Введение к работе
Актуальность проблемы. Осадки сточных вод очистных сооружений канализации являются одними из наиболее крупнотоннажных и ежедневных отходов населенного пункта, которые для естественного обезвоживания и обеззараживания размещают чаще всего на иловых площадках (картах), для которых требуется постоянное увеличение и отчуждение территорий. Это вступает в противоречие с тенденцией развития населенных мест, для обеспечения экологической безопасности которых также имеется потребность в территориях для жилого и промышленного строительства, рекреации, спортивно-оздоровительных зон, складирования отходов и т. п. Возврат в хозяйственный оборот территорий ог иловых площадок имеет социальную, экологическую и экономическую значимость. Однако в местах расположения иловых площадок формируется техногенный ландшафт, который становится стабильным источником органических, неорганических, и биологических загрязнений всех компонентов биосферы, включая поверхностные и подземные воды.
Обезвоживание твердой фазы сточных вод на механических аппаратах только временно уменьшает потребность в площадях для ее размещения. При хранении под открытым небом под воздействием атмосферных осадков она вновь разжижается и становится источником загрязнения поверхностных и подземных вод органическими и неорганическими веществами, включая биогены и тяжелые металлы.
При допустимом классе опасности и наличии соответствующего сертификата обезвоженные осадки чаще всего утилизируют в качестве удобрения для выращивания непищевых культур. В то же время ареал их хозяйственного использования может быть расширен. С учетом химического состава обезвоженных осадков смесь их с неорганическими наполнителями может стать материалом для работ по благоустройству после завершения строительства, для рекультивации антропогенно нарушенных и подтопленных территорий с возвратом их в хозяйственный оборот. Согласно приказу Министерства охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ № 525 от 22 декабря 1995г. «Об утверждении основных положений о рекультивации земель снятии, сохранении и рациональном использовании плодородного слоя почвы», рекультивации подлежат земли, нарушенные при прокладке трубопроводов, проведении строительных, мелиоративных, испытательных, эксплуатационных, проектно-изыскательских и иных работ, связанных с нарушением почвенного покрова. При этом неорганический
4 наполнитель помимо малой стоимости должен обладать удовлетворительными фильтрующими и сорбционными характеристиками.
Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ ГОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет» (ГБ № 01.9.40001739), а также в рамках гранта Правительства РФ по теме «Экологическая оценка состояния урболандшафтов ряда крупнейших промьшшенных центров юга России и разработка инженерно-экологических мероприятий по реабилитации территорий с использованием отходов».
Цель работы - разработка технологии подготовки обезвоженных осадков сточных вод очистных сооружений для расширенной утилизации в строительной и хозяйственной деятельности с целью снижения их влияния на загрязнения поверхностных и подземных вод.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
- анализ и разработка метода минимизации воздействия обезвоженных осадков
бытовых сточных вод на поверхностные и подземные воды;
- обоснование технических параметров и свойств органоминеральньгх смесей
обезвоженных осадков сточных вод и отвальных пород угольных шахт для
расширенной утилизации;
- исследование фильтрационных, сорбционных и фиторегенерационных
характеристик смеси «обезвоженные осадки сточных вод + отвальные породы
угольных шахт»;
- разработка опытно-промышленной технологии подготовки обезвоженных
осадков сточных вод очистных сооружений для расширенной их утилизации на
примере восстановления и возврата в хозяйственный оборот территории пруда-
накопителя Ростовской станции аэрации (РСА).
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована применением классических положений теоретического анализа, моделированием изучаемых процессов, планированием необходимого объема экспериментов, подтверждена удовлетворяющей сходимостью полученных результатов экспериментальных исследований, выполненных в лабораторных и опытно-промышленных условиях, с результатами других авторов.
Научная новизна диссертационной работы: теоретически обоснована и экспериментально подтверждена технология
подготовки и использования смеси обезвоженных осадков бытовых сточных вод для
расширенной их утилизации в строительной и хозяйственной деятельности;
обоснованы экологически безопасные составы органоминеральных смесей для расширенной утилизации;
использованы методы гальванокоагуляции для обработки инфильтрата и поверхностного стока с площадок складирования смеси обезвоженных осадков;
установлена зависимость содержания вымываемых атмосферными осадками ингредиентов из смеси твердой фазы бытовых сточных вод и отвальных пород угольных шахт от уклона площадки, на которой они размещены, и периода складирования обезвоженных осадков.
Практическое значение работы:
- получены технологические параметры обработки гальванокоагуляцией
инфильтрационного и поверхностного стока площадок складирования обезвоженных
осадков;
- получены расчетные параметры технологической схемы восстановления
территорий смесью обезвоженных осадков очистных сооружений канализации;
- разработанные рекомендации и технология расширенной утилизации смеси обезвоженных осадков бытовых сточных вод приняты рядом проектных организаций и экологическими службами.
Реализация результатов работы. Разработанные в диссертационной работе
рекомендации использованы при разработке проектов рекультивации иловых
площадок и обработки их дренажных вод очистных сооружений г. Ростова н/Д,
Красный Сулин, Сальск, Зверево, Тольятти (ОАО «Институт «Ростовский
Водоканалпроект»; ОАО СК «Гипрокоммунводоканал»): ликвидация и
рекультивация шламонакопителя и полигона захоронения твердых промышленных
отходов; ликвидация пруда-испарителя (ООО «Ростовагропромпроект»); внедрены в
учебный процесс для преподавания студентам специальностей «Инженерная защита
окружающей среды» и «Водоснабжение и водоотведение» Ростовского
государственного строительного университета, Южно-Российского
государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института).
На защиту выносятся:
- технология формирования экологически безопасных составов дренирующих
и почвоулучшающих смесей обезвоженных осадков очистных сооружений канализации для условий расширенной их утилизации в строительной и хозяйственной деятельности;
- обоснование инженерных решений складирования обезвоженных осадков
очистных сооружений канализации для зашиты поверхностных и грунтовых вод;
- показатели состава, способ отведения и обработки поверхностных и дренажных
вод от площадок складирования обезвоженных осадков сточных вод;
результаты исследований опытно-промышленной утилизации смеси обезвоженных осадков сточных вод на примере рекультивации иловой площадки;
- рекомендации и технология расширенной утилизации органоминеральной
смеси в строительной и хозяйственной деятельности.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции института инженерно-экологических систем РГСУ (Ростов н/Д, 2003 - 2009 гг.), «Техновод-2004 — 2008» (Новочеркасск, Казань, Кисловодск, Калуга), 7-й Международной научной конференции «Биосфера и человек: Проблемы взаимодействия» (Пенза, 2003), Геоэкологической конференции «Сергеевские чтения» (Москва, 2006 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 работ, в том числе З в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
