|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ТЕХНОЛОГИЯ И МАТЕРИАЛЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ И ФЕКАЛЬНЫХ ВОД С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЙХОРНИИ И
ТОРФО-САПРОПЕЛЕВОГО СОРБЕНТА |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Очистка сточных и фекальных вод городского или поселкового коммунального хозяйства, промышленных и сельхозпредприятий
представляет трудную технологическую и методическую задачу. Состояние и поведение различных примесей в водной среде определяются не только их химической природой, но и размерами частиц, а также способностью образовывать с водой либо однообразную (гетерогенную) смесь или систему. Поэтому удаление какого-либо загрязняющего вещества требует в каждом конкретном случае индивидуального подхода. Очистка сточных вод по известным на сегодняшний день технологиям - дело не только непростое, но и экономически невыгодное. Все оборудование для указанных технологий является объемным, громоздким, требует больших капиталовложений при строительстве и энергозатрат при эксплуатации, но в большинстве случаев не обеспечивает надежную очистку стоков. Помимо больших капитальных затрат требуются значительные затраты на эксплуатацию таких сооружений - содержание штатного персонала, обслуживание оборудования, энергозатраты и т. п. Это вызывает затруднения с размещением очистных сооружений в удаленных местах, например, на выпусках водостоков в водоемы вне населенных пунктов, мостовых переходах. Кроме того, внешний вид этих сооружений - отстойников, насосных станций, производственных зданий - не вписывается в современный архитектурный и природный ландшафт. Предложение, в первую очередь, разработано для очистки сточных фекальных вод в странах с постоянным или сезонным жарким климатом. Очистка проходит в три стадии с конечным результатом, пригодным для повторного водопользования. Суть предложения на первой стадии работ заключается в интенсификации очистительной способности биогенной активностью культуры
высшего водного растения, что является практически полным аналогом природного процесса самоочищения водоемов. Для решения поставленной задачи нами предлагается использование эйхорнии (водного гиацинта). |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Эйхорния способна осветлять, дезодорировать
сточные воды, вызывать гибель кишечной палочки, сальмонеллы, энтероккока и др. болезнетворных бактерий, поглощать соединения биогенов, ускорять процесс нитрификации, минерализировать нефтепродукты и обезвреживать многие токсины. Ботаническое название - Eichornia speciosa, Pontenderia crassipes, эйхорния (водный гиацинт). Травянистое плавающее растение. Типичный гидрофит. Надводная часть - укороченный стебель с розеткой овальных листьев. Черешки пузыревидно вздуты. Наполняющий их воздух обеспечивает высокую плавучесть. Корневая система находится в воде в виде хорошо развитого пучка нитевидных корней, густо опушенных ресничками |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Обладает при соответствующих условиях значительной скоростью роста и приспособительными возможностями. В местах произрастания
образует отводками особей локальные и сплошные заросшие участки, что интенсифицирует приближение сточных вод к природному качеству и снижение их вредного воздействия на экологию окружающей среды, способствует повышению эффективности перерождения водных экосистем (вода находится в состоянии самоочищения - то есть при помощи естественного биоценоза). Особенность свойств эйхорнии в том, что это растение окисляет и расщепляет примеси вод на простые элементы с большой скоростью и усваивает их как питание. Роль окислителя выполняет кислород, который в избытке вырабатывается растением. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Общеизвестно, что большинство химических
