Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Совершенствование технологии детоксикации активного ила с целью его безопасной утилизации в агросистемах

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование технологии детоксикации активного ила с целью его безопасной утилизации в агросистемах"

На правах рукописи

КИРИЛЛОВ МАКСИМ ВЛАДИМИРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЕТОКСИКАЦИИ АКТИВНОГО ИЛА С ЦЕЛЬЮ ЕГО БЕЗОПАСНОЙ УТИЛИЗАЦИИ В АГРОСИСТЕМАХ

Специальность 25.00.36 - Геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

| АПР 2010

Екатеринбург 2010 г.

004600452

Диссертация выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный университет путей сообщения»

Научный руководитель доктор биологических наук, профессор

Леонов Александр Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Суворов Иван Флегонтович кандидат технических наук, доцент Гмызина Наталья Борисовна

Ведущая организация ФГУП «Российский научно-исследовательский

институт комплексного использования и охраны водных ресурсов» (РосНИИВХ), Г. Екатеринбург

Защита состоится «23» апреля 2010г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.299.02 в Читинском государственном университете по адресу: г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30, зал заседаний ученого совета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, подписанные и заверенные печатью организации, просим направлять по адресу:

672039, Чита, ул. Александро-Заводская, д. 30, ЧитГУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.299.02 Шарапову Н.М.

Факс: (3022) 41-64-44; e-mail: root@chitgu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

Читинского государственного университета

Автореферат разослан « » марта 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. техн. наук, доцент

Н.М. Шарапов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одним из важнейших аспектов глобального экологического кризиса является стремительное накопление в окружающей среде отходов хозяйственной деятельности человека. По мнению многих экологов именно отходы и загрязнение окружающей среды представляют главную угрозу современной цивилизации. Сегодня, в расчете на одного жителя Земли из ее недр ежегодно извлекается и перемещается 50 т сырого вещества и только 2 т из них превращается в конечный продукт. Проведя эту гигантскую работу, человечество получает в итоге на душу населения почти столько же (48 т) отходов, из которых 0,1 - 0,5 т. опасные. В число этой группы входят отходы, содержащие тяжелые металлы, а также соединения из группы ароматических хлорированных углеводородов (диоксины, бифенилы, фураны и др.). Передаваясь по трофической цепочке они способны накапливаться в ее верхних звеньях, включая человека, в концентрациях, превосходящих исходную в тысячи раз.

Один из важнейших компонентов окружающей среды - почва, наиболее остро ощущает негативное влияние отходов, содержащих токсичные вещества. На ее поверхности размещают свалки бытового мусора, накопители жидких и твердых отходов, содержащих, в большинстве случаев, токсичные вещества. Особое место среди жидких токсичных отходов занимают илы, загрязненные тяжелыми металлами, являющиеся отходами биохимического процесса очистки сточных вод. Их объем составляет 6-10 % от объема очищаемой сточной воды. По данным РосНИИВХ годовой объем сточных вод, прошедших биохимическую очистку, в среднем составляет около 1230 млн. м\ При этом объем избыточного ила влажностью 98 % составляет около 123 млн. м3.

В настоящее время на полигонах Санкт-Петербурга площадью 196 га в пригородной зоне размещено свыше 6 млн. м3 обезвоженного нестабилизированного осадка. Ежегодная потребность в таких площадях составляет 8 - 10 га.

В Московской области под осадки сточных вод выделено до 1500 га площади, в том числе 800 га - в Москве.

На очистных сооружениях канализации г. Новосибирска производительностью 703 тыс. м3/сут. образуется в процессе очистки сточных вод 90 - 110 т/сут. осадков (по сухому веществу).

Проблемой кондиционирования избыточных активных илов в нашей стране в разные годы занимались такие ученые как Евилевич А.З., Яковлев C.B., Воронов Ю.В., Скирдов И.В., Швецов В.Н. Панов В.П., Туровский И.С., Карелин Я.А., Жуков Д.Д.

Специально проведенные исследования экологической обстановки на территориях иловых площадок, расположенных в черте городов, показали высокую степень загрязнения атмосферы и грунтовых вод в результате эмиссии целого ряда химических элементов, содержащихся в осадке. Высокое содержание тяжелых металлов прослеживается в нескольких

геологических горизонтах. При этом существенную долю баланса подземных вод составляет инфильтрат с иловых площадок. Помимо инфильтрационного воздействия на фунтовые воды на территориях иловых площадок образуются значительные количества поверхностных вод, загрязненных макро- и микроэлементами. Последние, попадая в открытые водные объекты, в значительной мере способствуют их деградации.

Учитывая, что образующиеся илы, практически во всех крупных и средних городах, загрязнены тяжелыми металлами, проблема утилизации отходов в таких количествах и их кондиционирование по экобезопасной технологии приобретает первостепенное значение. Решение данной проблемы возможно на основе процесса рециклирования, при использовании илов в качестве органоминерального удобрения в сельском хозяйстве.

Цель диссертационного исследования: обоснование и разработка усовершенствованной технологии подготовки активного ила, загрязненного тяжелыми металлами, к утилизации на сельскохозяйственных угодьях.

Идея работы: Наиболее эффективным методом безопасной утилизации активных илов, учитывая их значительные количества и загрязненность тяжелыми металлами, является его использование в агросистемах в качестве органического удобрения после детоксикации с помощью природных сорбентов (в том числе - высшей водно-воздушной растительности - тростника обыкновенного и ионообменной опалкристобаллитовой породы - опока).

Объект исследования: Осадки в виде активного ила станций аэрации и природные сорбенты (тростник обыкновенный и опока).

Предмет исследования: процесс детоксикации активного ила с целью его безопасной утилизации в агросистемах.

Задачи исследования:

> Систематизация и теоретическое обобщение опыта, накопленного в области десорбции ионов тяжелых металлов из активных илов станций аэраций.

> Исследование процесса десорбции ионов тяжелых металлов высшей водной растительностью в разные периоды вегетации.

> Исследование процесса десорбции ионов тяжелых металлов с помощью природного ионообменного сорбента (опока).

> Разработка технологического регламента использования опоки в технологии кондиционирования активного ила на станции аэрации.

> Разработка биосорбционной технологии детоксикации избыточных активных илов со сверхнормативной для агросистем концентрацией тяжелых металлов.

> Практическая апробация разработанной технологии и технологического комплекса.

У Эколого-экономическое обоснование эффективности предлагаемой технологии.

Научная новизна результатов исследований:

На основе теоретических обобщений и исследований, выполненных автором, установлены:

> Зависимости процесса десорбции тяжелых металлов с активных илов от массы биосорбента (тростник обыкновенный) в разные периоды вегетации.

> Динамика концентрации тяжелых металлов в вегетативных органах тростника в сезонном разрезе

> Зависимости процесса десорбции тяжелых металлов с активных илов от фракционного состава и дозы сорбента (опока).

> Влияние технологии на содержание тяжелых металлов в активных ил ах.

Практическая значимость работы:

> Разработаны технологии подготовки активного ила, загрязненного тяжелыми металлами позволяющие его использование в агросистемах в качестве органо-минералыюго удобрения

> Разработан комплекс сооружений для реализации биосорбционной технологии регенерации активного ила, загрязненного ионами тяжелых металлов.

> Результаты исследований используются в учебном процессе вуза при изучении дисциплины «Процессы и аппараты защиты окружающей среды» и «Системы водоотведения населенных пунктов» студентами экологических специальностей.

На защиту выносятся:

> Основные зависимости и параметры сорбционных и десорбционных процессов, обосновывающие экологобезопасную технологию детоксикации активного ила.

> Технологии и комплекс сооружений для кондиционирования активного ила, загрязненного тяжелыми металлами, с помощью водовоздушной растительности (тростник обыкновенный) и опалкристобаллитовой породы (опока) позволяющий эффективно подготовить его к утилизации в агросистемах.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на V межвузовской научно-технической конференции «Молодые ученые транспорту» г. Екатеринбург, 2004 г.; VI межвузовской научно-технической конференции «Молодые ученые транспорту» г. Екатеринбург, 2005 г; II научно-практической конференции «Безопасность как фактор устойчивого

развития региона», г. Ижевск, 2007 г.; IX Международном симпозиуме «Чистая вода России», г. Екатеринбург, 2007 г.; V Международной конференции «Сотрудничество для решения проблемы отходов», г. Харьков, Украина, 2008 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Транспорт, наука, бизнес: проблемы и стратегия развития», посвященной 130-летию Свердловской железной дороги, а также на ежегодных научных конференциях и семинарах УрГУПС.

Личный вклад соискателя состоит в обосновании идеи работы и ее реализации путем постановки цели и задач исследования, руководства и непосредственного участия в выполнении теоретических, аналитических и экспериментальных исследований, а так же обобщения результатов исследований и разработки рекомендаций по их использованию, внедрении результатов исследований.

Достоверность и обоснованность защищаемых научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается достаточным объемом и результатами аналитических исследований, выполненных в аккредитованных лабораториях, обоснованным использованием методов математической статистики и современных достижений вычислительной техники; положительным эффектом внедрения результатов исследований в государственных учреждениях г. Екатеринбурга.

Методы исследования:

В работе использовался комплекс методов исследования, включающий: теоретические изыскания и обобщения, лабораторное и натурное моделирование, химический анализ растений, воды и активного ила. Для количественного описания экспериментальных данных использовались стандартные методы и пакет прикладных статистических программ для ПЭВМ.

Публикации: по теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК для публикации результатов диссертационных исследований.

