Подать статью
Стать рецензентом
Том 267
Страницы:
453-465
Скачать том:
RUS ENG
Научная статья
Геотехнология и инженерная геология

Комплексная утилизация осадков городских сточных вод с получением техногенного почвогрунта

Авторы:
М. В. Быкова1
Д. М. Малюхин2
Д. О. Нагорнов3
А. А. Дука4
Об авторах
  • 1 — канд. техн. наук научный сотрудник Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II ▪ Orcid ▪ Scopus
  • 2 — канд. геогр. наук генеральный директор ООО «НПК ЭкоДрайв» ▪ Orcid
  • 3 — канд. техн. наук доцент Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II ▪ Orcid ▪ Scopus
  • 4 — научный сотрудник Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II ▪ Orcid ▪ Scopus
Дата отправки:
2024-04-22
Дата принятия:
2024-06-13
Дата публикации:
2024-07-04

Аннотация

Представлен анализ существующего подхода при обращении с осадками сточных вод и обоснован выбор наиболее перспективной технологии утилизации, позволяющей максимально использовать их ресурсный потенциал. Для получения полезного продукта (биокомпоста), пригодного для использования в составе техногенного почвогрунта, проведены экспериментальные исследования аэробной стабилизации органического вещества обезвоженных осадков городских сточных вод с добавлением прочих отходов путем применения технологии пассивного компостирования, которая входит в перечень научных доступных технологий. Подобрана оптимальная рецептура смеси, исходя из результатов определения содержания C и N, влажности и уровня рН используемых компонентов, что обеспечило компостирование органических отходов. Представлены результаты лабораторных исследований полученного биокомпоста по основным агрохимическим и санитарно-эпидемиологическим показателям, проведено тестирование по токсичности его водной вытяжки, выполнена оценка техногенного почвогрунта с биокомпостом в его составе на соответствие существующим гигиеническим требованиям, предъявляемым к качеству почв в Российской Федерации. По результатам вегетационного опыта определены оптимальные рецептуры техногенного почвогрунта – соотношение биокомпоста и песка, при которых наблюдаются наиболее благоприятные условия произрастания растений при совокупности следующих факторов: количество взошедших семян, максимальная высота растений и величина биомассы. Проведенные исследования позволят увеличить долю утилизируемых осадков городских сточных вод с получением почвогрунтов, характеризующихся высоким содержанием питательных веществ для растений и потенциально пригодных для использования при озеленении территорий, биологическом этапе рекультивации техногенно нарушенных земель, а также для выращивания травянистых растений в условиях закрытого и открытого грунтов.

Ключевые слова:
городские очистные сооружения осадки сточных вод пассивное компостирование совместная утилизация органических отходов плодородный техногенный почвогрунт
Перейти к тому 267

