Тема: Получение органоминерального удобрения на основе осадка сточных вод

Актуальность и научная значимость настоящего исследования
В последнее время проблема образования большого количества осадков сточных вод на очистных сооружениях промышленных и химических предприятиях как никогда актуальна. По данным, в России, ежегодно образуется до 2,5 млрд. тонн осадков сточных вод с влажностью 95-97% или порядка 110-140 млн. тонн по сухому веществу. Уровень их вторичного использования оценивается всего в 1,2-1,7%.
Как правило, осадки сточных вод размещают на иловых картах, что влечет за собой отчуждение большого количества территорий. В городе Тольятти иловые карты занимают по площади порядка 130 га. Поэтому необходимо подобрать оптимальный метод вторичного использования осадка сточных вод для снижения илового осадка и его объёмов, сокращая площади земель, отводимых под строительство иловых карт и экологическую нагрузку.
Осадок сточных вод имеют в своем составе необходимые для роста и развития растений биогенные элементы и органические соединения, такие как общий фосфор, азот и калий. По этой причине осадок сточных вод представляет большой интерес в сфере агротехнике в роли органоминерального удобрения и средства для улучшения структуры почвы. При внесении осадка сточных вод понижается кислотность почвы, повышается содержание азота, фосфора, калия и гумусовых веществ. На кислые почвы, особенно благоприятно влияют осадки сточных вод после обработки известью.
Объект исследования: технология получения органоминерального удобрения на основе осадка сточных вод.
Предмет исследования: осадок сточных вод с очистных сооружений с промышленных предприятий.
Цель: повышение эффективности использования осадка сточных вод в качестве компонента органоминерального удобрения.
Гипотеза исследования состоит в предположении возможности использования осадков сточных вод, образующихся на очистных сооружениях промышленных предприятий в качестве компонента органоминерального удобрения.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• провести качественный анализ осадков сточных вод на соответствие агрохимическим показателям, согласно требованиям, предъявленным к удобрениям на основе осадков сточных вод (ГОСТ Р 54651­2011);
• провести дополнительную обработку осадка сточных вод методом пиролиза для повышения эффективности органоминерального удобрения;
• провести анализ возможной рецептуры и технологии получения органоминерального удобрения из осадка сточных вод промышленных предприятий;
• подобрать оптимальный компонентный состав
органоминерального удобрения для разного вида почв (городской, сельскохозяйственной, промышленной);
• рассчитать экономическую эффективность предлагаемого решения и подобрать необходимое оборудование для его реализации;
• рассчитать углеродный след, образующихся в результате размещения осадка сточных вод на иловых картах.
Методы исследования: анализ литературных и патентных источников, ГОСТы, ПНДФы и СанПиНы, аналитические исследования, расчеты технологических процессов и оборудования.
...
Купить

В результате исследований в рамках магистерской диссертации выполнено:
• изучена патентная и научно-исследовательская литература для подбора эффективного решения вторичного использования осадка сточных вод, который размещается на иловых картах и наносит существенный вред окружающей среде. В результате патентное решение N RU 2 514 221 C1 было взято за основу научной работы, так как использование осадка сточных вод в качестве компонента органоминерального удобрения на сегодняшний день одно из наиболее оптимальных решений с точки зрения рационального вторичного использования природных ресурсов;
• в лабораториях Тольяттинского государственного университета на кафедре «Химическая технология и ресурсосбережение» были выполнены исследования качественного состава осадка сточных вод двух образцов с промышленных предприятий на соответствие требованиям ГОСТ Р 54651­2011 «Удобрения органические на основе осадков сточных вод» для подтверждения возможности дальнейшего использования его в качестве компонента органоминерального удобрения. В результате лабораторных исследований имеющие образцы осадка сточных вод соответствуют требованиям ГОСТа и могут быть использованы в качестве компонента органоминерального удобрения, имеются небольшие отклонения по таким показателям как органическое вещество (требуемое значение = не менее 30, фактическое=18,5), общий фосфор (требуемое значение = не менее 0,7, фактическое=0,56). Данные показатели будут стабилизированы при помощи подбора оптимальной рецептуры удобрения;
• для повышения эффективности предлагаемой рецептуры органоминерального удобрения, осадок сточных вод подвергли дополнительной обработки на установки пиролиза для снижения активности подвижных форм тяжелых металлов. Посредством литературного обзора и изучения патентных решений была подобрана оптимальная температура пиролиза (500°С и 600°С);
• после процесса пиролиза полученный на выходе биоуголь подвергся дополнительным исследования агрохимических показателей на соответствие требованиям ГОСТ Р 54651- 2011 «Удобрения органические на основе осадков сточных вод» для возможности дальнейшего использования в качестве компонента органоминерального удобрения. В результате экспериментальных данных полученный биоуголь соответствует требованиям ГОСТа и может быть использован в качестве компонента органоминерального удобрения, но имеется ряд нестабильных показателей, которые будут учтены при подборе оптимальной рецептуры. Это показатели: органическое вещество (требуемое значение = не менее 30, фактическое=0,013), общий фосфор (требуемое значение= не менее 0,7, фактическое=0,06).
• для подтверждения эффективности предлагаемой технологии был рассчитан материальный баланс процесса пиролиза при 500°С и при 600°С;
• в лаборатории Тольяттинского государственного университета были проведены лабораторные исследования качественных показателей почв разного назначения (городские, промышленные и сельскохозяйственные) для подбора оптимального компонентного состава органоминерального удобрения. В результате лабораторных исследований наиболее лучшим качественным составом обладают почвы сельскохозяйственного назначения, а у почв городского и промышленного назначения имеется ряд отклонений по органическому веществу и нехватке минеральных элементов;
...
Купить