Объем и структура диссертации: Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, перечня цитируемой литературы, включающей 128 источников. Диссертация изложена на 128 страницах, включает 40 табл., 9 рис.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформированы цели и задачи исследований, показана научная новизна и практическая значимость работы.

В главе 1 Активные илы сточных вод станций аэрации и основные технологии их утилизации представлен обзор литературы, в котором рассмотрены избыточные активные илы, образующиеся на станциях биологической очистки сточных вод, их количество, химический и биологический состав. Показано негативное влияние, оказываемое илами станций биологической очистки на окружающую среду при их долгосрочном хранении. Рассмотрены проблемы загрязнения специфического осадка ионами тяжелых металлов и современные методы детоксикации и санации избыточного активного ила городских станций аэрации.

В главе 2 Кондиционирование избыточного активного ила с использованием биосорбционного комплекса предложена концепция кондиционирования избыточного активного ила городских станций аэрации, загрязненного ионами тяжелых металлов, заключающаяся в эффективной детоксикации и санации с помощью природных сорбентов (опока) и высшей водо-воздушной растительности (тростник обыкновенный) при относительно низких энерго и финансовых затратах. Глава содержит методики проведения экспериментов.

В главе 3 Исследования десорбции тяжелых металлов из активного ила воздушно-водной растительностью описаны исследования десорбции тяжелых металлов из активного ила воздушно-водной растительностью.

В главе 4 Исследования регенерации активного ила со сверхнормативной концентрацией тяжелых металлов опалкристобаллитовыми породами (опоками) определена методика и представлены результаты исследований по детоксикации избыточного активного ила природными ионообменными материалами (опока).

В главе 5 Технология и сооружения кондиционирования избыточного активного ила на станциях аэрации биосорбционным комплексом рассматриваются два варианта технологии детоксикации избыточных активных илов с целью их последующей утилизации в сельском хозяйстве в качестве органо-минерального удобрения, и предлагается комплекс сооружений для их кондиционирования.

В главе 6 Эколого-экономическая эффективность биосорбционной технологии детоксикации активного ила выполнены расчеты, доказывающие целесообразность его рециклирования в агросистемах.

В заключении приведены основные выводы по работе.

ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ

1. Основные зависимости и параметры сорбционных и

десорбционных процессов, обосновывающие экологобезопасную

технологию детоксикации активного ила.

На основании анализа литературных данных были выявлены основные проблемы утилизации избыточных активных илов и намечены пути их решения, в частности:

1. Получаемые ежегодно миллионы тонн осадков, образующихся при биологической очистке сточных вод, вывозятся и складируются на перегруженных иловых полях или полигонах, в отвалах, разного типа хранилищах, загрязняя тем самым окружающую среду.

2. Учитывая большие объемы (6-8 % от объема сточных вод) избыточных активных илов, образующихся на городских станциях аэрации, и их высокую удобрительную ценность, следует признать главным и единственным потребителем данного крупнотоннажного продукта - сельское хозяйство

3. Активные илы сточных вод городских станций аэрации в промышленных центрах загрязнены ионами тяжелых металлов, что делает их токсичными и не позволяет их использовать в качестве органо-минеральных удобрений.

4. Предлагаемые технологии обработки осадков сточных вод, направлены в основном на максимальное уменьшение их объемов для более удобного транспортирования и захоронения.

5. Наиболее перспективным направлением детоксикации избыточных активных илов являются технологии, использующие биологические сорбенты в виде высшей водной растительности и природные сорбенты.

Учитывая, что технологии обезвоживания и обеззараживания достаточно хорошо изучены и проверены практикой настоящие исследования были сосредоточены на наименее разработанном аспекте проблемы -детоксикации активных илов, загрязненных ионами тяжелых металлов. При этом исследовались и разрабатывались технологии детоксикации активного ила двух категорий.

К первой категории были отнесены активные илы, обезвоженные и временно законсервированные на иловых полях, в шламонакопителях и других местах, чаще всего мало приспособленных и не обеспечивающих экологическую безопасность окружающей среде. В этом случае активные илы, пролежавшие 5 - 10 и более лет имеют относительно низкую влажность (70 - 75 %) и могли бы быть использованы в качестве удобрений на сельскохозяйственных угодьях. Однако повышенное содержание в них ионов тяжелых металлов не позволяет использовать их для этих целей.

Предлагаемая концепция кондиционирования активных илов этой категории предусматривает их детоксикацию с помощью высшей водо-воздушной растительности, в частности тростника обыкновенного.

Ко второй категории илов, требующих детоксикации, относятся «свежие», т.е. образующиеся сегодня на станциях аэрации, избыточные илы из илоуплотнителей с влажностью 95 - 96 %, обезвоживание которых предусматривается в цехах механического обезвоживания.

Активные илы этой категории предлагается кондиционировать, используя природные ионообменные материалы в виде опалкристобаллитовых пород (опоки) и биологического сорбента в виде

высшей водно-воздушной растительности (тростник обыкновенный).

Учитывая, что процессы десорбции ионов тяжелых металлов и их последующей сорбции выполняются постадийно при участии двух основных компонентов процесса (опалкристобаллитовая порода и биологический сорбент) для их описания введен термин «биосорбционный комплекс»

Для исследований десорбции тяжелых металлов из активного ила воздушно-водной растительностью была изготовлена и смонтирована пилотная установка в виде экспериментальных иловых карт в количестве 9 штук.

Иловые карты были выполнены в виде полиэтиленовых емкостей оборудованных дренажом. Высота карты составляла 0,5 м. Карты вкапывались на всю глубину в землю на участке возле производственных иловых карт Северной станции аэрации городской канализации г. Екатеринбурга. Это обеспечивало нормальный для биологического сорбента, высаживаемого на экспериментальных картах, температурный режим, как в летний, так и зимний периоды года.

На первом этапе исследований были выполнены работы по изучению качественного состава активного ила с иловых карт и ила после механического обезвоживания на оборудовании фирмы «Вилькенпресс». При этом автор предполагал, что качественный состав илов может отличаться в сторону увеличения концентраций тяжелых металлов в иле с иловых карт. Эта гипотеза основывалась на том, что в составе ила с производственных иловых карт остаются после снижения его влажности с 98 % до 75 % поллютанты находящиеся ранее в жидкой фазе ила, в то время как после механического обезвоживания на фильтр-прессе они отсутствуют.

Анализ наличия в активных илах ионов тяжелых металлов подтвердил правильность рабочей гипотезы. Результаты анализов тридцати проб, по 15 каждого типа ила, обработанные с использованием прикладных статистических программ для ПЭВМ, представлены в табл.1

Результаты исследований были использованы в качестве фона при дальнейшем использовании ила в качестве твердого субстрата в экспериментальных картах пилотной установки.

Таблица 1

Качество активных илов станции аэрации

Активные илы Содержание токсикантов (тяжелые металлы), мг/кг

А1 Сё Со Сг Си Ре Мп N1 Р Хп

С иловых карт 52604 <0.05 <0.1 1195 726 76805 2986 429 36353 4705

После механического обезвоживания - - - 337 607 56276 1344 362 32486 2758

Рабочая гипотеза о перспективности использования биосорбента в виде тростника для десорбции ионов тяжелых металлов из активного ила потребовала изучения влияния количества биомассы тростника на

эффективность детоксикации активного ила.

С этой целью на всех девяти площадках количество высаженных корневищ с почками было различным. На первых трех по 35 - 40 почек/м2, на вторых трех по 25 - 30 и на третьих трех по 15-20 почек/м2. Как и следовало ожидать, урожай (суховоздушное состояние) надземной части растений колебался от 552 г/м2 до 216г/м2, что отразилось на удельном весе тяжелых металлов, потребленных биосорбентом (табл. 2).

Таблица 2

Вынос ионов тяжелых металлов из активного ила биосорбентом в зависимости от урожайности

Компонент концентрация тяжелых металлов мг/кг активного ила

фитомасса, г/и1

552,7 381,1 216,1

Си 27,6 25,1 18,4

Fe 1013,3 1154,6 416,1

Мп 305,7 217,9 89,3

Ni 93,3 63,1 44,55

Р 2008,7 2494,1 1539,4

Zn 546,1 508,8 302,4

Характер зависимости извлечения тяжелых металлов биосорбентом представлены на рис. 1 и описывается уравнением у = 0,03х+ 13,41 (Я2 = 0,88)

где х - урожай зеленой массы, г/м2; у - удельный вес тяжелых металлов, мг/кг

Си

-прогноз

----верхнии ряд

-----нижний ряд

100 200 300 400

урожай зеленой массы г/м2

500

600

Рис. 1 Зависимость эффективности извлечения тяжелых металлов биосорбентом от зеленой массы

Коэффициент корреляции значимо отличается от нуля, поэтому фактор, т.е. урожай зеленой массы биосорбента значимо влияет на

десорбцию тяжелых металлов из активного ила. При более высокой плотности посадки тростника обыкновенного и увеличения его биомассы десорбция тяжелых металлов из активного ила увеличивается.

Следует отметить общую тенденцию повышения эффекта десорбции тяжелых металлов из активного ила при увеличении массы биосорбента.

Следующим этапом исследований было изучение совместно протекающих процессов биодесорбции и биоутилизации из активного ила ионов тяжелых металлов водо-воздушными растениями (тростник обыкновенный).

Наблюдения выполнялись на трех экспериментальных иловых картах. В качестве твердого субстрата использовался ил, отобранный с территории производственных карт. Иловые карты заполнялись илом влажностью 65 -75 % на высоту 0,4 м. На глубину 15 - 20 см заделывались корневища тростника с почками. Посадка тростника проводилась 15-20 мая. Корневища тростника выкапывались для посадки на экспериментальные иловые карты с территории, примыкающей к производственным иловым площадкам, а концентрации ионов тяжелых металлов в вегетативных органах тростника принимались за фон.

