Бытовые стоки

БЫТОВЫЕ СТОКИ

(Б.с.) - жидкие отходы коммунального хозяйства. Чистая вода, которую потребляет горожанин (300-400 л в течение суток), возвращается в среду в сильно загрязненном состоянии. Б.с. составляют половину объема сброса всех сточных вод по РФ в целом. В Москве объем Б.с. превышает 2 млрд м3/год, в Санкт-Петербурге 1 млрд м3/год, свыше 200 млн м3/год составляют Б.с. Нижнего Новгорода, Новосибирска, Самары, Челябинска, Красноярска, Омска, Екатеринбурга.

С каждым годом в Б.с., помимо фекалий и другой органики, от которой их сравнительно просто очистить биологическим путем в очистных сооружениях, увеличивается содержание опасных химических загрязнителей. Среди них нефтепродукты, взвешенные вещества, хлориды, сульфаты, нитриты, нитраты, аммонийный азот, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества, их пример - стиральные порошки), фенолы, железо, медь, цинк, никель, хром, свинец, кобальт, алюминий, кадмий.

Переработка Б.с. относится к числу трудных проблем городской экологии. Использование городских стоков на полях орошения, которые давали горожанам овощи и животноводческую продукцию (при выращивании многолетних трав), сегодня практически невозможно ввиду их загрязненности тяжелыми металлами и другими токсичными веществами. Непригодны для удобрений и шламы (сухой остаток, образующийся в результате очистки Б.с.). В итоге Б.с. превращаются в трудно перерабатываемые твердые отходы.

БЫТОВЫЕ ОТХОДЫ - отходы потребления, образующиеся в результате жизнедеятельности человека (при приготовлении пищи, уборке и ремонте жилых помещений, содержании придомовых территорий и мест общего пользования, уборке территорий населенных пунктов), содержания домашних животных и птиц, устаревшие, пришедшие в негодность предметы домашнего обихода, отходы от функционирования культурно - бытовых, учебных учреждений, организаций и предприятий торговли и общественного питания и других предприятий и организаций общественного назначения.

Любой современный город, независимо от занимаемой им площади и числа проживающих в нем людей, испытывает экологическое давление, по крайней мере, из-за двух факторов: полигона для размещения бытовых отходов и сооружений для очистки канализационных стоков. Даже при соблюдении всех санитарно — экологических требований по обслуживанию полигон остается источником формирования патогенной микрофлоры, рассадником существования мелких паразитов широкой номенклатуры. Нельзя забывать и об ароматической ауре, периодически доходящей до обоняния жителей.

Применяемые в настоящее время биологические способы очистки канализационных стоков требуют выделения значительных площадей для размещения иловых осадков, образующихся в результате функционирования очистных сооружений. Располагаемые на открытых площадках илы в условиях российского климата претерпевают физико–химические изменения, размываются паводковыми и ливневыми водами, загрязняя прилегающие территории.

В последнее время много разговоров ведется вокруг раздельного сбора бытовых отходов. Это имеет смысл, если отсортированный отход может быть подвержен переработке, для чего необходимо наличие соответствующих перерабатывающих предприятий. В противном случае процедура раздельного сбора отходов теряет смысл. Но при любом варианте сбора остаются пищевые и прочие отходы природного органического происхождения (в дальнейшем — природная органика), количество которых в общем объеме бытовых отходов составляет (50 — 70)% в зависимости от структуры городского хозяйства. Именно эта часть отходов определяет основные негативные экологические факторы полигона.

Наиболее простой способ ликвидации проблемы бытовой органики связан со сжиганием отходов, но сегодня такой подход следует расценивать как анахронизм, не говоря уже о том, что одна проблема заменяется другой — выбросом больших объемов вредных газов, образующихся в процессе сжигания. Выбор метода утилизации природной органики, входящей в состав бытовых отходов, имеет важное не только экологическое, но и экономическое значение.

Вообще говоря, при оценке ситуации с бытовыми отходами речь следовало бы вести не о строительстве завода по переработке бытовых отходов, а о создании мусороперерабатывающего комплекса, включающего как разделение отходов, так и несколько производств по переработке групп отходов. На таком комплексе должен реализовываться технологический процесс, который можно разделить на две стадии: подготовительную и собственно перерабатывающую. Подготовительная стадия включает сортировку поступающих отходов. При этом отделяются с целью дальнейшей реализации лом черных металлов, лом цветных металлов, полимерные материалы, макулатура, стеклобой и прочее. Лом черных и цветных металлов пакуются отдельно и вывозятся на приемные пункты по сбору металлолома. Остальные группы отходов подлежат переработке, тем более что по каждой из них сегодня известны десятки технологий переработки. Кроме того, на этапе сортировки отделяются крупногабаритные отходы, проблема использования которых решается в каждом конкретном случае в зависимости от их вида. Для этого целесообразно при заводе организовать участок по разделке крупногабаритных отходов и изготовления, например, изделий ширпотреба.