элементов в стоках находятся в соединениях. Транспирация растений повышается с возрастанием температуры стоков и окружающего воздуха и способствует росту и интенсивности размножения растений, что ещё более увеличивает извлечение питательных для них веществ из очищаемых стоков. Этот «сорняк» (так его именуют энциклопедии) в естественных условиях обитает в странах с тропическим и субтропическим климатом. Растет как в стоячих, так и в проточных водоемах. В том числе на водах священного Ганга. Великая река славится своей чистотой, несмотря на обильные загрязняющие стоки из городов и многочисленных селений. Технология очистки с его помощью основана на чрезвычайно высокой способности растения к размножению и интенсивному росту его вегетативной массы. Активность вегетационных процессов в растениях возрастает с повышением температуры, концентрации питательных веществ, освещенности и длительности светового дня. Присутствие в воде органических веществ является характерным для |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
сточных вод, что повышает продуктивность эйхорнии. В то же время эйхорния обладает рядом недостатков, ограничивающих ее
применение. Она теплолюбива и погибает уже при +8*С. Она требует длительного светового дня и высокой влажности воздуха. В небольших городах, поселках, животноводческих комплексах и частных фермерских хозяйствах инженерные очистные сооружения строить из-за высоких капитальных и эксплуатационных затрат не рентабельно. Собирающиеся стоки без очистки сбрасываются в сливные ямы или естественные понижения, откуда попадают в водоносные горизонты или реки, сбрасываются в море. Бактериальное загрязнение воды в условиях жаркого климата или летнего периода неразвитой системы водоснабжения и канализации ухудшает санитарно-эпидемиологическую обстановку в населенных пунктах и создаёт реальную угрозу экологии региона, провоцирует вспышки инфекционных кишечных заболеваний. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Центром по сапропелю предлагаются комплексные технологические решения и оборудование малых форм очистки сточных фекальных вод
для средних и малых городских районов, поселков, курортных отелей и туристических баз, ферм, животноводческих и птицеводческих комплексов, атомных электростанций, горнодобывающих и горноперерабатывающих предприятий, автомоек, нефтеперерабатывающих заводов, др. Они заключаются в способе, основанном на использовании специальных сортов водного гиацинта или, так называемой, эйхорнии, для разложения на составляющие компоненты всех известных загрязнителей воды, торфо-сапропелевого сорбента для разложения органической составляющей фекальных стоков, подавления запахов, сгущения осадка и нейтрального осветлителя воды, используемого для ее очистки от вредных микропримесей химического и органического происхождения, тяжелых металлов и радионуклидов. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
В технологии используется водный гиацинт (эйхорния)
специального сорта. Выращивается, размножается и доставляется нами на объект очистки для первого этапа поставленных задач. Это теплолюбивое водное растение с довольно высокой скоростью сорбирует, окисляет и расщепляет на составляющие химические элементы, аммиак, фенолы, сульфиды, фосфаты, навоз, фекалии, соли тяжёлых металлов, радионуклиды, бензин, ГСМ, любые нефтепродукты, поверхностно активные вещества, ядохимикаты, ракетное топливо. Произрастая в накопителях фекалий, вредных и загрязняющих веществ, водный гиацинт извлекает из стоков азот, аммиак, сероводород, фосфор, калий, кальций, магний, минеральные соли, пестициды, технические масла, дубильные вещества, марганец, серу, фенол (до 540 г/л), сульфаты, нефтепродукты, железо, никель, ртуть, стиральный порошок, мыло и др. Обитающие на нём бактерии-симбионты (хемотрофные и фототрофные) благодаря наличию гидрогеназ активно аккумулируют ионы металлов никеля, рутения, мышьяка, палладия и восстанавливают их до металлического состояния. Идет очистка воды от трития, меди, цинка, кадмия и свинца. Содержание растворенного кислорода в воде увеличивается после очистки с 0,1 до 2,4 мг/л. Окисляемость растёт с 9 до 27 мг/л. С помощью вырабатываемого кислорода водный гиацинт расщепляет химические загрязнители, улучшает качество очищенного стока по показателям БПК (с 150 до 20-30 мг\л), ХПК (с 300 до 25-30 мг\л) и содержанию взвешенных веществ. Одно из основных преимуществ - при такой очистке уничтожается кишечная палочка, нормализуется Coli-индекс экосистем, исключаются процессы гниения в накопителе и подавляется жизнеобеспечение личинок кровососущих насекомых. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Наиболее благоприятным для протекания открытого
