1523

риться и привести к возгоранию. Анаэробное разложение является результатом сложного взаимодействия между различными группами бактерий, которые становятся активными при различных условиях. Конечным продуктом является «свалочный газ» (смесь CO2 и метана (CH4)), однако на различных этапах процесса разложения образуется большое количество других органических составляющих. Как аэробное, так и анаэробное разложение ведет к потере массы и энергетической ценности отходов [2].

В процессе хранения отходы подвергаются биоразложению, что влияет на качество вторичного топлива. Был проведен эксперимент, в котором определялась дыхательная активность компонентов. Для этого были отобраны отходы с высокой теплотворной способностью, размером < 6 мм: дерево, полиэтилен (ПЭ), текстиль, полиэтлен терефталат (ПЭТ) и бумага (рис. 1).

Рис. 1. Отходы, входящие в состав вторичного топлива

В ходе выполнения эксперимента соблюдался следующий алгоритм действий:

1.Дробление отходов.

2.Формирование двух проб для каждого из 5 исследуемых компонентов, массой около 10 г каждая.

3.Закладка компонентов в ОxiТop.

4.Наблюдение с периодичностью каждые сутки.

5.Фиксирование результатов.

Определение дыхательной активности анализируемых отходов осуществлялось по показателю AT4 согласно методике Evaluation of waste from mechanical biological treatment – Part 4: Stability parameters –

51

Respiration activity (AT4), утвержденной австрийским стандартом

OENORM S 2027-4:2012 [4].

В основе метода определения параметра AT4 лежит оценка интенсивности потребления кислорода из газовой среды микроорганизмами в процессе деструкции органических веществ. Эксперимент проводился при постоянной температуре +20 ± 1 °С, которая считается оптимальной для жизнедеятельности микроорганизмов.

Общая продолжительность эксперимента по определению параметра AT4 состоит из одиннадцатидневного периода оценки и начинается после окончания лаг-фазы. Для сокращения периода лаг-фазы, создания оптимальных условий для адаптации микроорганизмов необходимо осуществлять предварительную аэрацию отходов. Проводят предварительную аэрацию в течение 12–24 ч при естественных условиях, увлажненные отходы распределяют на плоской поверхности слоем толщиной 1–2 см.

Определение параметра AT4 анализируемых образцов отходов было проведено с использованием манометрической системы OxiTop IS12 (рис. 2).

Рис. 2. Система OxiTop IS12: 1 – манометрическая измерительная головка; 2 – резиновый колпачок; 3 − сорбент NaOH; 4 – реакционный сосуд;

5 – анализируемый образец; 6 – платформа (T = +20 ± 1 °С)

Принцип работы OxiTop основывается на измерении давления в герметичной системе. Микроорганизмы в анализируемом образце потребляют кислород и выделяют углекислый газ. Углекислый газ адсорбируется гидроксидом натрия, создавая пониженное давление, которое фиксируется пьезорезестивным электронным датчиком давления, заключенным в манометрической головке. Изменение объема газа

52

в герметично закрытом реакционном сосуде пропорционально потреблению кислорода.

Показатель AT4 был рассчитан по формуле

где AT4 – дыхательная активность за 267 ч, мг О2/г (сух. вещ.); М(О2) – молекулярная масса кислорода, М(О2) = 31 988 мг/моль; V – свободный объем газа в системе, л; Р – разность парциального давления кисло-

рода, ГПа; R – газовая постоянная, R = 83,14 л · ГПа/(моль·К); mсух – масса анализируемого образца отхода в пересчете на сухое вещество, г;

Т – температура, К.

Свободный объем газа в системе (V) рассчитывается по формуле

где V1 – объем реакционного сосуда, л; V2 – объем резинового колпачка, л; V3 – объем анализируемого образца отходов, л.

Полученные данные анализов по определению дыхательной активности AT4 приведены на рис. 3 и 4.

53

4. Слюсарь Н.Н., Загорская Ю.М., Ильиных Г.В. Изучение фракционного и морфологического состава отходов старых свалок и полигонов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. – 2014. – № 2. – С. 131–142.

Об авторах

Борисов Дмитрий Леонидович – аспирант кафедры охраны окружающей среды, Пермский национальный исследовательский по-

литехнический университет, e-mail: d-borisov@mail.ru.

Загорская Юлия Михайловна – аспирантка кафедры охраны окружающей среды, Пермский национальный исследовательский по-

литехнический университет, e-mail: makarova_u85@mail.ru.

Шардин Михаил Витальевич – кандидат технических наук, доцент кафедры автомобилей и технологических машин, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, e-mail: mikhail.shardin@gmail.com.

55

УДК 550.424

В.Х. Валеев, Ю.В. Сомова, В.А. Сомов, Д.Д. Давлетова

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КЛАССА ОПАСНОСТИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ ГОРОДА МАГНИТОГОРСКА

Представлена технологическая схема очистных сооружений города Магнитогорска. Приведены результаты исследований химического состава образующихся осадков и расчеты о возможности их использования в качестве сельхозудобрения с учетом экологического состояния района, что позволит снизить негативное воздействие карт хранения осадков на окружающую среду и улучшить состояния поверхностных вод реки Урал в районе очистных сооружений.

