Submit an Article
Become a reviewer
Vol 267
Pages:
466-476
Download volume:

The possibility of recultivation of sludge accumulators of small volumes using precipitation of water treatment

Authors:
Olga M. Guman1
Irina A. Antonova2
About authors
  • 1 — Ph.D., Dr.Sci. Director OOO Uralgeoproekt ▪ Orcid
  • 2 — Ph.D. Chief Specialist OOO Uralgeoproekt ▪ Orcid
Date submitted:
2024-03-29
Date accepted:
2024-06-03
Date published:
2024-07-04

Abstract

In small settlements, collectors for the sludge produced during water treatment processes are small-sized and located in the vicinity of drinking water storage reservoirs or in coastal areas. Sludge removal is not economical. Besides, the relief depressions formed after sludge disposal are required to be reclaimed. In ore mining regions, where the main settlements of the Urals are located, sludge produced in water treatment has high contents of heavy metals typical of ore mining provinces. Consequently, places of sludge accumulation are potential sources of water pollution. The article discusses the possibility to mix sludge with slaked lime and local overburden with the help of special equipment. So far water treatment sludge in the region has been used to reclaim the surface of solid waste landfills by creating anaerobic conditions for waste decomposition. When placed inside the embankment dams as an independent object, sludge needs to be improved for the increase of its bearing capacity and the ability to bind heavy metals. The article aims at the substantiation of the composition and properties of the reclamation material made of the water treatment sludge mixed with local overburden and slaked lime (technosoil). For this reason the paper describes the composition of the sludge in a sludge collector, the composition and properties of the overburden rocks as a component of the mixtures with water treatment sludge, the composition and properties of the mixtures of water treatment sludge with overburden rocks and Ca(OH) 2 as a component dewatering sludge and neutralizing toxicants. Furthermore, the research work provides the technology created for the optimal processing of the water treatment sludge in the process of the reclamation of a sludge collector. The research results and the experience obtained in reclamation of disturbed lands in the region have confirmed the possible use of technosoil for the reclamation of small-capacity sludge collectors. The analysis of the chemical composition and physical and mechanical properties of the mixtures under study has shown that the most economical and environmentally sound reclamation material is a mixture of water treatment sludge, loose overburden dump soils and Ca(OH) 2 in a ratio of 60 : 30 : 10 %.

Keywords:
water treatment sludge sludge collector reclamation technogenic soil sustainability environmental safety
Go to volume 267