биотехнологического процесса очистки сточных фекальных вод эйхорнией является расположение комплекса очистного оборудования в жарком климате (от +18*С) и прогретой воде (от +22*С). При более низких температурах и менее +8*С водный гиацинт |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
замедляет свой рост и свои способности очистки стоков, а также полностью отмирает. В связи с этим нами разработаны открытые и
закрытые комплексы очистки сточной воды разной производительности для различных климатических условий применения. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Эйхорнию можно выращивать на воде с практически
любой концентрацией загрязняющих веществ. Чем больше «пищи» для нее в сточной воде, тем быстрее прирост в массе растения. Из опыта было подсчитано, что для водоёма очистки сточной фекальной воды поселка прирост в массе водного гиацинта составил до 15 кг/сутки с м2. Эйхорния на очистке сточных и фекальных вод, как и все высшие водные растения, способна в значительных количествах накапливать тяжелые металлы (свинец, ртуть, медь, кадмий, никель, кобальт, олово, марганец, железо, цинк, хром), а также радионуклиды (цезия, стронция, церия, кобальта и др.). При этом их концентрации в растительной ткани могут быть в сотни |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(железо, стронций), тысячи (ртуть, медь, кадмий, цезий), сотни тысяч раз (цинк, марганец) выше их содержания в воде.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
На поверхности корней, которые особенно мощно развиты у эйхорнии, формируются селективные микробиоценозы (бактерии, водоросли,
простейшие, микробеспозвоночные), способствующие более активной биодеструкции и поглощению органических и минеральных веществ. При благоприятном температурном режиме жаркого климата в сбрасываемых очистных водах, богатых органическими веществами, например, фекальных из ферм, птичников, др, эйхорния проявляет высокую скорость вегетативного роста с продуцированием биомассы более 250 тонн с одного гектара водной поверхности за сезон. В период вегетации, наращивая зеленую массу, эйхорния извлекает из раствора загрязненной сточной воды многочисленные ингредиенты. Очень активно извлекаются азот, фосфор и их соединения, разрушаются фенол, нефтепродукты. Поведение водного гиацинта во время очистки стоков меняется в зависимости от многих факторов - таких как концентрация различных ингредиентов, температура воды и воздуха, кислородная обеспеченность, освещенность, долгота дня. В процессе вегетации эйхорнии возможно также решать задачи по переработке иловых отложений органического происхождения, за счет чего в течение одного сезона дно водоема может быть углублено на 30-50 см. Особенность свойств работы эйхорнии в том, что при очистке стоков это растение окисляет и расщепляет промышленные и органические нечистоты, примеси вод на простые безобидные элементы с большой скоростью и усваивает их как питание. Роль окислителя при этом исполняет кислород, который в избытке вырабатывается эйхорнией. Очищая бытовые и промышленные стоки от вредных примесей, растение в себе их не накапливает, а "съедает", при этом активно вегетирует. Чем грязнее водоем, тем быстрее гиацинт растет и размножается. Если вода очистилась и питаться нечем, эйхорния занимается дноуглубительными работами, то есть начинает перерабатывать доступный придонный ил. А если и его нет, то прекращает вегетацию. Патогенные микроорганизмы гнилостного ряда в воде уничтожаются полностью, подавляется стафилококк. Коли-индекс и общее микробное число приводятся к значениям, соответствующим гигиеническим требованиям санитарных правил и норм охраны поверхностных вод от загрязнения (СанПиН № 4630-88), предъявляемых к составу и свойствам воды водных объектов культурно-бытового водопользования. На втором этапе очистки и утилизации фекальных и загрязняющих стоков используется торфо-сапропелевый сорбент (ТСС). Пропущенные
через него сточные воды теряют механические органические и минеральные примеси, макро- и микро- элементы, тем самим обогащая собой сорбирующий материал. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
При насыщении ими сорбента до уровня ПДК, сорбент
