На многих водоканалах стоит острая проблема по разработке и внедрению экономически выгодной и экологически безопасной технологии утилизации осадков сточных вод. В технологической цепочке по очистке сточных вод осадки после механического обезвоживания влажностью 90% поступают на иловые площадки, где выдерживаются в естественных условиях для дальнейшего обезвреживания и обеззараживания. Сроки выдерживания осадков сточных вод на иловых площадках не могут быть меньше одного года. Срок полного обеззараживания определяется на основании положительных лабораторных исследований по микробиологическим и паразитологическим показателям. В связи с тем, что обеззараживание осадков сточных вод является технологическим процессом в целях снижения негативного воздействия отходов на здоровье человека и окружающую среду, водоканалы не платят налог за накопление отходов производства.
Росприроднадзором определенно, что осадки при механической очистке хозяйственно-бытовых и смешанных сточных вод являются отходом IV класса опасности и после обезвреживания их необходимо вывозить для размещения на объект захоронения отходов (полигон), но, как показывает практика, водоканалы накапливают осадки сточных вод до тех пор, пока есть место на иловых площадках. Затем водоканалы хозяйственным способом строят новые иловые площадки для накопления вновь поступающих осадков и делают это до тех пор, пока позволят территория, т.к. из-за отсутствия денежных средств и невозможности повысить тариф на водоотведение другого выхода не остается. Экологическая ситуация вокруг большинства водоканалов, мягко говоря, напряженная, поэтому, в настоящее время, остро стоит вопрос утилизации накопленных осадков с минимальными экономическими затратами.
Для решения вопроса по очистке иловых карт у водоканала есть два пути. Первый — изыскать собственные средства и заключить договор с организацией, имеющей лицензию на транспортировку и размещение отходов на полигоне (и чем ближе такой объект находится к иловым площадкам, тем дешевле будут общие затраты на захоронение отходов). Плата за негативное воздействие на окружающую среду составляет 635,9 руб/т, в следствии чего стоимость захоронения отходов на полигонах еще выше и в каждом регионе зависит от тарифа. Но из-за высокой влажности осадок растекается, и полигоны отказываются его принимать. Как показала практика, некоторые недобросовестные компании размещают осадок на отработанных карьерах и заливают водой, нарушая все экологические нормы, а водоканалы закрывают на это глаза.
Второй путь — самостоятельно внедрить технологию по обезвреживанию и утилизации осадков сточных вод. Законодательно под утилизацией понимается использование отходов для производства товаров (продукции), включая повторное применение отходов (рециклинг) после соответствующей подготовки (регенерация). Другими словами: переход обезвреженных осадков сточных вод из класса «отход» в органическое удобрение класса «продукт». Рекомендованные технологии обезвреживания осадков сточных вод описаны в информационно-техническом справочнике по наилучшим доступным технологиям ИТС 10-2015, где компостирование - это самая простая и дешевая технология переработки отходов в органическое удобрение.
Одним из сдерживающих факторов использования осадков сточных вод в качестве удобрения является присутствие солей тяжелых металлов и опасность их накопления в растительной продукции. Органические удобрения из осадков сточных вод применяют под посадки древесно-кустарниковых насаждений, питомников, парков, технических культур, а также при рекультивации земель и благоустройства территорий. Использование органического удобрения из осадка сточных вод допускается только после регистрации в государственном каталоге пестицидов и агрохимикатов.
На сегодняшний день существует ряд технических проблем, которые препятствуют внедрению технологий промышленного компостирования в России. Первая заключается в том, что для запуска процесса компостирования осадков сточных вод необходим дополнительный источник углерода, который служит источником энергии и строительным материалом для размножения бактерий, участвующих в процессе разложения органики.
Соотношение азота и углерода должно составлять не менее 1:20. Чем меньше углерода от оптимального баланса, тем медленнее протекает процесс компостирования, который может длиться более полугода.
Вторая проблема: для процесса компостирования оптимальное содержание влаги должно быть 60%. Поэтому в осадки сточных вод для снижения влажности необходимо дополнительно вносить сухое органическое вещество (опилки) в соотношении 1:1, чтобы масса не растекалась и формировалась в компостный бурт. Стоимость опилок от 300 руб/м3: в течение года набирается большая сумма, поэтому водоканалы не готовы идти на такие затраты.
