Очистка сельскохозяйственных стоков

Сельскохозяйственные стоки – это стоки животноводческих комплексов и стоки, образуемые при вымывании агрохимикатов и минеральных удобрений за пределы пахотного слоя в водоем (поверхностный сток). Для животноводческих стоков характерно ярко выраженное бактериальное и органическое загрязнение растительного и животного происхождения, а также загрязнение аммиачными соединениями. Поверхностные стоки загрязняются минеральными удобрениями, пестицидами, ядохимикатами, минеральными примесями.

Длительное функционирование экологически грязных технологий в промышленности и сельском хозяйстве, сброс недостаточно очищенных коммунальных стоков, поступление загрязнений рассредоточенным стоком с водосборных территорий привело к повсеместному загрязнению поверхностных водных объектов и ухудшению качества воды в них. Общая сумма ущерба от загрязнения водных объектов оценивается в 74,2 млрд руб. Ущерб по отраслям экономики составляет 66,0 млрд руб., из них наибольшая доля – 47% (31,0 млрд руб.) – приходится на ущерб, наносимый водным объектам сельским хозяйством за счет сбросов воды с полей (при орошении) вместе с гербицидами, пестицидами и т.д., сбросов животноводческих стоков при размывах (от подтопления и затопления) навозохранилищ, сбросов неочищенных стоков при сельхозводоснабжении.

При использовании сточных вод для орошения необходимо предусматривать санитарную охрану почв, грунтовых вод и водных источников. Использование животноводческих стоков возможно только после соответствующей технологической водоподготовки. Разработанная схема очистки загрязненных вод предприятий животноводства позволяет достичь требуемых показателей ПДК для сброса в водоем или на поля орошения. Следующие друг за другом стадии максимально очищают навозные стоки при невысоких эксплуатационных затратах.

Механическая очистка

Перед попаданием в систему очистных сооружений навозные стоки находятся в течение 30 минут в навозоуловителях, где происходит отделение сухого остатка, навоза, подстилки, корма. Механическая решетка – начальное звено в механической стадии очистки стоков от крупного мусора, остатков кормов, пера птицы, которые задерживаются в корзине с прорезями размером до 20 мм. Заполненная мусором корзина во время обслуживания легко очищается путем ее поднятия по направляющим. Производительность решетки подбирается в зависимости от мощности локальных очистных сооружений – от 2 до 50 кубометров в час. Продолжением механической очистки является жироуловитель, необходимый для сбора и удаления жировых веществ и тяжелого осадка. Удаление капель жира и масла снижает нагрузку на биологические очистные сооружения, не позволяя жировым загрязнениям влиять на продуктивность микроорганизмов в активном иле. Следующим этапом является усреднитель, в котором стоки накапливаются, выравнивается их расход и концентрация по взвешенным и органическим веществам и создается напор для дальнейшего движения воды. В целях предупреждения осаждения тяжелой фракции, стоки перемешиваются гидравлическим путем с помощью насосов, либо с помощью пневматического перемешивания. Уровень воды в усреднителе контролируется автоматически.

Физико-химическая стадия

Сточные воды животноводства содержат большое количество вредных летучих химических веществ, соли тяжелых металлов, остаточное количество антибиотиков, миллионы патогенных микроорганизмов, их спор и яиц. Применение химических веществ превращает загрязнения либо в доступную для дальнейшего удаления форму, либо нейтрализует их до безопасных соединений, а также связывает большинство биогенных загрязнений. Физико-химическая стадия очистки навозных стоков начинается с обработки поступающих загрязнений химическими веществами. Предварительно они обрабатываются реагентом – суспензией фосфогипса, которая подкисляет раствор до рН 6,5 – 7,5. Далее вводится коагулянт – низкоосновный оксихлорид алюминия в виде 5-10% раствора. В результате коагулирования жидкой фракции навоза происходит осаждение яиц и личинок гельминтов вместе с твердыми частицами.

Повысить эффект обезвреживания возможно с применением флокулянтов, когда происходит разделение твердой и жидкой фракции навозных стоков с образованием хлопьевидного осадка и сорбцией загрязнителей при аэрации водовоздушной смесью из сатуратора.

Данный процесс называется флотация и осуществляется в специальном флотационном оборудовании. Во флотаторе образуются флотокомплексы – мельчайшие пузырьки воздуха, содержащие частицы загрязнений. Во время образования пузырьков на них налипают хлопья загрязнений. Флотокомплексы собираются на поверхности, откуда удаляются скребком в шламосборник. Очищенная вода поступает через сливное отверстие в отсек чистой воды. Принцип работы флотатора заключается в насыщении воды воздухом с помощью насоса под давлением 5-7 атм. в сатураторе. Дальнейшее поступление полученной водовоздушной смеси во флотационную емкость с загрязненными стоками приводит к резкому падению давления. Это в свою очередь вызывает образование пузырьков, увлекающих на поверхность нерастворимые частицы, капельки жира и другие загрязнители. Часть очищенной воды возвращается обратно для приготовления водовоздушной смеси (рециркуляционная вода), что составляет примерно 50% от производительности флотатора. Образовавшийся шлам накапливается в специальной емкости и далее направляется на доочистку от болезнетворных микроорганизмов в компостные кучи на срок до 12 месяцев.

Стадия биологической очистки

Заключительным этапом очищения стоков животноводства является биологическая очистка с применением активного ила или биопленки, состоящих из бактерий и простейших, способных минерализовать органику и насыщать воду кислородом. Данный метод значительно снижает в сточных водах бактериальное загрязнение и содержание биогенных элементов (азота, фосфора, калия). Биологический метод очистки сточных вод существует уже несколько десятилетий. Был открыт европейскими учеными в 1920 г., когда они решили проанализировать способность микроорганизмов из самих стоков поглощать загрязняющие вещества. С тех времен создаются различные конструкции реакторов. Они меняются из-за необходимости в повышении качества очищенной воды, технологического совершенствования оборудования, потребности в снижении инвестиционных и эксплуатационных расходов.

Организмы, населяющие активный ил, чувствительны к некоторым факторам среды, таким как:

• температура (опт. +10 – 300°С);
• содержание минеральных солей (сульфатов, фосфатов, аммония);
• недостаток растворенного кислорода;
• рН среды 7,6 – 8,5.

Создание оптимальных условий для развития и деятельности биоценоза возможно в многоблочных биологических очистных сооружениях. Закрепленная активная масса наращивается на полимерных носителях, тем самым повышая эффективность процесса. Поступающие стоки перемешиваются и очищаются в аэробной зоне биологической очистки. Избыточный ил удаляется погружным насосом.

Перед сбросом в водоем или на земледельческие поля орошения очищенные стоки подвергаются УФ-обеззараживанию.

Регулирование спуска сточных вод входит в обязанность медицинского санитарного надзора, которые распространяются также и на ветеринарно-санитарный надзор. Навозные стоки ферм, лечебно-санитарных и ветеринарных учреждений обязательно подлежат очистке и обеззараживанию до поступления в водоем.

Сельскохозяйственные стоки животноводческих комплексов в РФ за год составляют примерно 1 млрд м³/год, а птицефабрик 1,5 млрд м³/год, в которых содержатся 2 млн т аммиачной селитры, 1 млн т суперфосфата, 1,5 млн т калийной соли. После обезвреживания животноводческие стоки необходимо использовать как органическое удобрение для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Для того чтобы свести к минимуму отрицательное воздействие сточных вод, необходимо проводить их очистку в соответствии с санитарными правилами и ветеринарным законодательством.

Обзор подготовила Елена Михаленко