извлекают и используют как удобряющую смесь для городского и приусадебного озеленения, рекультивации техногенно нарушенных земель, предотвращения ветровой эрозии почв. Для продолжения процесса очистки воды закладывают новую партию сорбента и т.д. Третий этап очистки сточных фекальных вод включает в
себя процесс осаждения микрозагрязнителей и остаточных тяжелых металлов и радионуклидов с помощью нейтрального органического коагулянта в пропорции 0,2-1,0 мг на 1 л воды. Трехстадийная очистка фекальных сточных вод по предлагаемой технологии позволяет достигать ПДК загрязняющих воду веществ и повторного использовать ее для полива, сброса в природные водоемы, таких как озера, реки или море. Нами предлагается стационарный и модульно-разборный комплексы постоянной и сезонной очистки стоков средней (до 5000 м3/сут.) и малой (до 480 м3/сут.) производительности, модульно-стационарный сборной конструкции (до 2200 м3/сутки), чеково-стационарный (до 24000 м3/сутки) или по вашему Техническому заданию. Модули очистки с применением технологии Центра по сапропелю гораздо дешевле (в 3-6 раз) традиционных очистных сооружений и вполне конкурируют с ними при использовании в малых городах, поселках, сельской местности и на производствах малой и средней производительности. Не требуют высокой квалификации обслуживающего персонала, дорогостоящих химикатов. Эксплуатационные затраты по сравнению с существующими очистными сооружениями ниже в 3-4 раза. Материал - водный гиацинт (эйхорния) самовоспроизводится. Торфо-сапропелевый сорбент после использования является отменным удобряющим почвообразователем и закрепляющим пески материалом. Следует напомнить, что в жарком климате водный гиацинт в накопителях фекальных загрязненных сточных вод бурно разрастается, образуется его избыток, который является прекрасным сырьем для производства кормовой добавки для свиней, крупного рогатого скота, рыбы, использования его в качестве удобрений. Поставляемый вместе с перерабатывающим оборудованием очистной модуль высокорентабельный и окупает себя втечение первых лет эксплуатации. Из опыта запущенных в эксплуатацию комплексов их рентабельность вместе с производством кормов составила более 300%. Комплекс очистки сточных вод одной из птицефабрик Владимирской области в России стоимостью в 105 млн. руб. дал более 500 млн. руб. прибыли с учетом попутно выпускаемой продукции. Для очистки фекальных и сточных вод накопителей среднего городского поселения в жарком климате потребуется чеково-стационарный комплекс стоимостью от $3.5 млн. CША до $11 млн. CША. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Для отработки технологии к применению и снижения ее
себестоимости при тиражировании на различные городские и сельские поселения страны, предлагаем заложить в одном из поселков опытно-экспериментальный комплекс, отработать на нем все технологические параметры процесса, рассчитать потребное количество водного гиацинта (эйхорнии), торфо-сапропелевого сорбента и нейтрального органического коагулянта, подготовить промышленную спецификацию оборудования, обучить местный персонал для работы на аналогичных комплексах по всей стране. Сроки подготовки такого опытно-экспериментального комплекса составят от 16 до 26 мес. Стоимость - в пределах $5,5 млн. США (без учета доставки, монтажа и наладки). Стоимость завозки на обьект первой партии водного гиацинта, торфо-сапропелевого сорбента и органического коагулянта рассчитывается по проекту и предлагается на основании расчетных данных. Эффективность очистки сточных и фекальных вод с применением различных методов: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Максимальные начальные концентрации загрязняющих
веществ в очищаемых водах предлагаемым способом и материалами |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Некоторые показатели эффективности очистки вод с
использованием эйхорнии и ТСС |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изменения некоторых показателей очистки сточных и фекальных вод используя эйхорнию и ТСС и Результаты анализов хозбытовой и
промышленной сточной воды после очистки эйхорнией |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Допустимые значения концентраций в сточных водах, очищаемых с помощью эйхорнии и ТСС и Процесс извлечения ингредиентов из сточных