Но такой подход экономически выгоден для крупных городов. В малых городах объемы отходов неприродного органического происхождения обычно относительно невелики и создание там самостоятельных производств для их переработки необоснованно. Вероятно, здесь выход заключается в создании крупных межмуниципальных предприятий по переработке отходов конкретного вида. Но во всех случаях остаются большие объемы природной органики, перевозка которой на значительные расстояния экологически и экономически нецелесообразна. Поэтому ее переработку следует организовывать на местах.

В последнее десятилетие в нашей стране была разработана и апробирована в промышленных условиях технология высокотемпературного жидкофазного окисления в присутствии щелочи высокомолекулярных органических соединений растительного и биогенного происхождения [1-4]. Фактически эта технология представляет собой имитацию природных процессов разложения органики в ускоренном временном режиме. Высокомолекулярные органические соединения подвергаются окислительной деструкции при высоких температуре и давлении в изохорических условиях.

Технологический регламент обработки обеспечивает преимущественное образование в качестве продуктов переработки водорастворимых гуматов — щелочных солей кислот гуминовой природы и незначительное количество экологически чистой, обогащенной гуматами подкисленной неразложившейся фракции. Как известно [5], водорастворимые гуматы являются высокоэффективными сельхозпрепаратами. Они также находят применение и в промышленности, среди которых в данном случае наибольший интерес представляет их высокая способность экстрагировать тяжелые металлы из растворов [5,6]. Нерастворившаяся фракция может быть использована в качестве органоминерального удобрения.

Целесообразность применения высокотемпературного жидкофазного окисления высокомолекулярной органики в качестве основной технологии переработки органоминеральной смеси, отделяемой из состава бытовых отходов, базируется на следующих предпосылках.

1. Обеспечивается переработка любых смесей независимо от их компонентного и количественного состава.

2. Примеси минеральных соединений в перерабатываемой смеси не оказывают влияния на технологический режим переработки.

3. Короткий технологический цикл реакционного процесса обеспечивает высокую производительность завода при использовании малообъемных агрегатов.

4. Обеспечивается 100%-ное обеззараживание продуктов переработки. При этом происходит не только термофильное обеззараживание, но в первую очередь химическое разложение любой микрофлоры.

5. Завод высокорентабелен, так как основным продуктом переработки является высокоценный экологически чистый вторичный продукт — водорастворимый гумат.

6. Газовые выбросы в атмосферу незначительны и не содержат опасных газов, что обеспечивается как спецификой технологии, так и схемой технологической линии.

Необходимо отметить еще одну особенность применения в данном случае предлагаемой технологии. Средняя влажность пищевых отходов в составе твердых бытовых отходов колеблется в пределах (40 — 60)%. Жидкофазное окисление осуществляется при влажности реакционной смеси порядка 90 %. Поскольку в ходе реакции погибает вся микрофлора, доводить обрабатываемую смесь до требуемой влажности целесообразно путем смешивания ее с неочищенными канализационными стоками. Тем самым на переработку могут поступать не только твердые бытовые отходы, но и городские стоки [7]. Достигаемый при этом экологический эффект может быть сформулирован следующим образом.

1. Органика любого вида, присутствующая в стоках в виде взвеси, подвергается разложению, в том числе с образованием водорастворимых гуматов. В этом процессе участвует и патогенная микрофлора, вследствие чего происходит полное обеззараживание реакционной смеси.

2. Присутствующие в стоках и отходах тяжелые металлы в виде растворенных солей связываются образующимися в ходе реакции водорастворимыми гуматами в нерастворимые гуматы, которые в природных условиях являются составной частью гумуса. Присутствующие в стоках растворенные вредные органические соединения также разлагаются в ходе реакции до простейших безопасных соединений либо связываются в составе гуматов.

3. Нерастворимые в воде минеральные включения, входящие как в состав отходов, так и стоков, осаждаются нерастворившейся фракцией, в результате чего образуется органоминеральный осадок, обогащенный водорастворимым гуматом, который в таком качестве представляет собой ценное удобрение.

В этом случае потребность в стоках для приготовления реакционной смеси составит (4-4,5) м3 на кубический метр бытовых отходов. Обработка избыточного объема стоков осуществляется с учетом экстрагирующих и дезинфицирующих свойств водорастворимых гуматов. Для этой цели потребуется израсходовать (5-10)% гуматов, производимых на данном предприятии. Очищенная вода должна доводиться в пруду — отстойнике, но полностью исключается образование иловых осадков, обязательное на действующих сегодня системах очистки канализационных стоков.