать, чтобы обеспечить повсеместно доступ кислорода воздуха к органическим веществам. Перемешивание содержимого компостных куч является довольно трудоемким процессом даже в случае применения механических средств. В специальных камерах, в которых предусмотрено механическое перемешивание содержимого и равномерное его аэрирование, созревание компоста значительно ускоряется. Ускорить процесс созревания можно механическим путем с применением вращающихся барабанов, где происходит почти горизонтальное перемешивание содержимого, или же в специальных силосах, в которых перемешивание происходит вертикально сверху вниз. Несмотря на то что приготовляемый таким ускоренным методом компост уже готов к применению, считается целесообразным его последующее выдерживание в компостной куче, поскольку использование перезревшего компоста предпочтительнее для роста растений. При компостировании следует следить за тем, чтобы все содержимое компостной кучи под воздействием биологических процессов прогревалось до температуры 65—70 °С, так как только в этом случае компост можно без ограничений (с гигиенической точки зрения) применять для удобрения садовых и сельскохозяйственных культур. На заготовительных станциях, оснащенных необходимым оборудованием, это требование полностью соблюдается благодаря регулярно осуществляемому контролю за технологией изготовления. Как мы видим, осадок сточных вод, смешанный с городским мусором, находит полезное применение в качестве компоста. Однако описанный выше метод высушивания осадка сточных вод на открытых иловых площадках с последующим компостированием не является единственным.

Обезвоживание осадков возможно механическим путем. Для этой цели применяют центрифуги, вакуум-фильтры, напорные фильтры и другие устройства. Для последующей подсушки осадков имеются различные виды сушильных установок, с помощью которых снижается содержание влаги в осадках до такой степени, что они могут использоваться для компостирования.

Лишь в том случае, когда не имеется возможности использования осадков для компостирования, их сжигают. Но даже полученная в результате сжигания зола, содержащая минеральные вещества, вместо складирования ее в отвалах может быть использована в сельскохозяйственных целях.

Жидкий осадок можно также просто вывозить за пределы очистных сооружений и вносить в почву без предварительного обезвоживания и высушивания. В случае малых количеств жидкого осадка его можно транспортировать с помощью автомобиля-цистерны. Большие массы жидкого осадка перекачивают по трубопроводам к месту утилизации и там используют аналогично очищенным сточным водам для полива земель, поскольку содержащий воду осадок обладает такой же хорошей текучестью, как и осадок, полученный из септиков. Однако при использовании жидкого осадка на сельскохозяйственных полях к нему предъявляются определенные гигиенические требования, которые могут быть выполнены только путем обезвреживания при нагревании осадков до 70 °С (один из видов пастеризации). Очищенная сточная вода и обработанный осадок, являющиеся конечными продуктами обработки сточных вод в очистных сооружениях, как мы видим, могут полностью использоваться в различных целях. Возможность их наиболее целесообразного применения в сельском хозяйстве определяется путем экономических расчетов. Даже при бесплатном использовании сточных вод и их осадка, прошедших надлежащую обработку на очистной станции, затраты на их транспортировку и на устройство сооружений для последующей утилизации снижают ожидаемый экономический эффект. Поэтому нельзя требовать «использовать любой ценой», но только «использовать там, где это экономически выгодно». Возможные технические решения относительно применения сточной воды и осадков всегда связаны, таким образом, с экономическими исследованиями, которые и определяют выбор того или иного пути.

В этой главе мы не сказали еще об одном продукте, получающемся на очистной станции, — о газе, выделяющемся в процессе сбраживания осадка. Этот газ в больших количествах образуется в закрытых метантенках в результате жизнедеятельности метановых бактерий. Газы брожения состоят на 2/3 из метана и на 1/3 из двуокиси углерода. Метан—ценный газ, обладающий высокой теплотой сгорания, более чем вдвое превышающей теплоту сгорания газа, вырабатываемого из угля. Благодаря этому ценному качеству получаемый на очистных станциях метан находит широкое применение. Например, тепло, выделяемое при сжигании его в газовых печах, может использоваться для подогрева воды или пара в системах отопления зданий. Путем использования метана для подогрева метантенков на крупных очистных станциях обеспечивается необходимая для технологического процесса температура более 30 °С. Метан можно применять также в качестве топлива для двигателей. Для этой цели из метана предварительно удаляют углекислый газ, а чистый метан используют в качестве горючего для поршневых двигателей и газовых турбин. Применение работающих на дешевом топливе машин, которые приводят в действие насосы и воздушные компрессоры, а также генераторов, которые снабжают предприятие электроэнергией, дает большой экономический эффект. Этот эффект становится еще более значительным, когда тепло воды, предназначенной для охлаждения оборудования, а также отходящее тепло работающих машин используется для обогрева помещений.

Итак, мы видим, что все конечные продукты обработки сточных вод могут находить полезное применение. Не следует обольщать себя мыслями о том, что сточные воды представляют собой ценное сырье, использование которого связано с большими экономическими выгодами. Очистка сточных вод всегда связана с определенными финансовыми затратами, которые частично или полностью компенсируются за счет средств домовладельцев, сбрасывающих сточные воды в канализацию. Не следует также полагать, что в результате сбыта очищенных сточных вод, их осадка или метана потребители смогут получить большую экономическую прибыль. Использование продуктов обработки сточных вод должно рассматриваться только с позиций народнохозяйственной целесообразности, причем особые местные условия имеют решающее значение. Тем не менее до принятия решения об удалении сточных вод без их дальнейшего использования следует тщательно изучить все возможности утилизации образующихся отходов.



Очистка сточных вод - Являются ли сточные воды ценным сырьем

Разделы

Содержание блога

Содержание сайта.


Другое

Статьи по теме "Очистка сточных вод"