В конце вегетационного сезона растения выкапывались, замерялась их высота, вес вегетационных органов (листья, стебли, корни), выполнялся химический анализ последних на наличие в них поллютантов.

Установлено, что основная масса токсикантов (Ъп, Мп, Со) купируется в зеленной части растений (81, 99, 79, 99 % соответственно). Ионы меди распределяются между корневой системой и зеленой (надземной) массой примерно поровну - 52 и 48 % соответственно (таблица 3).

Следует отметить, что распределение ионов алюминия, кадмия и железа имеет другую направленность. В корневой системе их содержание составляет 99; 99 и 70 % соответственно. Если учесть, что результаты анализа растений и твердого субстрата (активный ил) показали практическое отсутствие кадмия, то его относительно высокая концентрация в корневой системе не может негативно влиять на развитие растений в целом. Судя по тому, что нормы для почв, используемых для выращивания сельхозпродукции, допускают достаточно высокие концентрации алюминия (50000 мг/кг) и железа (51000 мг/кг) их присутствие в корневой системе в количестве 99 и 70 % соответственно также не может угнетать развитие растений.

Представляет определенный научный и практический интерес динамика накопления вегетационными органами тростника ионов металлов в вегетационный период.

С этой целью для исследования были задействованы три экспериментальные иловые карты, заполненные активным илом с производственных карт. В конце трех месяцев (июль, август, сентябрь) одна из трех карт ликвидировалась, а листья, стебли и корни подвергались анализу на содержание в них исследуемых поллютантов (А1, Си, Ре, N1,2х\ и др.)

Сравнивая показатели растений, используемых в качестве фона, с

Таблица 3

Распределение ионов тяжелых металлов в вегетативных органах тростника

компонент у, мг/кг Концентрация тяжелых металлов, ——— %

листья стебли Зеленая масса корни Растение в целом

А1 <5,0 0,2 28.75 0,80 28,75 1,00 3395,88 99,00 3429.63 100

са <0,05 0,50 <0,05 0,60 <0,05 1,1 8,63 98,90 8,73 100

Со 20,60 69,36 9,00 30,30 29,60 99,66 <0,1 0,34 29,7 100

Си 19,88 48,22 <0.1 0,24 19,98 48,46 21,25 51,54 41,23 100

Ие 1058,88 16,51 827,38 12,90 1886.26 29,41 4526,38 70,59 6412.64 100

Мп 577,13 46,20 408,25 32,69 985,38 78,89 263,75 21,11 1249.13 100

N1 36,63 15,58 198.38 84,38 235,01 99,96 <0.1 0,04 235,11 100

Хп 419,13 18,99 1383.75 62,69 1802.88 81,68 404.25 18,32 2207.13 100

растениями с экспериментальных площадок, можно отметить в них резкий скачок концентраций практически по всем показателям поллютантов. Так по меди, железу, никелю, фосфору уже в первый месяц концентрация во всех вегетативных органах тростника возросла в три раза, а по цинку почти на порядок. В последующие два месяца концентрация продолжает расти.

Эту же тенденцию можно отметить и у других вегетативных органов (стебли, корни) тростника (рис. 2,3,4).

вегетации

вегетации

Рис. 4 Накопление цинка в корнях тростника обыкновенного в период

вегетации

Динамика концентрации цинка в разных вегетативных органах тростника описывается формулами (где х - экспозиция, сут; у -концентрация Zn в биомассе тростника, мг/кг): Листья

у = 8,28х + 154,50 (Я2 = 0,90) (3)

Стебли

у = 3,97х+1057,10 (Я2 = 0,98) (4)

Корни

у = 4,79х + 58,80 (Я2 = 0,998 ) (5)

Сосредоточение основной массы наиболее токсичных для растений элементов в надземной, то есть ежегодно убираемой, части растений позволяет последним выполнять функцию детоксикантов не менее 7-10 вегетационных сезонов. Концентрирование токсичных элементов в достаточном малом объеме зеленой массы позволяет их захоронение на относительно малых спецтерриториях, оборудованных для приема и хранения токсичных материалов.

Одновременно с анализом растений были выполнены анализы усредненных иловых проб с каждой экспериментальной карты после вегетационного периода.

Анализ результатов данных исследований показывает, что всего за один вегетационный сезон биосорбент в виде тростника способен десорбировать из активного ила, а затем вместе с влагой из почвы и потребить от 30 до 70 % токсичных поллютантов. Так ионы никеля и хрома удалены из активного ила на 70 %, ионы меди на 50 %, ионы цинка и марганца на 35 % и только ионы железа на 75 % остались в иле.

Данные таблицы 4 указывают на возможность использования

Таблица 4

Остаточная концентрация поллютантов в активном иле с экспериментальных иловых карт

компонент Активный ил

Концентрация, мг/кг

Фон Карта 1 Карта 2 Карта 3 Среднее значение ПДК, мг/кг

А1 52604 3356 3265 32897 31498 26943 47430 21039 28475 24362,9 50000

Сг 1195 357 374 346 348 643 162 289 771 411,2 500-1000

Си 726 312 364 298 315 614 229 279 516 365,9 750-1500

Ре 56276 40316 42196 41679 39762 38248 47284 42198 43505 41898,5 51000

Мп 2986 1976 1893 1987 519 1732 669 2798 2277 1731,3 1000

N1 429 152 110 103 129 165 139 114 249 145,1 200-400

гп 4705 2975 2793 3943 1297 1098 1441 3769 4350 2708,3 1750-3500

активного ила в качестве органического удобрения.

В качестве сорбента для очистки активного ила и надиловой воды от тяжелых металлов был использован природный ионообменный материал -опока.

Результаты испытания образцов опок Сухоложского месторождения (Свердловская область) показали, что они удовлетворяют требованиям, предъявляемым к сорбентам по механической прочности и химической стойкости, имеют достаточную пористость 22 - 29 % и плотность в пределах 1,65 г/см3. Химический состав опоки представлен в таблице 5.

Таблица 5

Химический состав опоки

Состав, %

БЮг А1203 Ре203 СаО Ыа20, К20

82,80 6,60 4,95 0,78 1,18 -

На первом этапе исследований по регенерации активного ила с помощью ставилась задача определения наиболее эффективного способа обеспечения наилучших условий ее контактирования с активным илом.

В опытах из 3-х серий, выполненных в трех повторностях с концентрацией активного ила 20 г/дм3 и опоки крупностью 1 - 2 мм и концентрацией - 20 г/дм3 перемешивание в течение 30 мин. осуществлялось в стеклянных стаканах объемом 1 дм3, с помощью механической мешалки и путем барботирования. После окончания перемешивания смеси активного ила и опоки давали отстояться в течении 15 минут. Осадок анализировался на наличие в нем ионов тяжелых металлов. В качестве контроля служил активный ил, использованный в эксперименте. Усредненные результаты исследований приведены в таблице 6.

Таблица 6

Влияние способа перемешивания активного ила и опоки на

эффективность десорбции тяжелых металлов

Способ перемешивания Концентрация тяжелых металлов в активном иле, мг/кг

Сг Си Мп № гп

Механический с опокой 86,6 164,8 366,7 95,1 764,3

Барботажный с опокой 10,1 16,3 186 19,07 73,1

Барботажный без опоки 96,6 174,1 385,2 104 790,5

Выполненные исследования показали целесообразность использования барботажа воздухом, что не только обеспечивает хороший массообмен в аэрируемой среде, но и в значительной мере способствует переводу тяжелых металлов из твердой фазы (активного ила) в жидкую. При выполнении всех последующих исследований с опокой перемешивание выполнялось путем

аэрирования жидкости через диспергатор с интенсивностью 3-4 л/дм3 • мин.

Исследованию влияния фракционного состава опоки на содержание ионов тяжелых металлов в осадке активного ила и надиловой жидкости после его контакта с опокой при экспозиции 15 минут и отстаивании в течении 30 минут была посвящена следующая серия опытов.

Рис. 5 Влияние фракционного состава опоки на содержание ионов тяжелых металлов в осадке активного ила (доза олоки - 25 г/дм3)

Внесение в иловую смесь опоки фракцией 1 - 2 мм обеспечивает наибольший эффект перевода ионов тяжелых металлов из активного ила в надиловую жидкость. Данный эффект объясняется тем, что опока, фракцией более 2 мм достаточно быстро оседает совместно с активным илом, обогащая его адсорбированными опокой ионами тяжелых металлов. Более мелкая фракция (0,25 - 0,5 мм) опоки сама хорошо сорбируется активным илом и при совместном оседании также повышает в иле концентрацию тяжелых металлов. В свою очередь надиловая жидкость после отстаивания в опытах именно с этой фракцией максимально обогащена ионами тяжелых металлов. Результаты экспериментов позволялили рекомендовать для дальнейших исследований опоку с фракционным составом 1 - 2 мм.

Определенный интерес представляет и форма нахождения тяжелых металлов в надиловой жидкости после процесса десорбции последних опокой из активного ила. Выполненные с этой целью исследования позволили утверждать, что тяжелые металлы либо адсорбированы опокой, либо находятся в виде гидроокиси, но не в ионном состоянии. Доказательством этого утверждения служит факт практически полного освобождения надиловой жидкости от тяжелых металлов при ее фильтровании через бумажный фильтр (таблица. 7).

Это позволяет планировать после этапа обеззараживания направление фильтрата вместе с очищенными на станции водами непосредственно в природные водоисточники.