Литература

  1. Rui Du, Cong Li, Qingtao Liu et al. A review of enhanced municipal wastewater treatment through energy savings and carbon recovery to reduce discharge and CO2 footprint // Bioresource Technology. 2022. Vol. 364. № 128135. DOI: 10.1016/j.biortech.2022.128135
  2. Matveeva V.A., Alekseenko V.A., Karthe D., Puzanov A.V. Manganese Pollution in Mining-Influenced Rivers and Lakes: Current State and Forecast under Climate Change in the Russian Arctic // Water. 2022. Vol. 14. Iss. 7. № 1091. DOI: 10.3390/w14071091
  3. Mysin A.V., Kovalevskiy V.N., Kirkin A.P. Ensuring environmental safety of massive explosions in the combined development of coal deposits in Kuzbass // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 848. № 012139. DOI: 10.1088/1755-1315/848/1/012139
  4. Kizgin A., Schmidt D., Joss A. et al. Application of biological early warning systems in wastewater treatment plants: Introducing a promising approach to monitor changing wastewater composition // Journal of Environmental Management. 2023. Vol. 347. № 119001. DOI: 10.1016/j.jenvman.2023.119001
  5. Матюшенко Е.Н. Удаление фосфора из возвратных потоков площадки очистных сооружений канализации // Вода и экология: проблемы и решения. 2019. № 2 (78). С. 40-49. DOI: 10.23968/2305-3488.2019.24.2.40-49
  6. Bilgin M., Yurtsever M., Karadagli F. Microplastic removal by aerated grit chambers versus settling tanks of a municipal wastewater treatment plant // Journal of Water Process Engineering. 2020. Vol. 38. № 101604. DOI: 10.1016/j.jwpe.2020.101604
  7. Калачев Д.А., Браннер В. Механическая очистка стоков // Водоснабжение и санитарная техника. 2021. № 12. С. 46-49. DOI: 10.35776/VST.2021.12.06
  8. Junaidi, Sudarno, Santoso R. Physical and Chemical Treatability Study in Wastewater Treatment Plant Design (Case Study: Leather Tanning Industry) // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2023. Vol. 1268, № 012025. DOI: 10.1088/1755-1315/1268/1/012025
  9. Lasaki B.A., Sugio R., Maurer P., Schönberger H. Sustainable transformation: Unlocking energy positivity in municipal wastewater treatment through innovative advanced primary treatment configurations for maximum solids separation // Separation and Purification Technology. 2024. Vol. 342. № 127081. DOI: 10.1016/j.seppur.2024.127081
  10. Чукаева М.А., Поваров В.Г., Сверчков И.П. Железосодержащие отходы металлообработки как хемосорбент для очистки сточных вод от ионов молибдена // Вестник Московского университета. Серия 2. Химия. 2020. Т. 61. № 1. С. 43-51.
  11. Cheremisina O., Litvinova T., Sergeev V. et al. Application of the Organic Waste-Based Sorbent for the Purification of Aqueous Solutions // Water. 2021. Vol. 13. Iss. 21. № 3101. DOI: 10.3390/w13213101
  12. Shihao Jia. Biological Treatment of Industrial Wastewater // Highlights in Science, Engineering and Technology. 2023. Vol. 69. P. 523-531. DOI: 10.54097/hset.v69i.12530
  13. Матвеева В.А., Бек Дж., Данилов А.С. Перспективы использования метода альголизации в очистке карьерных вод северных горнопромышленных агломераций от азотного загрязнения // Устойчивое развитие горных территорий. 2023. Т. 15. № 1. С. 134-142. DOI: 10.21177/1998-4502-2023-15-1-134-142
  14. Xiaojun Meng, Zhigui Huang, Guanghuan Ge. Upgrade and reconstruction of biological processes in municipal wastewater treatment plants // Desalination and Water Treatment. 2024. Vol. 317. № 100299. DOI: 10.1016/j.dwt.2024.100299
  15. Дубовец Д.Л. Обращение с отходами осадков сточных вод: основные направления // Экология на предприятии. 2023. № 5 (143). С. 27-35.
  16. Abdelfattah A., Ramadan H., Elsamahy T. et al. Multifaced features and sustainability of using pure oxygen in biological wastewater treatment: A review // Journal of Water Process Engineering. 2023. Vol. 53. № 103883. DOI: 10.1016/j.jwpe.2023.103883
  17. Валиев В.С., Иванов Д.В., Шагидуллин Р.Р. Способы утилизации осадков городских сточных вод (обзор) // Российский журнал прикладной экологии. 2020. № 4. С. 52-63. DOI: 10.24411/2411-7374-2020-10034
  18. Насыров И.А., Маврин Г.В., Шайхиев И.Г. Проблемы утилизации иловых осадков очистных сооружений // Вестник технологического университета. 2015. Т. 18. № 19. C. 257-259.
  19. Шашкин Р.Ю. Современные методы обезвоживания осадка сточных вод // Форум молодых ученых. 2018. № 5-3 (21). С. 919-922.
  20. Пашкевич М.А., Патокин Д.А. Направления использования нитроцеллюлозосодержащих отходов химической промышленности на объектах минерально-сырьевого комплекса // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023. № 9-1. С. 215-230. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_91_0_215
  21. Чулкова И.Л., Смирнова О.Е., Красова А.В. Применение осадков сточных вод в производстве бетона // Вестник СибАДИ. 2021. Т. 18. № 5. С. 566-575. DOI: 10.26518/2071-7296-2021-18-5-566-575
  22. ЛитвиноваТ.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.
  23. Кузьмина Р.И., Кубашева Р.Н., Кунашева З.Х. Исследование свойств твердого остатка пиролиза осадков сточных вод // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023. Т. 23. Вып. 3. С. 280-288. DOI: 10.18500/1816-9775-2023-23-3-280-288
  24. Kominko H., Gorazda K., Wzorek Z. Effect of sewage sludge-based fertilizers on biomass growth and heavy metal accumulation in plants // Journal of Environmental Management. 2022. Vol. 305. № 114417. DOI: 10.1016/j.jenvman.2021.114417
  25. Рудзиш Э.Р., Петрова Т.А. Перспективы использования нетрадиционных мелиорантов для формирования растительного покрова на рекультивируемых территориях // Горный журнал. 2023. № 9. С. 75-82. DOI: 10.17580/gzh.2023.09.11
  26. Касатиков В.А., Шабардина Н.П. Влияние почвогрунта на основе осадка городских сточных вод на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы и урожайность райграса однолетнего // Владимирский земледелец. 2021. № 3 (97). С. 35-38. DOI: 10.24412/2225-2584-2021-3-35-38
  27. 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
  28. Юрак В.В., Усманов А.И. Восстановление нарушенных земель в горных экосистемах // Устойчивое развитие горных территорий. 2023. Т. 15. № 4. С. 901-911. DOI: 10.21177/1998-4502-2023-15-4-901-911
  29. Миронов В.В., Седых А.А., Миронов А.В., Палюткина К.В. Биотермокомпостирование органических отходов // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2019. № 4 (36). С. 37-45.
  30. Седых А.А., Миронов В.В. К вопросу соотношения углерода к азоту в компостной смеси при планировании экспериментов // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2016. № 4 (24). С. 147-150.
  31. Малюхин Д.М., Бакина Л.Г., Маячкина Н.В. и др. Почвогрунт из отсева грохочения ТКО: эколого-химическая и токсикологическая характеристика по результатам двухлетнего полевого опыта // Экология и промышленность России. 2023. Т. 27. № 12. С. 62-68. DOI: 10.18412/1816-0395-2023-12-62-68
  32. Ковшов С.В. Влияние биогумуса на основе отходов птицеводства на физико-химические свойства дерново-подзолистых почв и выращиваемых растений // Устойчивое развитие горных территорий. 2023. Т. 15. № 2. С. 326-337. DOI: 10.21177/1998-4502-2023-15-2-326-337
  33. Миронов С.Ю., Протасова М.В., Проценко Е.П. и др. Технологические направления по переработке органических отходов // Auditorium. 2017. № 1 (13). С. 30-42.
  34. Яшкина А.А., Федорова О.А., Кирдишова Е.А. Агрохимические показатели компостов на основе осадков сточных вод, полученных при добавлении различных наполнителей // Проблемы региональной экологии. 2018. № 1. С. 45-49. DOI: 10.24411/1728-323X-2018-11045
  35. Singh A., Sawant M., Herlekar M. et al. Assessing feasibility of sewage sludge composting in rotary drum reactor // Bio-resource Technology. 2024. Vol. 394. № 130219. DOI: 10.1016/j.biortech.2023.130219
  36. Чукаева М.А., Пухальский Я.В., Лоскутов С.И. и др. Оценка изменения фитоэкстракции тяжелых металлов бархатцами прямостоячими (Tagetes erecta) из загрязненных почв Норильска при использовании гуминовых добавок // Арктика: экология и экономика. 2024. Т. 14. № 1. С. 90-102. DOI: 10.25283/2223-4594-2024-1-90-102
  37. Хабарова Т.В., Виноградов Д.В., Кочуров Б.И. и др. Агроэкологическая эффективность использования осадка сточных вод и вермикомпостов в агроценозе овса посевного // Юг России: экология, развитие. 2018. Т. 13. № 2. С. 132-143. DOI: 10.18470/19921098-2018-2-132-143
  38. Заявка на изобретение № 2024108705 РФ. Техногенный почвогрунт / И.П.Сверчков, М.В.Быкова, Ю.Д.Смирнов, Д.М.Малюхин. Заявл. 02.04.2024.
Статистика
Просмотр аннотаций
0
Просмотр полного текста
0
Процитировано
Scopus:
0
Crossref:
0
Меню статьи