Третья проблема: необходимо строить площадку компостирования закрытого типа, потому что в зимнее время, при температуре ниже -20°С, компостирование на открытой площадке не работает, компостный бурт промерзает. Когда органические отходы складывают для компостирования, благодаря изолирующему влиянию субстрата сохраняется теплота, образующаяся вследствие биологической активности, и температура повышается. Поэтому необходимо поддерживать условия, при которых, с одной стороны, будет гибнуть патогенная микрофлора, а с другой – развиваться микроорганизмы, ответственные за деградацию. Для круглогодичного применения технологии компостирования для большинства климатических зон РФ необходимы финансовые затраты на капитальное строительство.
Из вышеизложенного можно сделать вывод, что по этим причинам промышленное компостирование на водоканалах России не рассматривается как перспективная технология.
Росприроднадзором определенно, что осадки при механической очистке хозяйственно-бытовых и смешанных сточных вод являются отходом IV класса опасности и после обезвреживания их необходимо вывозить для размещения на объект захоронения отходов (полигон), но, как показывает практика, водоканалы накапливают осадки сточных вод до тех пор, пока есть место на иловых площадках. Затем водоканалы хозяйственным способом строят новые иловые площадки для накопления вновь поступающих осадков и делают это до тех пор, пока позволят территория, т.к. из-за отсутствия денежных средств и невозможности повысить тариф на водоотведение другого выхода не остается. Экологическая ситуация вокруг большинства водоканалов, мягко говоря, напряженная, поэтому, в настоящее время, остро стоит вопрос утилизации накопленных осадков с минимальными экономическими затратами.
Для решения вопроса по очистке иловых карт у водоканала есть два пути. Первый — изыскать собственные средства и заключить договор с организацией, имеющей лицензию на транспортировку и размещение отходов на полигоне (и чем ближе такой объект находится к иловым площадкам, тем дешевле будут общие затраты на захоронение отходов). Плата за негативное воздействие на окружающую среду составляет 635,9 руб/т, в следствии чего стоимость захоронения отходов на полигонах еще выше и в каждом регионе зависит от тарифа. Но из-за высокой влажности осадок растекается, и полигоны отказываются его принимать. Как показала практика, некоторые недобросовестные компании размещают осадок на отработанных карьерах и заливают водой, нарушая все экологические нормы, а водоканалы закрывают на это глаза.
Второй путь — самостоятельно внедрить технологию по обезвреживанию и утилизации осадков сточных вод. Законодательно под утилизацией понимается использование отходов для производства товаров (продукции), включая повторное применение отходов (рециклинг) после соответствующей подготовки (регенерация). Другими словами: переход обезвреженных осадков сточных вод из класса «отход» в органическое удобрение класса «продукт». Рекомендованные технологии обезвреживания осадков сточных вод описаны в информационно-техническом справочнике по наилучшим доступным технологиям ИТС 10-2015, где компостирование - это самая простая и дешевая технология переработки отходов в органическое удобрение.
Одним из сдерживающих факторов использования осадков сточных вод в качестве удобрения является присутствие солей тяжелых металлов и опасность их накопления в растительной продукции. Органические удобрения из осадков сточных вод применяют под посадки древесно-кустарниковых насаждений, питомников, парков, технических культур, а также при рекультивации земель и благоустройства территорий. Использование органического удобрения из осадка сточных вод допускается только после регистрации в государственном каталоге пестицидов и агрохимикатов.
На сегодняшний день существует ряд технических проблем, которые препятствуют внедрению технологий промышленного компостирования в России. Первая заключается в том, что для запуска процесса компостирования осадков сточных вод необходим дополнительный источник углерода, который служит источником энергии и строительным материалом для размножения бактерий, участвующих в процессе разложения органики.
Соотношение азота и углерода должно составлять не менее 1:20. Чем меньше углерода от оптимального баланса, тем медленнее протекает процесс компостирования, который может длиться более полугода.
Вторая проблема: для процесса компостирования оптимальное содержание влаги должно быть 60%. Поэтому в осадки сточных вод для снижения влажности необходимо дополнительно вносить сухое органическое вещество (опилки) в соотношении 1:1, чтобы масса не растекалась и формировалась в компостный бурт. Стоимость опилок от 300 руб/м3: в течение года набирается большая сумма, поэтому водоканалы не готовы идти на такие затраты.