Влияние дозы опоки на содержание тяжелых металлов в осадке и надиловой воде после этапов перемешивания и отстаивания иловой смеси представлены на рис.4

Коэффициент корреляции = 0,98, следовательно, между X и У

существует линейная зависимость. Характер зависимости десорбции меди от

дозы опоки описывается уравнением:

у = -2,01х+ 113,21 (Я2 = 0,95)

где х - доза опоки г/дм3; у - концентрация поллютантов в осадке, мг/кг

Таблица 7

Содержание ионов тяжелых металлов в фильтрате

компонент Концентрация мг/дм3 ПДКр/х, мг/дм3

0,25-0,5 мм 1-2 мм >2 мм

Сг <0,005 0,012 0,015 0,5

Си 0,014 0,039 0,021 1,0

Яе 0,434 1,122 0,602 0,5

Мп 0,019 0,029 0,018 0,1

N1 <0,02 <0,02 0,028 0,02

гп 0,035 0,088 0,035 1,0

Анализ результатов исследований наглядно демонстрирует эффективность увеличения дозы опоки на процесс десорбции тяжелых металлов из активного ила. Учитывая трудности, возникающие с обработкой повышенного объема осадка, а также увеличение затрат на приобретение опоки в качестве оптимальной принята доза опоки 25 г/дм3.

Рис. 6 рис. Зависимость содержания меди в осадке от дозы опоки (фракция 1-2 мм)

Учитывая важность результатов перераспределения тяжелых металлов

между осадком и жидкой фазой (надиловая вода) были выполнены исследования, позволяющие характеризовать обе фазы иловой смеси, С этой целью определялся вес абсолютно сухого вещества (а.с.в.) осадка, находящегося после 30 минут отстаивания в надиловой воде, при использовании в качестве сорбента опоки с фракционным составом 0,25 -0,5 мм, 1,0 - 2,0 мм и более 2,0 мм. Доза добавляемой в иловую смесь опоки во всех вариантах была одинакова - 25 г/дм3.

Как показывают результаты исследований, отмечается достаточно четкая зависимость увеличения веса осадка, выпавшего на дно отстойника от фракционного состава опоки. При этом с увеличением фракции опоки от 0,5 до 3 - 5 мм приводит к увеличению веса осадка от 27,68 г до 28,92 г.

Такая закономерность хорошо коррелируется с данными, полученными при анализе надиловой воды. Вес взвешенных веществ в ней повышается от проб с более крупной фракции опоки (7,92 г) к пробам с опокой более мелкой фракции (11,8 г)

Определив концентрацию исследуемых поллютантов в осадочной и взвешенной частях осадка можно уверенно утверждать, что большая их часть перешла в надиловую воду. Так количество загрязнений, находящихся в надиловой воде, по хрому превышает его вес в осадке в 2,7 раза, меди в 5,9 раза, железа в 1,6 раза, марганца в 3,0 раза, никеля в 3,0 раза. По цинку сохранившиеся загрязнения в осадке больше, чем во взвешенных веществах надиловой воды в 5,7 раза.

Результаты данного этапа исследований предопределяют необходимость глубокой доочистки надиловой жидкости, а осадок рекомендовать к использованию в качестве органического удобрения во всех случаях определяемых нормативными документами.

2. Предлагаемый комплекс сооружений для кондиционирования активного ила, загрязненного тяжелыми металлами, с помощью водовоздушной растительности (тростник обыкновенный) и опалкристобаллитовой породы (опока) позволяет эффективно подготовить его к утилизации в агросистеме.

Предлагаются два варианта технологии детоксикации избыточных активных илов с целью их последующей утилизации в сельском хозяйстве в качестве органоминерального удобрения.

По первому варианту десорбция ионов тяжелых металлов из избыточного ила осуществляется высшей водно-воздушной растительностью непосредственно на иловых картах, где осадок достиг влажности 70 - 75 %.

В начале вегетационного периода на карты, заполненные подсушенным активным илом, высаживаются предварительно выкопанные с заросшей тростником прибрежно-водной территории корневища тростника обыкновенного на глубину 15-20 см,

По окончанию вегетации в сентябре месяце, до отмирания побегов, надземная часть тростника, относящаяся ко второму классу опасности,

скашивается и вывозится на полигон бытовых отходов. Корневища оставляются зимовать в активном иле на производственных иловых картах.

С началом следующего вегетационного периода корневища с производственных иловых площадей аккуратно пересаживаются на свободную иловую карту. К ним добавляются новые, выкопанные с прибрежной полосы корневища.

Очищенный от тяжелых металлов активный ил убирается механизированной техникой, обеззараживается биотермическим методом и вывозится на сельскохозяйственные поля.

Перед каждой посадкой ВВР на иловые карты необходимо рыхление слежавшегося и уплотненного осадка. Его можно смешивать с торфом, опилками, соломой, листьями и т. д. Период экспозиции - 1 год.

Второй вариант детоксикации избыточных активных илов от ионов тяжелых металлов предусматривает обезвреживание «свежего» ила, полученного непосредственно из вторичных отстойников или илоуплотнителей с влажностью 98 %.

Предлагаемая технологическая схема обработки осадка представлена на рисунке 7. Она предусматривает его обезвоживание, детоксикацию и обеззараживание.

После вторичного отстойника избыточный ил направляется в контактный смеситель 1, где смешивается с опокой. Опока дозируется в сухом виде из расчета 1 г на 1 г абсолютно сухого активного ила.

Рис. 7 Технологическая схема обработки осадка

1- Контактный смеситель; 2 - Первичный вертикальный отстойник; 3 -Вторичный отстойник с тонкослойными модулями; 4 - Илоуплотнитель; 5 -Фильтр-пресс; 6 - Площадка биотермического обеззараживания; 7 - Вакуум-фильтр; 8 — Ботаническая площадка; 9 - Сельскохозяйственные угодья

Для обеспечения контакта сорбента с илом предусматривается интенсивное перемешивание путем аэрирования в течение 15 минут, при интенсивности аэрации не ниже 48 м3/ м2.ч (глубина погружения аэратора Ьа= 0,5 м) и 2,5 м3 / м2.ч при Иа= 6 м.

После 15-минутного перемешивания смесь активного ила и опоки из смесителя направляется в первичный вертикальный отстойник 2, в котором ил под действием гравитационных сил в течение 30 минут оседает на дно. Осевший осадок перекачивается в илоуплотнитель, где обретает влажность 95 - 97 % а затем в цех механического обезвоживания, на фильтр-пресс 5. В процессе обезвоживания влажность осадка снижается до = 65 %. Данные наших исследований показывают, что в таком иле концентрация тяжелых металлов минимальна и соответствует требованиям, предъявляемым к илам, используемым в качестве органоминерального удобрения на сельскохозяйственных угодьях, парковых и лесных территориях.

В предлагаемой технологии, в отличие от существующих, избыточный активный ил после механического обезвоживания направляется на площадку биотермического обеззараживания для улучшения санитарно-гигиенических показателей.

Как было отмечено ранее, основная часть тяжелых металлов десорбируется из активного ила и концентрируется в надиловой жидкости, в которой в качестве твердой составляющей входят опока и активный ил.

С этой целью надиловая жидкость, включающая большую часть ионов тяжелых металлов, перекачивается из первичного отстойника схемы обработки осадка во вторичный горизонтальный отстойник с тонкослойным модулем 3, где эффект задержания взвеси в течении 30 мин. достигает 85 -90%

Очищенная надиловая часть из отстойника отводится в контактный резервуар, где происходит смешивание с очищенной водой из вторичных отстойников основной технологической схемы и их обеззараживание, например, хлором. После обеззараживания вода сбрасывается в водоем.

Образовавшийся осадок для обезвоживания и для дальнейшего удобства его обработки из вторичного отстойника перекачивается на вакуум-фильтр 7. Влажность кека после вакуум фильтров достигает 70 - 80 %.

После вакуум-фильтра осадок, содержащий повышенную концентрацию тяжелых металлов, накапливается и вывозится на ботаническую площадку 8 для его детоксикации. Размеры ботанической площадки должны обеспечить размещение на ней годового объема обезвоженного осадка, полученного при осветлении надиловой жидкости.

Высота слоя активного ила на ботанической площадке 30 - 40 см. Активный ил выполняет роль твердого субстрата, на который с началом вегетационного периода высаживается тростник, осуществляющий детоксикацию осадка.

Технология и регламент посадки ВВР аналогичны приведенной выше технологии детоксикации ила со старых иловых карт.

По окончанию вегетационного периода тростника, его надземную

фитомассу скашивают и утилизируют вместе с небольшой частью корневища. Оставшуюся часть корневища пересаживают в другую, готовую для посадки часть ботанической площадки,

Очищенный и подсушенный активный ил убирается с иловых карт механизированными средствами уборки осадков и направляется на площадки компостирования для улучшения физико-механических свойств, придания товарного вида и санитарных показателей, позволяющих использовать его на сельскохозяйственных угодьях разного назначения.

На предлагаемый комплекс сооружений была составлена смета (на примере станции аэрации г. Екатеринбурга) и на основании полученных показателей произведена оценка эколого-экономической эффективности. Результаты приведены в таблице 8

Таблица 8

Эколого-экономические показатели

№ п/п Затраты Ед. изм. Величина показателей

1 Капитальные затраты тыс. руб. 801

2 Эксплуатационные затраты тыс. руб./год 8875,6

3 Положительный экономический результат природоохранной деятельности тыс. руб./год 11 525

4 Чистый экономический эффект средозащитных мероприятий тыс. руб./год 162

5 Эколого-экономическая эффективность капитальных затрат - 3,3

6 Срок окупаемости капитальных затрат год 0,3

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной работе решена важная для геоэкологии научно-практическая задача по защите окружающей среды от загрязнения избыточными активными илами, содержащими тяжелые металлы. Предлагаемая технология детоксикации активных илов, использующая процессы десорбции тяжелых металлов с помощью природного ионообменного материала в виде опалкристобаллитовой породы (опока) и сорбции металлов биологическим субстратом в виде водо-воздушных растений (тростник обыкновенный), открывает возможность прекращения сброса на почву и в водные объекты осадков сточных вод городской канализации и стабильного обеспечения сельского хозяйства высокоэффективным органическим удобрением

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем.