References

  1. Бутко Д.А. Изменение физико-химических и реологических свойств сбросных вод, подвергающихся искусственному воздействию на станциях водоподготовки с целью снижения нагрузки на окружающую среду. Ростов-на-Дону: Ростовский государственный строительный университет, 2014. 132 с.
  2. Апакашев Р.А., Малышев А.Н., Лебзин М.С. Исследование физико-химических свойств осадков водоподготовки для «зеленой» почвенной утилизации // Известия Уральского государственного горного университета. 2022. Вып. 3 (67). С. 117-124. DOI: 10.21440/2307-2091-2022-3-117-124
  3. Воронкевич С.Д. Техническая мелиорация грунтов. М.: Академическая наука, 2015. 244 с.
  4. Калашников А.А., Соловьева А.В., Васильев В.С. Технология обработки осадка промывных вод на станции водоподготовки / Инновационные технологии в системах водоснабжения и водоотведения: Сборник статей по материалам Международной научно-практической конференции, 24-25 октября 2019, Чебоксары, Россия. Чебоксары: Среда, 2019. С. 43-52.
  5. Маренинов А.Ю., Помосова Н.Б. Опыт эксплуатации мембранных технологий на сооружениях водоподготовки МУП «Водоканал» г. Екатеринбурга // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. 2023. № 5. С. 18-28.
  6. Юрак В.В., Малышев А.Н., Лебзин М.С., Апакашев Р.А. «Зеленая» утилизация осадков водоподготовки: патентный обзор / Наука, образование, производство в решении экологических проблем (Экология-2022): Материалы XVIII Международной научно-технической конференции, 1-15 мая 2022, Уфа, Россия. В 2 т. Т. 1. Уфа: Уфимский государственный авиационный технический университет, 2022. С. 230-235.
  7. Nair A.T., Ahammed M.M. Coagulant recovery from water treatment plant sludge and reuse in post-treatment of UASB reactor effluent treating municipal wastewater // Environmental Science and Pollution Research. 2014. Vol. 21. Iss. 17. P. 10407-10418. DOI: 10.1007/s11356-014-2900-1
  8. Litti Y., Kovalev D., Kovalev A. et al. Increasing the efficiency of organic waste conversion into biogas by mechanical pretreatment in an electromagnetic mill // Journal of Physics: Conference Series. 2018. Vol. 1111. № 012013. DOI: 10.1088/1742-6596/1111/1/012013
  9. Лысов В.А., Бутко Д.А. Комплексное применение сооружения обработки и утилизации осадка // Вестник гражданских инженеров. 2020. № 1 (78). С. 156-161. DOI: 10.23968/1999-5571-2020-17-1-156-161
  10. Балашов А.М., Федоровская Л.А. Обезвреживание осадка сточных вод и осадка водоподготовки – существенное снижение экологической нагрузки на биогеоценозы // Ростовский научный журнал. 2017. № 8. С. 92-98.
  11. Балашов А.М., Федоровская Л.А. Использование осадка после очистки сточных вод и водоподготовки для рекультивации техногенных территорий / Подготовка кадров технологического профиля в условиях реиндустриализации экономики региона: Сборник статей Всероссийской научно-практической конференции, 19-21 апреля 2017, Новосибирск, Россия. Новосибирск: Новосибирский государственный педагогический университет, 2017. С. 21-29.
  12. Королев В.И., Зверева Э.Р. Российский опыт применения отходов химводоподготовки в хозяйственной деятельности: перспективы использования при обработке осадков сточных вод (обзорная статья) // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2022. Т. 24. № 6. С. 47-62. DOI: 10.30724/1998-9903-2022-24-6-47-62
  13. Yaqian Zhao, Ranbin Liu, Olumide Wesley Awe et al. Acceptability of land application of alum-based water treatment residuals – An explicit and comprehensive review // Chemical Engineering Journal. 2018. Vol. 353. P. 717-726. DOI: 10.1016/j.cej.2018.07.143
  14. Романовский В.И. Обращение с отходами водоподготовки в Республике Беларусь // Наука и технологии – ЖКХ. 2019. № 1. С. 111-120.
  15. Кофман В.Я. Водопроводные осадки: утилизация при производстве строительных материалов и в сельском хозяйстве. Альтернативные коагулянты (обзор) // Водоснабжение и санитарная техника. 2020. № 6. С. 55-64. DOI: 10.35776/MNP.2020.06.08
  16. Куц Е.В., Вахрушева О.М. Обработка и утилизация осадка отстойников и промывных вод фильтров, образующихся в процессе водоподготовки / Общество. Наука. Инновации (НПК-2017): Сборник статей Всероссийской ежегодной научно-практической конференции, 1-29 апреля 2017, Киров, Россия. Киров: Вятский государственный университет, 2017. С. 1402-1408.
  17. Литвинова Т.Е., Сучков Д.В. Получение легкого золобетона как перспективное направление утилизации техногенных продуктов (на примере отходов водоотведения) // Записки Горного института. 2023. Т. 264. С. 906-918.
  18. Щеголькова Н.М. Осадки станций водоподготовки и водоочистки: проблема или бизнес-проект? // Вода Magazine. 2015. № 9 (97). С. 28-33.
  19. Николаенко Е.В., Белканова М.Ю. Методы повышения водоотдающей способности осадков природных вод / Водосбережение, мелиорация и гидротехнические сооружения как основа формирования агрокультурных кластеров России в XXI веке: Сборник докладов XVIII Международной научно-практической конференции, 18 марта 2016, Тюмень, Россия. В 3 т. Т. 1. Тюмень: Тюменский государственный архитектурно-строительный университет, 2016. С. 122-125.
  20. Бойко Т.В. Возможность применения мембранных технологий для обезвоживания осадков станций водоподготовки // Вестник инженерной школы ДВФУ. 2019. № 4 (41). С. 125-133. DOI: 10.24866/2227-6858/2019-4-13
  21. Turner T., Wheeler R., Stone A., Oliver I. Potential Alternative Reuse Pathways for Water Treatment Residuals: Remaining Barriers and Questions – a Review // Water, Air, & Soil Pollution. 2019. Vol. 230. Iss. 9. № 227. DOI: 10.1007/s11270-019-4272-0
  22. El-Didamony H., Khalil Kh.A., Heikal M. Physico-chemical and surface characteristics of some granulated slag–fired drinking water sludge composite cement pastesFootnote // HBRC Journal. 2014. Vol. 10. Iss. 1. P. 73-81. DOI: 10.1016/j.hbrcj.2013.09.004
  23. Балчугов Д.В., Сколубвич А.Ю., Завражин С.В., Шотт А.А. Возможные схемы очистки промывных вод и обработки осадка на действующих станциях водоподготовки в малых городах // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2022. № 12 (768). С. 29-37. DOI: 10.32683/0536-1052-2022-768-12-29-37
  24. Smirnov Yu.D., Suchkov D.V., Danilov A.S., Goryunova T.V. Artificial soils for restoration of disturbed land productivity // Eurasian Mining. 2021. № 2. P. 92-96. DOI: 10.17580/em.2021.02.19
  25. Samuel De Carvalho Gomes, John L. Zhou, Wengui Li, Guangcheng Long. Progress in manufacture and properties of construction materials incorporating water treatment sludge: A review // Resources, Conservation and Recycling. 2019. Vol. 145. P. 148-159. DOI: 10.1016/j.resconrec.2019.02.032
  26. Chung-Ho Huang, Shun-Yuan Wang. Application of water treatment sludge in the manufacturing of lightweight aggregate // Construction and Building Materials. 2013. Vol. 43. Р. 174-183. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2013.02.016
  27. Benlalla A., Elmoussaouiti M., Dahhou M., Assafi M. Utilization of water treatment plant sludge in structural ceramics bricks // Applied Clay Science. 2015. Vol. 118. P. 171-177. DOI: 10.1016/j.clay.2015.09.012
  28. da Silva E.M., Morita D.M., Lima A.C.M., Teixeira L.G. Manufacturing ceramic bricks with polyaluminum chloride (PAC) sludge from a water treatment plant // Water Science & Technology. 2015. Vol. 71. № 11. P. 1638-1645. DOI: 10.2166/wst.2015.132
  29. Yew Pei Ling, Ren-Haw Tham, Siew-Ming Lim et al. Evaluation and reutilization of water sludge from fresh water processing plant as a green clay substituent // Applied Clay Science. 2017. Vol. 143. P. 300-306. DOI: 10.1016/j.clay.2017.04.007
  30. Mikkonen H.G., Dasika R., Drake J.A. et al. Evaluation of environmental and anthropogenic influences on ambient background metal and metalloid concentrations in soil // Science of The Total Environment. 2018. Vol. 624. Р. 599-610. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.12.131
  31. Adagunodo T.A., Sunmonu L.A., Emetere M.E. Heavy metals’ data in soils for agricultural activities // Data in Brief. 2018. Vol. 18. P. 1847-1855. DOI: 10.1016/j.dib.2018.04.115
  32. Mishra M., Mohan D. Bioremediation of Contaminated Soils: An Overview / Adaptive Soil Management: From Theory to Practices. Singapore: Springer, 2017. P. 323-337. DOI: 10.1007/978-981-10-3638-5_16
  33. Hyun-Shik Yun, Min Jang, Won-Sik Shin, Jaeyoung Choi. Remediation of arsenic-contaminated soils via waste-reclaimed treatment agents: Batch and field studies // Minerals Engineering. 2018. Vol. 127. Р. 90-97. DOI: 10.1016/j.mineng.2018.07.015
  34. Евдокимов С.И., Герасименко Т.Е., Дмитрак Ю.В. Ликвидация накопленного экологического ущерба // Устойчивое развитие горных территорий. 2019. Т. 11. № 2 (40). С. 238-248. DOI: 10.21177/1998-4502-2019-11-2-238-248
  35. Abdelhadi K., Latifa O., Khadija B., Lahcen B. Valorization of mining waste and tailings through paste backfilling solution, Imiter operation, Morocco // International Journal of Mining Science and Technology. 2016. Vol. 26. Iss. 3. Р. 511-516. DOI: 10.1016/j.ijmst.2016.02.021
  36. Olivier Vidal. Mineral Resources and Energy. London: ISTE Press, 2018. 170 p. DOI: 10.1016/C2017-0-00318-X
  37. Апакашев Р.А., Гуман О.М., Валиев Н.Г. Рекультивация нарушенных земель с использованием техногенных осадков водоподготовки // Устойчивое развитие горных территорий. 2020. Т. 12. № 2 (44). С. 229-236. DOI: 10.21177/1998-4502-2020-12-2-229-236