Третья проблема: необходимо строить площадку компостирования закрытого типа, потому что в зимнее время, при температуре ниже -20°С, компостирование на открытой площадке не работает, компостный бурт промерзает. Когда органические отходы складывают для компостирования, благодаря изолирующему влиянию субстрата сохраняется теплота, образующаяся вследствие биологической активности, и температура повышается. Поэтому необходимо поддерживать условия, при которых, с одной стороны, будет гибнуть патогенная микрофлора, а с другой – развиваться микроорганизмы, ответственные за деградацию. Для круглогодичного применения технологии компостирования для большинства климатических зон РФ необходимы финансовые затраты на капитальное строительство.
Из вышеизложенного можно сделать вывод, что по этим причинам промышленное компостирование на водоканалах России не рассматривается как перспективная технология.
Сам процесс компостирования достаточно прост: осадки сточных вод транспортируют на компостную площадку и складируют в виде бурта треугольной формы, затем сверху засыпают такой же объём древесных опилок, после чего с помощью ворошительной машины массу перемешивают, формируя компостный бурт. Происходит сложное взаимодействие между органическими отходами, микроорганизмами, влагой и кислородом. В отходах существует своя эндогенная смешанная микрофлора. Микробная активность возрастает, когда концентрация кислорода достигает 16-18,5% и содержание влаги - 60%. Поэтому для метаболизма и дыхания микроорганизмов необходимо раз в два дня повторное ворошение компостного бурта.
В результате микробного роста и метаболизма происходит повышение температуры компостной массы. Когда температура повышается до +40°С и выше, мезофильные микроорганизмы замещаются более устойчивыми к высоким температурам бактериями – термофилами. При достижении температуры +70°С патогенная микрофлора погибает. Благодаря высокой температуре происходит ускоренный распад белков, жиров и сложных углеводов – основных структурных компонентов растений. В дальнейшем в результате исчерпания пищевых ресурсов, обменные процессы идут на убыль, температура компоста постепенно снижается.
Компост, как конечный продукт, содержит наиболее стабильные органические соединения, продукты распада, некоторое количество живых микробов и продукты химического взаимодействия этих компонентов. При постоянном ворошении лишняя влага испаряется, и готовый компост многоцелевого назначения представляет собой однородную сыпучую массу с влажностью 40-50% темно-коричневого цвета, без неприятного запаха. Объем общей массы при компостировании уменьшается на 50%.
Следующим этапом необходимо обеспечить вовлечение в хозяйственный оборот этого компоста. Наиболее предпочтительным способом является внесение компоста под лесные и технические культуры. Одной из таких культур является «энергетическая» верба (ива).
Верба энергетическая (Salix Viminalis) — быстрорастущие сорта вербы, обладающие высокой урожайностью (до 12 тонн с гектара ежегодно) и высокой калорийностью биомассы. Рекомендованная норма внесения компоста под вербу - до 150 т/га. Это очень выносливая культура, не боится морозов и затопления, активно растет в поймах рек, поэтому под питомник можно использовать непахотные, непригодные для обработки земли. Посадка вербы продуктивна в течении 25 лет, средний прирост в высоту - 2 м в год, сбор урожая каждые 3 года, с одного гектара плантации можно собрать до 200 кубов биомассы, которую можно использовать по замкнутому кругу на компостирование.
В результате микробного роста и метаболизма происходит повышение температуры компостной массы. Когда температура повышается до +40°С и выше, мезофильные микроорганизмы замещаются более устойчивыми к высоким температурам бактериями – термофилами. При достижении температуры +70°С патогенная микрофлора погибает. Благодаря высокой температуре происходит ускоренный распад белков, жиров и сложных углеводов – основных структурных компонентов растений. В дальнейшем в результате исчерпания пищевых ресурсов, обменные процессы идут на убыль, температура компоста постепенно снижается.
Компост, как конечный продукт, содержит наиболее стабильные органические соединения, продукты распада, некоторое количество живых микробов и продукты химического взаимодействия этих компонентов. При постоянном ворошении лишняя влага испаряется, и готовый компост многоцелевого назначения представляет собой однородную сыпучую массу с влажностью 40-50% темно-коричневого цвета, без неприятного запаха. Объем общей массы при компостировании уменьшается на 50%.
Следующим этапом необходимо обеспечить вовлечение в хозяйственный оборот этого компоста. Наиболее предпочтительным способом является внесение компоста под лесные и технические культуры. Одной из таких культур является «энергетическая» верба (ива).