1. На основании выполненных исследований предложена оригинальная концепция детоксикации избыточных активных

илов с городских станций аэраций, загрязненных тяжелыми металлами.

2. Получены зависимости процесса десорбции тяжелых металлов из активных илов от массы биосорбента (тростник обыкновенный) в разные периоды вегетации.

3. Установлена динамика концентрации тяжелых металлов в вегетативных органах тростника в сезонном разрезе.

4. Определены зависимости процесса десорбции тяжелых металлов из активного ила от фракционного состава и дозы десорбента (опока).

5. Выявлено влияние предлагаемых вариантов технологии на содержание тяжелых металлов в активных илах.

6. На основании выполненных зависимостей разработана биосорбционная технология детоксикации избыточных активных илов со сверхнормативной для агросистем концентрацией тяжелых металлов.

7. Разработан комплекс сооружений для реализации биосорбционной технологии регенерации активного ила, загрязненного тяжелыми металлами.

8. Выполненные расчеты эколого-экономической эффективности показали, что предлагаемая технология является экономически и экологически целесообразным природоохранным мероприятием. Срок ее окупаемости - 4 месяца.

9. Результаты исследований планируются использовать научно-проектной фирмой «ЭКО-ПРОЕКТ» и МУП «ВОДОКАНАЛ» а также применяются в учебном процессе при изучении дисциплин «Процессы и аппараты защиты окружающей среды» и «Систем водоотведения населенных пунктов» студентами специальности 280202 «Инженерная защита окружающей среды» Уральского государственного университета путей сообщения (УрГУПС) г Екатеринбурга

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Кириллов А.М., Асонов А.М. Защита окружающей среды от загрязнения тяжелыми металлами с использованием природных сорбентов // Вестник ЧитГУ, № 1,2010 - с. 25 - 32

2. Кириллов М.В., Асонов А.М. Проблема утилизации активного ила с очистных сооружений хозяйственно-бытовой канализации // Молодые ученные - транспорту: Труды V межвузовской научн. техн. конф. - Екатеринбург, 2004: УрГУПС. - Том. 1 - с. 266 -272.

3. Кириллов М.В., Асонов A.M. Мониторинговые исследования загрязненности почвогрунтов территории ж.д. станции

Свердловск-Сортировочный II Межвузовский конкурс НИРС экологии и ресурсосбережения Свердловской области -Екатеринбург: УГТУ-УПИ - 2005г

4. Кириллов М.В., Леонов A.M. Совершенствование технологического режима работы станции аэрации поселка Решеты с целью энергосбережения // Молодые ученные -транспорту: Труды VI межвузовской научн. техн. конф. -Екатеринбург 2005; УрГУПС - Том. 1 - с. 455 - 464

5. Кириллов М.В., Леонов A.M. К вопросу утилизации осадков станции аэрации городской канализации // Безопасность как фактор устойчивого развития региона. Сб. докл. II научно-практической конференции. - Ижевск; РГОТУПС, 2007. - с. 36

6. Кириллов М.В., Леонов А.М. Утилизация избыточного активного ила // Система управления экологической безопасностью. Международная заочная научно-практическая конференция «СУЭБ-2007». — Екатеринбург; УГТУ-УПИ, 2007 - el 13 - 116.

7. Кириллов М.В., Леонов A.M. Проблема утилизации активных илов // Чистая вода России - 2007. IX Международный симпозиум и выставка. Екатеринбург.

8. Кириллов М.В., Леонов A.M. Исследование процессов десорбции ионов тяжелых металлов с избыточных активных илов с помощью кальциевых материалов. // Сотрудничество для решения проблемы отходов. V Международная конференция. - Харьков, Украина. 2008.-с 283-284

9. Кириллов М.В. Леонов A.M. Обезвреживание избыточных активных илов с помощью высшей водно-воздушной растительности. ДВГУПС. Хабаровск. 2008г.-с 123- 127

10. Кириллов М.В. Леонов A.M. Перспективы использования опоки для десорбции ионов тяжелых металлов. // X Международный симпозиум «Чистая вода России» - Екатеринбург 2008г. -с. 513 - 517

11. Леонов A.M., Кириллов М.В. Десорбция ионов тяжелых металлов из активного ила с помощью природного материала - опоки. // Всероссийская научно-техническая конференция «Транспорт, наука, бизнес: проблемы и стратегия развития», посвященная 130-летию Свердловской ж.д. - Екатеринбург. 2008 г, с. 252

12. Кириллов A.M., Леонов A.M. Защита окружающей 1 среды от загрязнения тяжелыми металлами с использованием природных сорбентов // Вестник ЧитГУ, № 1, 2010 г.- с. 25 - 32

Кириллов Максим Владимирович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЕТОКСИКАЦИИ АКТИВНОГО ИЛА С ЦЕЛЬЮ ЕГО БЕЗОПАСНОЙ УТИЛИЗАЦИИ В АГРОСИСТЕМАХ

25.00.36 - Геоэкология

620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66 Издательство УрГУПС

Формат бумаги 60x84 1/16 Подписано к печати 15.03.2010 Усл. п.л. Тираж 100 экз._Заказ № 160

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Кириллов, Максим Владимирович

Введение.

1. Активные илы сточных вод станций аэраций и основные технологии их утилизации.

1.1 Активные илы и окружающая среда.

1.2 Современные технологи утилизации избыточного активного ила.

1.2.1 Использование осадков в качестве органоминеральных удобрений.

1.2.2 Мелиорация песч аных почв и болот.

1.2.3 Пол учение метанового газа.

1.2.4 Испол ьзование биомассы в качестве кормовой добавки.

1.3 Проблема загрязнения активных илов ионами тяжелых металлов.

2. Кондиционирование избыточного активного ила с использованием биосорбционного комплекса.

2.1 Концепция защиты окружающей среды от илов, содержащих тяжелые металлы.

2.2 Объекты и методики исследований.

3. Исследование десорбции тяжелых металлов из активного ила воздушно-водной растительностью.

3.1 Задачи и методика исследований.

3.2 Результаты исследований десорбции тяжелых металлов из активного ила воздушно-водной растительностью на пилотной установке.

3.3 Технологический регламент десорбции тяжелых металлов тростником.

4. Исследование регенерации активного ила со сверхнормативной концентрацией тяжелых металлов опалкристобаллитовыми породами (опоками).

4.1 Задачи и методика исследований.

4.2 Исследование механических и физико-химических свойств опоки.

4.3 Исследование регенерации активного ила с использованием опоки.

5. Экотехнология и сооружения кондиционирования избыточного активного ила биосорбционным комплексом.

5.1 Технологии кондиционирования избыточного активного ила на станциях аэрации.

5.2 Расчет основных параметров очистных сооружений технологической линии по обработке активного ила (на примере Северной станции аэрации г. Екатеринбурга).

6. Эколого-экономическая эффективность биосорбционной технологии детоксикации активного ила.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Совершенствование технологии детоксикации активного ила с целью его безопасной утилизации в агросистемах"

Одним из важнейших аспектов глобального экологического кризиса является стремительное накопление в окружающей среде отходов хозяйственной деятельности человека. По мнению многих экологов именно отходы и загрязнение окружающей среды представляют главную угрозу современной цивилизации. Сегодня, в расчете на одного жителя Земли из ее недр ежегодно извлекается и перемещается 50 т. сырого вещества и только 2 т. из них превращается в конечный продукт. Проведя эту гигантскую работу, человечество получает в итоге на душу населения почти столько же (48 т) отходов, из которых 0,1 — 0,5 т. опасные. В число этой группы входят отходы, содержащие тяжелые металлы, а также соединения из группы ароматических хлорированных углеводородов (диоксины, бифенилы, фурганы и пр.). Передаваясь по трофической цепочке они способны накапливаться в ее верхних звеньях, включая человека, в концентрациях, превосходящих исходную в тысячи раз.

Один из важнейших компонентов окружающей среды — почва наиболее остро ощущает негативное влияние отходов, содержащих токсичные вещества. На ее поверхности размещают свалки бытового мусора, накопители жидких и твердых отходов, содержащих, в большинстве случаев, токсичные вещества. Особое место среди жидких токсичных отходов занимают илы, загрязненные тяжелыми металлами, являющиеся отходами биохимического процесса очистки сточных вод. Их объем составляет 6 — 10 % от объема очищаемой сточной воды.[1] По данным РосНИИВХ годовой объем сточных вод, прошедших биохимическую очистку, в среднем о составляет около 1230 млн: м . При этом объем образующегося ила влажностью 98 % составляет около 123 млн. м . [2] Учитывая, что образующиеся илы, практически во всех крупных и средних городах, загрязнены тяжелыми металлами, проблема утилизации отходов в таких количествах по экобезопасной технологии приобретает первостепенное значение. Решение данной проблемы возможно на основе процесса рециклирования, при использовании илов в качестве органоминерального удобрения в сельском хозяйстве [3-11].

