Обработка осадков сточных вод: современные методы обеззараживания и дезинвазии

На очистных сооружениях в процессе очистки стоков образуются осадки. В эту массу попадают бытовые, промышленные и смешанные сточные воды. Осадок содержит огромное количество органических веществ. Однако одновременно он является резервуаром для патогенных микроорганизмов, яиц гельминтов и цист простейших. Именно поэтому качественная обработка осадков сточных вод становится критически важной задачей. От нее зависит санитарно-эпидемиологическое благополучие населения и охрана окружающей среды. В этой статье мы подробно разберем существующие методы обеззараживания осадков, способы их дезинвазии и современные препараты для химической обработки.

Почему необходима обработка осадков сточных вод

Накопление необеззараженных осадков создает серьезную угрозу. Под угрозой находятся люди и животные. В таких осадках сохраняют жизнеспособность яйца многих гельминтов. Среди них аскариды, власоглавы и токсокары. Помимо этого, в осадках присутствуют патогенные бактерии. Речь идет о кишечной палочке, сальмонеллах и микобактериях туберкулеза. Также здесь обнаруживаются яйца и личинки синантропных мух. Без своевременной обработки осадков сточных вод эти биологические загрязнители попадают в почву. Затем они проникают в грунтовые воды. Далее по пищевым цепям они достигают человека. В результате возрастает риск инфекционных и паразитарных заболеваний среди населения.

Санитарные правила и нормы предъявляют строгие требования. Осадки перед утилизацией должны проходить обязательное обеззараживание. То же самое касается их использования в качестве удобрений. Обработка осадков сточных вод должна гарантировать гибель всех патогенов. Причем на всех стадиях их развития. Только после этого осадки можно безопасно применять в сельском хозяйстве. Также их разрешается вывозить на полигоны.

Биологические методы обработки осадков

Биологические методы основаны на естественных процессах разложения органики. Они считаются экологически приемлемыми. Кроме того, эти методы экономически эффективны. Однако у них есть существенный недостаток — они требуют длительного времени.

Выдерживание в накопителях

Самый простой метод — это длительное выдерживание осадков. Для этого используют лагуны, пруды-накопители или открытые хранилища. При весенне-летнем закладывании срок выдержки составляет 4-5 месяцев. При осенне-зимнем этот период увеличивается до 12 месяцев и более. Однако при таком методе отсутствует контроль температуры. Следовательно, его надежность невысока. Простое выдерживание не гарантирует полного уничтожения устойчивых яиц гельминтов. Поэтому обработка осадков сточных вод только этим способом считается недостаточной.

Компостирование

Компостирование — более эффективный биологический метод. Осадки смешивают с растительными остатками. Также добавляют солому или опилки. Затем формируют бурты. В процессе компостирования масса саморазогревается. Температура достигает 60-70°C. Это губительно для большинства патогенов. Поддержание высокой температуры в течение 2-3 месяцев является обязательным условием. Компостирование считается одним из лучших способов обработки осадков сточных вод для последующего использования в качестве органического удобрения.

Анаэробное сбраживание

Анаэробное сбраживание происходит в закрытых реакторах. Эти реакторы называются метантенками. Процесс идет без доступа кислорода. Сопровождается он выделением биогаза (метана). Этот газ можно использовать как топливо. Температурный режим может быть мезофильным (30-37°C). Также возможен термофильный режим (50-55°C). Термофильный режим гарантирует полную дезинвазию за 10-15 дней. Анаэробная обработка осадков сточных вод особенно популярна на крупных очистных сооружениях. Причина — энергетическая выгода от получения биогаза.

Физические методы обеззараживания

Физические методы основаны на воздействии различных факторов. Это могут быть высокие температуры, радиация или электромагнитные поля.

Термическая сушка

Осадки нагревают до 100-120°C и выше. В результате влага испаряется. Патогенные микроорганизмы и яйца гельминтов погибают. Термическая сушка требует значительных энергозатрат. Однако она обеспечивает высокую степень обеззараживания. Высушенные осадки имеют малый объем и вес. Их удобно транспортировать и хранить.

Термическая обработка влажных осадков

Этот метод предполагает нагревание осадков до 70-80°C. Затем их выдерживают при этой температуре в течение 1-2 часов. Метод достаточно эффективен. Но он энергоемкий. Его применяют на очистных сооружениях. Причем только там, где есть доступ к дешевому теплу (например, от котельных или ТЭЦ).

Радиационная обработка

Осадки облучают гамма-излучением. Также используют ускоренные электроны. Это вызывает гибель всех микроорганизмов. Яйца гельминтов также погибают. Полная гибель яиц аскарид наступает при дозе 1,3 кГр. Метод высокоэффективен. Однако он требует дорогостоящего оборудования. Кроме того, необходимы строгие меры радиационной безопасности.

Химические методы дезинвазии осадков

Химические методы широко используются в мировой практике. Они основаны на добавлении реагентов. Эти реагенты уничтожают патогенную микрофлору. Также они действуют на яйца гельминтов.

Традиционные реагенты

В качестве дезинфектантов применяют различные вещества. Среди них формальдегид, аммиак и суперфосфат. Также используют серную кислоту, гипс и хлорную известь. Негашеная известь тоже эффективна. Обработка осадков сточных вод с помощью извести называется известкованием. Этот метод повышает pH до 12-13. Такая среда губительна для большинства патогенов. Недостаток метода — увеличение объема осадка. Кроме того, ухудшаются удобрительные свойства осадка.

Современные овицидные препараты

Наиболее эффективным химическим средством является овицидный препарат на основе тиазона. Он обеспечивает надежную защиту окружающей среды. Препарат уничтожает жизнеспособные яйца гельминтов (аскарид, нематод). Также он действует на патогенные бактерии (кишечную палочку, кокцидии, микобактерии туберкулеза). Кроме того, средство эффективно против почвенных фитопатогенных грибов. Оно также уничтожает яйца и личинки мух.