Верба энергетическая (Salix Viminalis) — быстрорастущие сорта вербы, обладающие высокой урожайностью (до 12 тонн с гектара ежегодно) и высокой калорийностью биомассы. Рекомендованная норма внесения компоста под вербу - до 150 т/га. Это очень выносливая культура, не боится морозов и затопления, активно растет в поймах рек, поэтому под питомник можно использовать непахотные, непригодные для обработки земли. Посадка вербы продуктивна в течении 25 лет, средний прирост в высоту - 2 м в год, сбор урожая каждые 3 года, с одного гектара плантации можно собрать до 200 кубов биомассы, которую можно использовать по замкнутому кругу на компостирование.
Полученную щепу при выращивании вербы можно использовать как влагопоглощающий материал для компостирования осадков, а готовый компост вносить как удобрение на поля для выращивания энергетической вербы (круговорот производства и утилизации осадков). Рекомендуемая норма внесения компоста под энергетическую вербу в зависимости от плодородия почв составляет от 200 до 400 т / га. Таким образом мы предлагаем совмещение технологий компостирования осадка сточных вод в удобрение и мероприятий для поглощения ПГ растениями, а также внесение удобрений, образовавшихся в процессе компостирования илового осадка под быстрорастущие деревья.
Из древесной щепы производят пеллеты для биотоплива, однако в экономике России энергетические растения не могут составить конкуренцию природному газу. Альтернативным продуктом, получаемым из биомассы вербы, может быть щепа, используемая для производства строительных арболитовых блоков. По технологическим качествам при индивидуальном жилищном строительстве арболит превосходит кирпич.
Научно доказано, что верба имеет очень хорошие фитомелиоративные свойства для рекультивации земель, загрязненных тяжелыми металлами. Корни растения имеют свойства высокого поглощения и накопления подвижных металлов. Само растение, во избежание токсичности, имеет стратегию транслокации тяжелых металлов с адаптацией физиологии клеток. Другими словами, верба сначала накапливает, а потом постепенно перераспределяет тяжелые металлы из корня растения в ствол и кору. Поэтому нет опасения что попадание тяжелых металлов вместе с компостом в почвенный покров будет загрязнять земли сельскохозяйственного назначения.
Из древесной щепы производят пеллеты для биотоплива, однако в экономике России энергетические растения не могут составить конкуренцию природному газу. Альтернативным продуктом, получаемым из биомассы вербы, может быть щепа, используемая для производства строительных арболитовых блоков. По технологическим качествам при индивидуальном жилищном строительстве арболит превосходит кирпич.
Научно доказано, что верба имеет очень хорошие фитомелиоративные свойства для рекультивации земель, загрязненных тяжелыми металлами. Корни растения имеют свойства высокого поглощения и накопления подвижных металлов. Само растение, во избежание токсичности, имеет стратегию транслокации тяжелых металлов с адаптацией физиологии клеток. Другими словами, верба сначала накапливает, а потом постепенно перераспределяет тяжелые металлы из корня растения в ствол и кору. Поэтому нет опасения что попадание тяжелых металлов вместе с компостом в почвенный покров будет загрязнять земли сельскохозяйственного назначения.
Гектар плантации вербы поглощает 20 т СО2 в год. Экосистема улавливания и утилизации углерода, включает меры развития лесного хозяйства, поскольку только растущие деревья способны улавливать углекислый газ из атмосферы. Поэтому идея создания специализированных карбоновых ферм нашла понимание со стороны Правительства РФ. Россия готовится к новым экологическим вызовам с помощью науки, поэтому развитие карбоновых полигонов и ферм происходит под эгидой Министерства науки и высшего образования РФ. В планах Минобрнауки создать плотную сеть карбоновых полигонов по всей стране, а каждый полигон — это точка притяжения и роста новых секвестрационных предприятий — карбоновых ферм. Предлагается возле каждого водоканала вместо иловых полей организовать карбоновую ферму по выращиванию энергетической вербы, полученную древесную щепу использовать для компостирования илового осадка, а компост использовать как органическое удобрение для внесение под вербу. Таким образом мы решаем задачу совмещения утилизации органических отходов с сокращением выбросов углекислого газа (парниковых газов) и поглощением его из атмосферы.
Наши специалисты готовы проконсультировать и предоставить типовой проект компостной площадки.
Наши специалисты готовы проконсультировать и предоставить типовой проект компостной площадки.
Автор: Тит Кинз
Руководитель проекта "Союз Компост"