Анализ обзорных материалов по данной проблеме показал, что из общего количества избыточных активных илов в России как удобрение используется 1 - 6%, перерабатывается не более 3%, основная масса ила хранится в илонакопителях или на свалках промотходов. [1,2] За рубежом в качестве удобрения используется в среднем 32,4% осадка сточных вод. Так в Люксембурге их используется 90%, в Германии - 30%, а в Бельгии — 10%. [12-14] Считается, что применение избыточного активного ила в качестве органоминерального удобрения является одним из наиболее экономически выгодных путей его утилизации. Это обуславливается тем, что в нем содержатся физиологически сбалансированное количество микроэлементов и основных биогенных элементов, необходимых для развития растений.

При использовании активных илов в качестве удобрения в почве увеличивается содержание органического вещества и биогенных элементов. Как правило, снижается кислотность почвы. Под действием осадка увеличивается влагоемкость и оструктуренность почв, что особенно ценно для почв легкого механического состава, пылеватых и песчаных, снижается эрозия, улучшаются тепловые и водно-воздушные характеристики почвы, повышается активность и численность микроорганизмов.

Использование активного ила в качестве удобрения может довольно существенно повышает урожайность сельскохозяйственных культур: картофеля на 50 — 100 ц/га (22 - 66 %) и более, озимых пшеницы и ржи на 6 — 144 ц/га (14-46 %), кукурузы и подсолнечника на силос - на 73 -113 ц/га (13 -39%) [15-16].

Однако широкое использование активных илов с городских станций аэраций крупных промышленных центров сдерживается из-за присутствия в них ионов тяжелых металлов. [17] Последние сорбируются активным илом в аэротенках в процессе очистки городских сточных вод, представляющих смесь хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод. При использовании такого ила в качестве органического удобрения, он представляет опасность для выращиваемых на сельхозугодиях растений.

Существующие нормативы для ила городских очистных сооружений, использующих биохимический метод очистки, регламентируют содержание в нем тяжелых металлов и элементов, определяющих его удобрительные свойства. Избыток тяжелых металлов не позволяет использовать ил в качестве удобрений. Учитывая огромный объем образующегося избыточного активного ила на станциях аэрации и отсутствие альтернативы его использованию кроме как на сельскохозяйственных угодьях в качестве удобрения, проблема его кондиционирования и детоксикации является актуальной и требует своего решения.

Цель диссертационного исследования; обоснование и разработка усовершенствованной технологии подготовки активного ила, загрязненного тяжелыми металлами, к утилизации на сельскохозяйственных угодьях.

Идея работы: Наиболее эффективным методом безопасной утилизации активных илов, учитывая их значительные количества и загрязненность тяжелыми металлами, является его использование в агросистемах в качестве органического удобрения после детоксикации с помощью природных сорбентов (в том числе — высшей водно-воздушной растительности - тростника обыкновенного и ионообменной опалкристобаллитовой породы - опока).

Объект исследования: Осадки в виде активного ила станций аэрации и природные сорбенты (тростник обыкновенный и опока).

Предмет исследования: процесс детоксикации активного ила с целью его безопасной утилизации в агросистемах.

Задачи исследования:

Систематизация и теоретическое обобщение опыта, накопленного в области десорбции ионов тяжелых металлов из активных илов станций аэраций.

Исследование процесса десорбции ионов тяжелых металлов высшей водной растительностью в разные периоды вегетации.

Исследование процесса десорбции ионов тяжелых металлов с помощью природного ионообменного сорбента (опока).

Разработка технологического регламента использования опоки в технологии кондиционирования активного ила на станции аэрации.

Разработка биосорбционной технологии детоксикации избыточных активных илов со сверхнормативной для агросистем концентрацией тяжелых металлов.

Практическая апробация разработанной технологии и технологического комплекса.

Эколого-экономическое обоснование эффективности предлагаемой технологии.

Научная новизна результатов исследований:

На основе теоретических обобщений и исследований, выполненных автором, установлены:

Зависимости процесса десорбции тяжелых металлов с активных илов от массы биосорбента (тростник обыкновенный) в разные периоды вегетации.

Динамика концентрации тяжелых металлов в вегетативных органах тростника в сезонном разрезе

Зависимости процесса десорбции тяжелых металлов с активных илов от фракционного состава и дозы сорбента (опока).

Влияние технологии обезвоживания на содержание тяжелых металлов в активных илах.

Практическая значимость работы:

Разработаны технологии подготовки активного ила, загрязненного тяжелыми металлами позволяющие его использование в агросистемах в качестве органо-минерального удобрения

Разработан комплекс сооружений для реализации биосорбционной технологии регенерации активного ила, загрязненного ионами тяжелых металлов.

Результаты исследований используются в учебном процессе вуза при изучении дисциплины «Процессы и аппараты защиты окружающей среды» и «Системы водоотведения населенных пунктов» студентами экологических специальностей.

На защиту выносятся:

Основные зависимости и параметры сорбционных и десорбционных процессов, обосновывающие экологобезопасную технологию детоксикации активного ила.

Технологии и комплекс сооружений для кондиционирования активного ила, загрязненного тяжелыми металлами, с помощью водовоздушной растительности (тростник обыкновенный) и опалкристобаллитовой породы (опока) позволяющий эффективно подготовить его к утилизации в агросистемах.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на V межвузовской научно-технической конференции «Молодые ученые транспорту» г. Екатеринбург, 2004 г.; VI межвузовской научно-технической конференции «Молодые ученые транспорту» г. Екатеринбург, 2005 г; II научно-практической конференции «Безопасность как фактор устойчивого развития региона», г. Ижевск, 2007 г.; IX Международном симпозиуме

Чистая вода России», г. Екатеринбург, 2007 г.; V Международной конференции «Сотрудничество для решения проблемы отходов», г. Харьков, Украина, 2008 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Транспорт, наука, бизнес: проблемы и стратегия развития», посвященной 130-летию Свердловской железной дороги, а также на ежегодных научных конференциях и семинарах УрГУПС.

Личный вклад соискателя состоит в обосновании идеи работы и ее реализации путем постановки цели и задач исследования, руководства и непосредственного участия в выполнении теоретических, аналитических и экспериментальных исследований, а так же обобщения результатов исследований и разработки рекомендаций по их использованию, внедрению результатов исследований.

Достоверность и обоснованность защищаемых научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается достаточным объемом и результатами аналитических исследований, выполненных в аккредитованных лабораториях, обоснованным использованием методов математическй статистики и современных достижений вычислительной техники; положительным эффектом внедрения результатов исследований в государственных учреждениях г. Екатеринбурга.

Методы исследования:

В работе использовался комплекс методов исследования, включающий: теоретические изыскания и обобщения, лабораторное и натурное моделирование, химический анализ растений, воды и активного ила. Для количественного описания экспериментальных данных использовались стандартные методы и пакет прикладных статистических программ для ПЭВМ.

Публикации: по теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК для публикации результатов диссертационных исследований.

Объем и структура диссертации: Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, перечня цитируемой литературы, включающей 128 источников. Диссертация изложена на 128 страницах, включает 40 табл., 9 рис.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Кириллов, Максим Владимирович

Выводы

В представленной работе решена важная для геоэкологии научно-практическая задача по защите окружающей среды от загрязнения избыточными активными илами, содержащими тяжелые металлы. Предлагаемая технология детоксикации активных илов, использующая процессы десорбции тяжелых металлов с помощью природного ионообменного материала в виде опалкристобаллитовой породы (опока) и сорбции металлов биологическим субстратом в виде водо-воздушных растений (тростник обыкновенный), открывает возможность прекращения сброса на почву и в водные объекты осадков сточных вод городской канализации и стабильного обеспечения сельского хозяйства высокоэффективным органическим удобрением

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем.

1. На основании выполненных исследований предложена оригинальная концепция детоксикации избыточных активных илов с городских станций аэраций, загрязненных тяжелыми металлами.

2. Получены зависимости процесса десорбции тяжелых металлов из активных илов от массы биосорбента (тростник обыкновенный) в разные периоды вегетации.

3. Установлена динамика концентрации тяжелых металлов в вегетативных органах тростника в сезонном разрезе.

4. Определены зависимости процесса десорбции тяжелых металлов из активного ила от фракционного состава и дозы десорбента (опока).

5. Выявлено влияние предлагаемых вариантов технологии на содержание тяжелых металлов в активных илах.

6. На основании выполненных зависимостей разработана биосорбционная технология детоксикации избыточных активных илов со сверхнормативной для агросистем концентрацией тяжелых металлов.

7. Разработан комплекс сооружений для реализации биосорбционной технологии регенерации активного ила, загрязненного тяжелыми металлами.

8. Выполненные расчеты эко лого-экономической эффективности показали, что предлагаемая технология является экономически и экологически целесообразным природоохранным мероприятием. Срок ее окупаемости - 4 месяца.

9. Результаты исследований планируются использовать научно-проектной фирмой «ЭКО-ПРОЕКТ» и МУП «ВОДОКАНАЛ» а также применяются в учебном процессе при изучении дисциплин «Процессы и аппараты защиты окружающей среды» и «Систем водоотведения населенных пунктов» студентами специальности 280202 «Инженерная защита окружающей среды» Уральского государственного университета путей сообщения (УрГУПС) г. Екатеринбурга

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Кириллов, Максим Владимирович, Екатеринбург

1. Жуков Н.Н. Состояние и перспективы развития сооружений по обработке водопроводных и канализационных осадков в городах России. // Водоснабжение и санитарная техника. 2002. №12 ч.1, 3 — 6 с.

2. Воды России (состояние, использование, охрана). 1996 2000 гг. — Екатеринбург: Изд.-во РосНИИВХ, 2002, - 254 с.