вод с помощью эйхорнии в зависимости от температуры и долготы дня |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
При получении всех данных технологического процесса очистки фекальных сточных вод для конкретного региона на
опытно-экспериментальном комплексе последующие тиражируемые комплексы будут значительно дешевле, проектная стоимость их в 2-2.5 раза ниже первого. Кроме того избыток эйхорнии и отработанного торфо-сапропелевого сорбента идет на переработку и производство из них корма для животных и рыбы, удобрений и почвообразователя, что дополнительно удешевляет очистные комплексы за счет продаж выпускаемой продукции. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Продукт очистки фекальных стоков - эйхорния и
торфо-сапропелевый сорбент хорошо сушится, гранулируется, силосуется.Отработанная и избыточная эйхорния идет на корм скоту и удобрения. Отработанный торфо-сапропелевый сорбент - прекрасное удобрение и почвообразователь, укрепляющий ветровое эрозионное развитие на песчаных почвах. Питательная ценность эйхорнии неоспорима.Этот корм охотно поедают многие виды животных, рыба и птица.В процессе вегетации эйхорния перерабатывает донные иловые отложения, за счёт чего в течение одного сезона дно накопителя стоков может быть углублено на 30-50 см. Хорошо поедают водный гиацинт нутрии, предпочитая его даже зерну. Им питаются карпы, сазаны, белый амур и другие растительноядные рыбы. К чекам с водным гиацинтом прилетают на кормежку дикие утки. Химический состав растительной массы (в пересчете на сухое вещество) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
В сочетании с донными илами при переработке гиацинта можно
получать органические и органо-минеральные удобрения и гумус. Также из нее можно получить прекрасное органическое удобрение для выращивания грибов. Мы поставляем очистные комплексы как в отдельности, так и
с перерабатывающими эйхорнию цехами в удобрения и кормовые добавки. Сроки поставки и стоимость комплексов определяются Техническим заданием заказчика и заявленной производительностью. Работаем как в странах Таможенного союза, так и вне его. Все оборудование, маточный материал водного гиацинта, торфо-сапропелевый сорбент, нейтральный органический коагулянт и комплектующие производятся в России. Причем, водный гиацинт (эйхорния) уже на второй год самопроизводится и не требует дополнительного завоза. Технико-экономическое и проектное обоснование опытно-экспериментального комплекса очистки сточных фекальных вод и его оборудование включают в себя: - полевые и лабораторно-камеральные работы, расчет и
обоснование процесса и оборудования очистки стоков водным гиацинтом, его выращивания, высаживания и сбора с переработкой в удобрения или кормовую добавку, - расчет требуемого количества торфо-сапропелевого
сорбента и органического коагулянта, - заключение об утилизации «отработанного» водного
гиацинта и сорбента переработкой в товарный продукт, - проект опытно-экспериментального комплекса очистки
сточных фекальных вод и цеха переработки эйхорнии с получением фасованной продукции, спецификацию производственного оборудования и календарный график ввода предприятий в эксплуатацию, - изготовление, комплектацию и поставку оборудования,
компонентов по Спецификации проекта, - монтаж, наладку оборудования, высадку водного гиацинта,
заправку торфо-сапропелевым сорбентом с отработкой технологичного режима предприятия. Работы по внедрению технологии осуществляются на основании Договора и авансового финансирования его этапов выполнения: - получение исходных данных технико-экономического обоснования комплекса очистки фекальных сточных вод для конкретного обьекта, - проектно-техническое обоснование, спецификация оборудования и материалов комплекса, - изготовление, поставка, монтаж и наладка оборудования и материалов, земляные работы по обустройству комплекса очистки сточных вод, высадка водного гиацинта, загрузка торфо-сапропелевого сорбента, - отработка технологического режима очистки сточных фекальных вод, обучение работе на комплексе местный обслуживающий персонал, - подготовка проектного решения и спецификации оборудования и материалов для тиражирования комплекса на другие комплексы региона или страны в целом. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