Дозировка препарата зависит от влажности осадка. В случае сухих осадков (влажность менее 78%) требуется 1 литр препарата на 10 кубических метров. Для осадка влажностью выше 78% — 1 литр на 40 кубических метров. Обезвоженные осадки (влажность выше 85%) — 1 литр на 60 кубических метров. Для необезвоженного осадка с влажностью 95-98% — 1 литр на 100 кубических метров.

Для химической обработки осадков сточных вод также применяют препарат Даразомет 98% (Тиазон) — нематоцид, фунгицид, гербицид. Его вносят в осадочную массу при перемешивании. Препарат разлагается с выделением активного газа. Этот газ проникает в толщу осадка. Затем он уничтожает всех патогенов.

Для дополнительной обработки жидкой фракции осадков подходит фунгицид-нематоцид Флуопирам (Fluopyram 40%) 41,7 SC двойного действия. Этот препарат эффективен против широкого спектра патогенных микроорганизмов.

Для локальной обработки небольших объемов осадка можно применять нематоцид Фостиазат (Fosthiazate 20% EW, 10% GR, 97% TC). Жидкая формуляция удобна для внесения в жидкие осадки. Гранулы лучше подходят для полутвердых фракций.

Для комплексной обработки осадков с высоким содержанием яиц гельминтов рекомендуется овицидный препарат Тиадазомет. Он проникает через оболочку яиц. Затем препарат уничтожает эмбрионы паразитов.

Комбинированные методы

Наибольшую эффективность дает сочетание разных методов. Например, предварительное компостирование с последующей химической обработкой. Или анаэробное сбраживание с последующим известкованием жидкой фракции. Комбинированная обработка осадков сточных вод позволяет достичь максимальной степени обеззараживания. При этом затраты остаются минимальными.

Сравнение методов обработки осадков

Контроль эффективности обработки

Независимо от выбранного метода, обязательным является контроль эффективности. Обработка осадков сточных вод считается качественной при соблюдении двух условий. Первое — отсутствие жизнеспособных яиц гельминтов при трехкратном исследовании. Второе — снижение содержания санитарно-показательных микроорганизмов на 99,9% и более. Пробы отбирают до и после обработки. Исследования проводят в аккредитованных лабораториях.

Технология химической обработки осадков

Химическая обработка осадков с использованием препаратов на основе тиазона включает несколько этапов.

Первый этап — подготовка. Осадок перемешивают для достижения однородной консистенции. При необходимости корректируют влажность.

Второй этап — внесение препарата. Препарат добавляют в осадочную массу при постоянном перемешивании. Дозировку рассчитывают по приведенным выше нормам в зависимости от влажности.

Третий этап — перемешивание. Осадок тщательно перемешивают в течение 30-60 минут. Это необходимо для равномерного распределения действующего вещества.

Четвертый этап — выдержка. Обработанную массу выдерживают в закрытой емкости. Также можно накрыть ее пленкой. Время выдержки составляет 3-7 суток. За это время активный газ проникает во все поры осадка. Затем он уничтожает патогенов.

Пятый этап — проветривание. По окончании экспозиции осадок проветривают. Для этого его перемешивают на открытом воздухе. Процесс продолжают до полного исчезновения запаха препарата.

Шестой этап — контроль. Отбирают пробы для лабораторного исследования. Это позволяет убедиться в эффективности обработки.

Требования безопасности

При работе с химическими дезинфектантами необходимо соблюдать меры безопасности. Персонал должен использовать средства индивидуальной защиты. Обязательны резиновые перчатки, защитные очки и респираторы. Работы проводят в хорошо проветриваемых помещениях. Также можно работать на открытом воздухе. Запрещается курить, есть и пить во время обработки. При попадании препарата на кожу или в глаза нужно обильно промыть водой. Затем следует обратиться к врачу. Хранить препараты следует в оригинальной упаковке. Место хранения должно быть недоступно для детей и животных. Нельзя хранить препараты рядом с продуктами питания и кормами.

Утилизация и использование обеззараженных осадков

После качественной обработки осадки теряют свою эпидемическую опасность. Их можно использовать как ценные органические удобрения. Такие осадки содержат азот, фосфор, калий и микроэлементы. Они улучшают структуру почвы. Кроме того, они повышают ее плодородие. Обеззараженные осадки также можно вывозить на полигоны ТБО. Их используют для рекультивации нарушенных земель. Также они применяются в качестве компонента почвогрунтов для озеленения.

Заключение

Обработка осадков сточных вод — это обязательное и ответственное мероприятие. От него зависит санитарное благополучие населения. Также оно влияет на состояние окружающей среды. Выбор метода зависит от объема осадков. Также учитывается имеющееся оборудование. Немаловажны и экономические возможности хозяйства.

Биологические методы (компостирование, анаэробное сбраживание) экологичны и экономичны. Однако они требуют длительного времени. Физические методы (термическая сушка, радиация) эффективны. Но они энергозатратны и дороги. Химические методы с использованием современных препаратов (Даразомет 98%, Флуопирам, Фостиазат, Тиадазомет) обеспечивают быстрый и надежный результат. Главное — соблюдать дозировки и меры безопасности.

Комбинирование методов позволяет достичь максимального эффекта. Главное требование — обеспечение полной гибели яиц гельминтов и патогенных микроорганизмов. Только после этого осадки можно утилизировать или использовать. Тогда они перестают быть угрозой. Вместо этого они становятся ценным ресурсом для сельского хозяйства и ландшафтного дизайна.