3. Евилевич А.З. Осадки сточных вод. Издательство литературы по строительству. Ленинград-Москва, 1965г.

4. Евилевич А.З. Утилизация осадков сточных вод. М.: Стройиздат. 1979. 87с.

5. Бикбулатов И.Х., Шарипов А.К. Термическая обработка осадков сточных вод в изолированных иловых картах // Инженерная экология. 2001. №1.

6. Данилович Д.А. Обработка и утилизация осадков на Московской станциях аэрации // Водоснабжение и санитарная техника. 2002. № 12, ч.1 с 7 -12.

7. Гамм Т.А. Использование осадка сточных вод ТЭЦ // Экология и промышленность Росси. — 2001 № 10. — с. 32 — 33.

8. Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод/ Учебник для ВУЗов: М.: АСВ, 2004 - 704 с.

9. Тамер Д. Механическая и термическая обработка осадка сточных вод. // Водоснабжение и санитарная техника. 2007. №8. — с. 46 — 47

10. Яковлев С.В., Скирдов И.В., Швецов В.Н. и др. Биологическая очистка производственных сточных вод-М.: Стройиздат, 1985.-208 с.

11. П.Яковлев С., В., Скирдов И. В. Проблемы биологической очистки сточных вод // Биоценоз в природе и промышленных условиях. 1987.— С.39-47.

12. Зыкова И.В. Панов В.П. Утилизация избыточных активных илов // Экология и промышленность России. 2001. №12, с 29-30.

13. Трубникова JI.И. Утилизация избыточного активного ила предприятий нефтехимии // Экология и промышленность Росси. 2001 - № 8.-С.9-11

14. Зыкова И.В., Алексеева Е.А., Панов В.П. О Возможности извлечения ионов тяжелых металлов из избыточного активного ила при нормальных температурах // Журнал прикладной химии. 2000. Т 74. Вып. 11, 1901 1903с.

15. Тяжелые металлы в системе почва — растение удобрение / Под общ. Редакцией акад. МАЭН Овчаренко М.М. - М.: Пролетарский светоч, 1997-290 с.

16. Сурнин В.И., Борисова Д.М., Можайцев Н.П. Рекомндации по использованию жидкого навоза на полях методом гидропоники / РосНИИАгропром. М. - 1987. - 160 с.

17. Шведова Л.В., Куприяновская А.П. Миграция кадмия и свинца в растениях при внесении в почву отработанного активного ила. // Экология и промышленность России. 2004 г., № 10, с 28 — 31

18. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. М.: Стройиздат, 1982. 223 с.

19. Карелин Я.А., Жуков Д.Д., Журов В.И., Репин Б.Н. Очистка производственных сточных вод в аэротенках М.: Стройиздат, 1973. - 223с.

20. Яковлев С.В., Карюхина Т.А. биохимические процессы в очистке сточных вод. М.: Стройиздат, 1980. - 200 с.

21. Гляденов С.Н. Очистка сточных вод: традиции и новации // Экология и промышленность Росси. — 2001 — № 2. — с. 15 — 17.

22. Кармазинов Ф.В., Пробирский М.Д., Васильев Б.В. Опыт водоканала Санкт-Петербурга по обработке и утилизации осадков. // Водоснабжение и санитарная техника. 2002. №12 ч.1, 13 — 15 с.

23. Храменков С.В., Данилович Д.А. Обработка и утилизация осадков на Московских станциях аэрации. // Водоснабжение и санитарная техника. 2002. №12 ч.1,7- 12

24. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. М.: Стройиздат, 1982. 223 с.

25. Колесников В.А., Вараксин С.О., Крючкова JI.A. Очистка промывных вод гальванического производства методом электрофлотации. // Экология и промышленность. 2001. №3, — с. 15 — 18

26. Ковалева Н. Г., Ковалев В. Г. Биохимическая очистка сточных вод предприятий химической промышленности. — М.: Химия, 1987. — 166 с.

27. Риц В.А., Ильин А.Н. Методы обработки и утилизации осадков сточных вод предприятий гидролизной промышленности. Обзорная информация. Серия III. Гидролиз растительного сырья. Вып. 3. М.: 1983, с. 40

28. Гвоздев В.Д., Ксенофонтов Б.С. Очистка поизвлдственных сточных вод и утилизация осадков. М.: Химия, 1988, 112 с.31. Патент. 47 203 88 Япония

29. Авторское свидетельство 550421 СССР, МКИ3 С02 С 3/00. Б.И. 1978. № 10. с. 73

30. Авторское свидетельство 597648 СССР, С 02 С 3/00. Б.И. 1978, № 10. с. 73

31. Патент. 4119495 США, ИЗР, 1978. Т. 975. № 2

32. Заявка 2380230 Франция, ИЗР. 1975. Т. 975 № 41

33. Старшикова JI.В. и др. Тезисы доклада II Всесоюзной конференции «Микробиологические методы борьбы с загрязнением окружающей среды» (г. Пущино). 1979. с. 175-177

34. Холькин Ю.И. и др. Гидролизная и лесохимическая промышленность. 1982. № 2. с. 10 12

35. Chem. And Ind. 1979, № 24. Н. 860

36. Sova Z. Biol. Chem. (Praha), 1980, 16(2), 127- 134

37. SovaZ. Biol. Chem. (Praha), 1980, 16(2), 135 142

38. Коваленко H.A., Лапенко А.П., Голобородько Г.М. // Вестник сельскохозяйственной науки. 1980. № 4. с. 135

39. Бацанов И., Малышкина Л. Отходы в доходы // Сельское хозяйство России. 1980. - № 9. - с. 42 - 44

40. Вашкулат Н.П. Динамика процессов самоочищения почвы от загрязнения отходами животноводческих комплексов // Гигиена, и санитария. 1981. -№7. — с.22 — 24.

41. Гигиенические основы почвенной очистки сточных вод. — М.: Медицина 1976. - 184 с.

42. Девтян Г.С. Гидропоника как производственное достижение агрохимической науки // XVIII научное чтение Изд-во АН Армянской ССР-Ереван- 1969.-с. 85

43. Девтян Г.С. Перспективы развития гидропоники // Вестник Академии наук СССР 1963. - №5. - с. 61 - 64

44. Меренюк Г.В., Дискаленко А.П., и др. Гигиенические аспекты применения отходов животноводства в сельском хозяйстве // гигиена и санитария. 1981. -№ 1. - с. 68 - 71.

45. Никитин Д.П. Крупные животноводческие комплексы и окружающая среда. М.: - 1980. - с. 63 - 144.

46. Edmonson W. Т. Nutrients and phytoplankton in lake Washington, proc. Symp., 1971, p. 172 188

47. Похил Ю.Н., Багаев Ю.Г. Обработка осадка на ОСК г. Новосибирска // Водоснабжение и санитарная техника. 2002. № 12, ч.1 с 21.

48. СанПиН 2.1.7.573 — 96 Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения

49. Технический отчет «Исследование содержания ионов тяжелых металлов в активном иле Северной станции аэраций» ЦЛАТИ МПР РФ, г.Екатеринбург, 2003.

50. ГОСТ Р 17.4.3.07-2001. Охрана природы. Почвы. Требования к осадкам сточных вод при использовании их в качестве удобрений.

51. Торунова В.И., Плохов С.В. Матасова И.Г., Михаленко М.Г. Извлечение ионов меди из промывных вод после сернокислого меднения. // Экология и промышленность. 1999. № 5, с. 35 -37

52. Зыкова И.В. Панов В.П. Извлечение тяжелых металлов из активного ила // Экология и промышленность России. 2004. №11. с. 34 — 35

53. Панов В.П., Зыкова И.В., Алексеева Е.А. О возможности извлечения металлов из избыточного активного ила при нормальных температурах // Журнал прикладной химии. 2001. - № 11. - с. 88 - 95

54. Пат. № 2133231, РФ, VRB 6 СО 2F 11/14. Способ переработки избыточного активного ила, содержащего тяжелые металлы / В.П. Панов, И.В. Зыкова, Е.А. Алексеева (РФ). Опубл. 99, Бюл. № 20

55. Пат. №> 2174964, РФ, VRB 6 СО 2F 11/14. Способ извлечения тяжелых металлов из избыточного активного ила / В.П. Панов, И.В. Зыкова, Т.Г. Макашова (РФ). Опубл. 20.10.01, Бюл. № 29

56. Пат. № 2220903, РФ, VRB 6 СО 2F 11/14. Способ переработки избыточного активного ила, содержащего тяжелые металлы / В.П. Панов, И.В. Зыкова Т.Г. Макашова (РФ). Опубл. 10.01.04 Бюл. № 1

57. Барбер С.А. Поступление питательных веществ из почвы в корни растений // Физиология и биохимия культурных растений. — 1978. №11. - с. 209 - 217

58. Вахмистров Д.Б. Современные представления о механизмах поглощения корнями растений // М.: Агрохимия. 1966. — №11.-е. 130-146

59. Данилова М.Ф. Структурные основы поглощения веществ корнями. Л.: Наука — 1974. — 206 с.

60. Дубинина И.М. Метаболизм корней и усвоение азота при различных условиях аэрации/ автореферат диссертации кандидата биологических наук М. 1966. - 27 с.

61. Колосов И.И. Поглатительная деятельность корневой системы растений. М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 386 с.

62. Курсанов A.JI. Взаимосвязь физиологических процессов в растении. М., 1960

63. Оканенко А.С. Островская JI.K. Влияние нитратных и аммонийных удобрений на биологические процессы в растениях кок-сагыза и свеклы // Вопросы биохимии азотного и минерального питания растений. Киев, 1953. -с. 28-61.