Similar articles

Anomaly detection in wastewater treatment process for cyber resilience risks evaluation
2024 Evgeniya S. Novikova, Elena V. Fedorchenko, Marat A. Bukhtiyarov, Igor B. Saenko
Preparation and use of complex titanium-containing coagulant from quartz-leucoxene concentrate
2024 Evgeniy N. Kuzin
Natural carbon matrices based on brown coal, humic acids and humine extracted from it for purification of aqueous solutions from low molecular weight organic impurities
2024 Sultan O. Karabaev, Aleksandr V. Kharchenko, Irina P. Gainullina, Valentina A. Kudryavtseva, Tatyana D. Shigaeva
Acid mine water treatment using neutralizer with adsorbent material
2024 Pablo Espinoza Tumialán, Nelida Tantavilca Martinez, Clara Barreto Hinostroza, Del Piero R. Arana Ruedas
Comprehensive utilization of urban wastewater sludge with production of technogenic soil
2024 Marina V. Bykova, Dmitrii M. Malyukhin, Dmitrii O. Nagornov, Arina A. Duka
Assessment of the efficiency of acid mine drainage purification (using the example of copper-pyrite mines in the Middle Urals)
2024 Lyudmila S. Rybnikova, Petr A. Rybnikov, Vera Yu. Navolokina