Ключевые слова: горизонтальные и вертикальные песколовки, радиальные и горизонтальные первичные отстойники, сточные воды, класс опасности.

V.H. Valeev, Yu.V. Somova, V.A. Somov, D.D. Davletova

DETERMINATION HAZARD CLASS SEWAGE TREATMENT PLANTS

IN MAGNITOGORSK

The article presents a flow chart of treatment facilities of Magnitogorsk. The results of studies of the chemical composition of precipitation and the resulting calculations about the possibility of their use as fertilizers in agriculture, taking into account the ecological state of the area, which will reduce the negative impact of sediment storage cards on the environment and improve the condition of the surface water of the Ural River in the area of sewage treatment plants.

Keywords: horizontal and vertical sand trap, radial and horizontal primary sedimentation tanks, waste water, hazard class.

Характеристика правобережных очистных сооружений го-

рода Магнитогорска. Правобережные очистные сооружения расположены в Орджоникидзевском районе города Магнитогорска, там же размещены Магнитогорская птицефабрика и жилые дома поселка Приуральского. На площадке правобережных очистных сооружений расположены административный корпус, производственные помещения, очистные сооружения водоотведения и хлораторная со складом

56

хлора. Размер санитарно-защитной зоны в соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.12300–03 составляет 500 м. Площадь землепользования составляет 10 328 356,97 м2. Проектная производительность – 157 000м3/сут. В 2013 году было очищено 36 624 690 м3 сточных вод. Сброс очищенной воды осуществляется в Магнитогорское водохранилище.

На правобережные очистные сооружения поступают сточные воды промышленных предприятий: хлебозаводов № 2 и 3, хладокомбината, молочного завода, птицеводческого комплекса, АПК «Профит», ООО «Пиво Магнитка», Центрального рынка, МУП «Горэлектросеть», МУП «Электротранспорт» (депо № 2), химчистки «Лебедь», ООО «СМУ-4», ЗЖБИ-500, ОАО «МС», ООО «Дружба», СУПНР ОАО «Газпром», ОАО ТК «Класс», кондитерской фабрики «Магнитка». Количество загрязнений в поступающей воде от предприятий не должно превышать предельно допустимые концентрации, приведенные в табл. 1.

Таблица 1

ПДК сбрасываемых от предприятий веществ на очистные сооружения

57

58

Рис. Принципиальная технологическая схема очистных сооружений

58

Очистные сооружения правого берега представляют собой станцию биологической очистки сточных вод, предназначенную для очистки хозяйственно-бытовых стоков правобережной части города от минеральных, органических и бактериальных загрязнений методом биохимического окисления и состоят из комплекса отдельных сооружений, в которых по ходу движения сточная вода постепенно очищается сначала от крупных, а затем от все более мелких загрязнений, находящихся в нерастворенном и растворенном состояниях. Технологическая схема очистных сооружений представлена на рисунке.

Сооружения работают по традиционной схеме полной биологической очистки без процессов нитриде-нитрификации. В состав первой и второй очередей входят решетки, горизонтальные и вертикальные песколовки, радиальные первичные отстойники, аэротенки, вторичные радиальные отстойники, биопруды. Очищенные стоки хлорируются [3].

Таблица 2

Состав сточных вод до и после прохождения через очистные сооружения

Правобережные очистные сооружения Магнитогорска находятся в эксплуатации в объеме двух очередей с 1985 года (I очередь сдана в эксплуатацию в 1963 году, II очередь – в 1983 году). Среднесуточный годовой расход сточных вод примерно равен проектному и составляет

59

155 тыс. м3/сут, в том числе по первой очереди 64 500 м3/сут, по второй очереди 90 500 м3/сут. Количество и состав загрязнений в стоках приведен в табл. 2.

Врезультате механической и биологической очисток сточных вод образуются отходы:

– песок после очистки сточной воды;

– ил с иловых площадок;

– отходы с решеток.

Всвязи с этим актуальной задачей становится изучение химического состава осадков и в последующем определение возможности их переработки в удобрения, что позволит снизить их негативное воздействие на окружающую среду.

Материалы и методы исследования. Изучались три вида осадков сточных вод правобережных очистных сооружений:

– осадок из первичных отстойников первой очереди;

– избыточный активный ил;

– осадок с иловых площадок.

Химический состав осадков определялся в усредненных высушенных пробах, отобранных в июне 2014 года. По стандартным методикам в пробах определялись основные характеристики осадков: валовое содержание нефтепродуктов, биогенных элементов и микроэлементов, а также содержание подвижных форм микроэлементов и анионов. Оценка класса опасности осадка сточных вод производилась в соответствии с рекомендациями, изложенными в СанПиН 4286–87 [2].

Результаты и обсуждение. Химический состав осадков по общему содержанию и подвижным формам элементов приведены в табл. 3 и 4.

Анализ результатов определения состава осадков показывает, что по всем контролируемым токсичным соединениям, за исключением нефтепродуктов, осадок правобережных очистных сооружений может быть использован для переработки в сельскохозяйственное удобрение. По содержанию органики и биогенных элементов он сопоставим с навозом КРС.

Содержание нефтепродуктов в осадке может быть снижено до требуемых нормативов в процессе его подготовки к сельскохозяйственному использованию [2].

60