64. Полевой В.В. Физиология растений. М.: Высшая школа, 1989. с. 216-276.

65. Ратнер Е.И. Питание растений и жизнедеятельность их корневых систем // XVI Тимирязевские чтения. М., 1958. — 86 с.

66. Рубин Б. А. Большой практикум по физиологии растений. — М. — 1978.-408 с.

67. Рубин Б.А. Курс физиологии растений. — М.: Высшая школа. -1976.-393 с.

68. Сабинин Д.А. Обмен воды в растениях / Физиологические основы питания растений. М. - 1955. - с. 75 - 163.

69. Устройство для биологической очистки воды водоемов: Авторское свидетельство СССР. -№ (11)1346588. -Бюл. № 39. Публ. 23.10.87

70. Edmonson W. Т. Nutrients and phytoplankton in lake Washington, proc. Symp., 1971, p. 172-188

71. Чесноков В.А. О системе питания растений в гидропонике. // Вопросы корневого питания растений. JI. - 1986. — с. 6 -24.

72. Синельников В.Е. Механизм самоочищения водоемов. М.: Стройиздат, 1980 г. - 111 с.

73. Бондаренко В.В., Гмызина Н.Б. Естественно-биологические методы очистки сточных вод в биоинженерных системах // Материалы IV Международной научно-практической конференции. Пенза, 2002. -с. 11-13.

74. Эйнор JI.O. Ботаническая площадка биоинженерное сооружение для доочистки сточных вод // Водные ресурсы. - 1990, - № 4. - с. 140-161.

75. Магмедов В.Г. Эффективность инфильтрационного биоплато как водоохранного сооружения многоцелевого назначения // Водные ресурсы. -1986,-№6. -с. 93- 100.

76. Смирнова Н.Н. Эколого-физиологические особенности корневой системы прибрежно-водных растений // Гидробиологический журнал. 1980. -Т. 26, №3.-с. 50-61.

77. Либберт Э. Физиология растений. М.: Мир. - 1976. - с. 257 -258

78. Практикум по агрохимии / Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Агропромиздат, 1987. 512 с.

79. Работнов Т.А. Экология луговых трав. М., 1985, 176 с.

80. Шахов А.А. Вопросы фитоэнергетики и водного режима растений в связи с обменом веществ и продуктивностью. — М. — 1965. с. 91 — 102.

81. Eloi Ch. La biotechnologie pratique // ind. et Sci. 1989. - 65/ - № 3 -4.-18-21

82. Бабаев И.С. Безреагентные методы очистки высокомутных вод — М.: Стройиздат 1978. - с. 82

83. Асонов A.M., Ильясов О.Р., Кирина А.А. Эффективность использования природных сорбентов для глубокой доочистки сточных вод от ионов тяжелых металлов Екатеринбург: УрГУПС - 2003. - с. 17-28

84. Асонов A.M., Ильясов О.Р. Очистка поверхностных сточных вод на ботанических площадках // Материалы регион, молод, науч. конф. «Актуальные проблемы лесоведения». Екатреинбург 1996. — с. 12-14

85. Асонов A.M., Ильясов О.Р. К вопросу использования природных ионообменных минералов в качестве субстрата аккумуляционного фитофильтра // Материалы V Международного конгресса «Вода: экология и технология. Экватэк 2002» - Москва - 2002. — с. 413—415

86. Винберг Г.Г. Остапеня П.В. и др. Биологические пруды в практике очистки сточных вод. — Минск: Беларусь 1968. - 231 с.

87. Патент на изобретение №2149836. Фитофильтр для очистки сточных вод. Бюл. № 15. Публ. 21,10,1998.

88. Пептинов Н.С. Взаимосвязь водного режима и некоторых физиологических процессов растений в связи с их продуктивностью в условиях различного водоснабжения // Водный режим растений в связи с обменом веществ и продуктивностью. — М.: — 1963. — с. 3 — 22.

89. Минеева В.Г. Практикум по агрохимии М.: изд-во МГУ, 1983.37 с.

90. Фитофильтр для очистки сточных вод: Патент на изобретение № 2149836. Бюл. № 15. Публ. 21.10.1998.

91. Устройство для очистки воды в каналах и водотоках: Авторское свидетельство СССР. № (11)1675226. - Бюл. № 33. - Публ. 07.09.91

92. Семенова Т.А., Терехова В.А. использование микроскопических грибов для биологической очистки сточных вод: Матер. 1-й гор. научн.-практ.- конф.-ярмарки. Тольятти - 1994. - с. 65 - 67.

93. Магмедов В.Г. Основные типы водоохранных сооружений, использующих очистные свойства сообществ макрофитов // Водные ресурсы. 1988,-№2.-с. 150- 155.

94. Бондаренко В.В., Попов А.Н., Опыт эксплуатации ботанических площадок как системы доочистки сточных вод // Материалы международного симпозиума «Чистая вода России — 97». Екатеринбург, 1997. с. 111.

95. Ю1.Беновицкий Э.Л., Львов В.А., Факторович И.Ю. Моделирование извлечения органических веществ береговым биоплато канала // Водные ресурсы. 1992, - № 6. - с. 88-93.

96. Бондаренко В.В., Бердышева Г.В., Асонов A.M. Освещенность и урожайность культур на гидропонике. // Кормовые культуры. 1988. - №1 -с. 42 - 43

97. ЮЗ.Кроткевич П.Г. Роль ростений в охране водоемов. Изд-во «Знание» М.: 1982.-65 с.

98. Заика В.Е. Сравнительная продуктивность гидробионтов — Киев -1983.-с. 32-35

99. Величко И.М. Экологическая физиология зеленых нитчатых водорослей. — Киев: Науковка думка 1982. — 196 с.

100. Алексанян Д.С. Карапетян С.А. Концентрация питательного раствора и водный режим растений в условиях гидропоники II Сообщения АН Арм. ССР. Ереван. - 1980. № 20. - с. 52 - 57

101. Амиров P.O., Исмаилов А.Р. Выбросы промышленных предприятий городов Баку и Сумгаита и их влияние на зеленые насаждения // Охрана природы на Урале. — 1966. № 5 - с. 37 — 38.

102. Бабакаян М.А. Синтез каротина в зеленной массе, выращиваемой в гидропонической вегитационной камере с искусственным климатом // Сообщения АН Арм. СССР. Ереван. 1965. №6. - с. 107

103. Биоциноз в природе и промышленных условиях // Науч. труды Инта биохимии и физиологии микроорганизмов / АН СССР. Пущине 1987. -116 с.

104. Губанов JI.H., Федоровский Д.Н., Бояркин Д.В. Обезвреживание осадков городских сточных вод с использованием бобовых культур. // Вода и экология. 2003. № 4, 55 58 с.

105. Бикбулатов И.Х. Шарипов А.К. Хранилище — реактор для избыточного активного ила, сырых осадков и шламов. // Инженерная экология. 2000. №5. с. 47 - 52

106. Долгов B.C. Гигиена уборки и утилизации навоза. М.: Россельхозиздат, 1984. — 175 с.

107. Кириллов М.В., Асонов A.M. К вопросу утилизации осадков станции аэрации городской канализации // Безопасность как фактор устойчивого развития региона. Сб. докл. II научно-практической конференции. Ижевск; РГОТУПС, 2007. - с. 36

108. Кириллов М.В., Асонов A.M. Утилизация избыточного активного ила // Система управления экологической безопасностью. Международная заочная научно-практическая конференция «СУЭБ-2007». — Екатеринбург; УГТУ-УПИ, 2007 cl 13 - 116.

109. Кириллов М.В., Асонов A.M. Проблема утилизации активных илов // Чистая вода России 2007. IX Международный симпозиум и выстовка. Екатеринбург.

110. Кириллов М.В. Асоиов A.M. Обезвреживание избыточных активных илов с помощью высшей водно-воздушной растительности. ДВГУПС. Хабаровск. 2008г. с 123 - 127

111. Кириллов М.В. Асонов A.M. Перспективы использования опоки для десорбции ионов тяжелых металлов. // X Международный симпозиум «Чистая вода России» Екатеринбург 2008г. — с. 513 — 517

112. Асонов A.M., Кириллов М.В. Десорбция ионов тяжелых металлов из активного ила с помощью природного материала опоки. // Научно-техническая конференция, посвященная 130-летию Свердловской ж.д. — Екатеринбург. 2008 г

113. Егоров М.Е., Забелин В.А., Сорокин С.И. и др. Адсорбционно-структурные свойства осадочных пород Саратовского Поволжья // Физико-химические исследования и структура природных сорбентов. Саратов: Изд-во сарат. пед. ин-та. - 1971. - с. 20 - 29

114. Никашина В.А. Тюрина В.А., Сенявин М.М. Очистка питьевой воды от некоторых нормируемых тяжелых металлов природными и синтетическими цеолитами // Повышение качества питьевой воды. М.: Об-во «знание» РСФСР, 1977. - с. 91 - 96.

115. Тарасевич Ю. И. Природные сорбенты в процессах очистки воды. Киев: Hay ковка думка. - 1981. - 205 с.

116. Челищев Н.Ф., Беренштейн Б.Г., Смола В.И. Использование природных цеолитов для извлечения кислых газов, редких и цветных металлов из промышленных отходов / ВИЭМС. — М. 1977. - 53 с.

117. Аюкаев Р.И., Мельцер В.З. Производство и применение фильтрующих материалов для очистки воды // Справ, пособие. Л.: Стройиздат, 1985.- 120 с.

118. Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита М.: Мир. - 1976. - 784 с.