Похожие статьи

Оценка эффективности очистки кислых шахтных вод (на примере медноколчеданных рудников Среднего Урала)
2024 Л. С. Рыбникова, П. А. Рыбников, В. Ю. Наволокина
Получение и применение комплексного титансодержащего коагулянта из кварц-лейкоксенового концентрата
2024 Е. Н. Кузин
Оловоорганические загрязнители в формирующихся прибрежно-морских отложениях Калининградского шельфа, Балтийское море
2024 З. А. Жаковская, Г. И. Кухарева, П. В. Баш, Д. В. Рябчук, А. Ю. Сергеев
Выявление аномалий в технологическом процессе очистки сточных вод для оценки рисков киберустойчивости
2024 Е. С. Новикова, Е. В. Федорченко, М. А. Бухтияров, И. Б. Саенко
Оценка эффективности использования осадка сточных вод для рекультивации нарушенных территорий в Кольской субарктике (на примере песчаного карьера)
2024 Л. А. Иванова, М. В. Слуковская, Е. А. Красавцева
Обоснование возможности применения отходов производства гуминовых препаратов для очистки сточных вод от металлов (Cd2+, Zn2+, Mg2+, Cu2+) с целью разработки эффективных мероприятий по экологической реабилитации
2024 Н. Ю. Антонинова, А. В. Собенин, А. И. Усманов, А. А. Горбунов