Обзор методов очистки сточных вод для их применения в орошении сельскохозяйственных культур

ОБЗОР МЕТОДОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ДЛЯ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В ОРОШЕНИИ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Екатерина Камышникова

аспирант кафедры Водоснабжения, водоотведения и санитарной техники Академия строительства и архитектуры ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского», Республика Крым, г. Симферополь, ул. Киевская, 181

Аннотация. При рекуперации стоков часто сталкиваются с необходимостью хранения. Содержащиеся в такой воде биогенные элементы приводят к ухудшению качества за счет протекающих в ней процессов эвтрофикации. В статье рассматриваются основные методы очистки сточных вод, которые могут быть применены для удаления биогенных элементов, в частности - биологические системы с нитрификацией, денитрификацией, деаммонизацией и дегазацией иловой смеси, биоплато, физико-химические методы, представленные реагентными, сорбционными и мембранными методами, а также физические и химические методы выделения струвита из сточных вод.

Ключевые слова: Биогенные элементы, биологическая очистка, физико-химическая очистка, аммонийный азот, фосфаты

Введение

Проблемы рационализации водопользования, а также очистки природных и сточных вод появились задолго до того, как в Х1Х-м веке были построены первые в Европе очистные сооружения водопровода (Лондон) и канализации (Дижон) [1].

Одним из самых очевидных путей создания наиболее грамотной системы водопользования является уменьшение итоговых объемов сточных вод, сбрасываемых в поверхностные источники, при помощи систем повторного использования стоков.

Еще в ранних отечественных документах, содержащих нормативы качества поверхностных вод ([2], [3], и др.), рекомендуется рекуперация сточных вод:

«Запрещается сбрасывать в водные объекты сточные воды: а) которые могут быть устранены путем рациональной технологии, максимального использования в системах оборотного и повторного водоснабжения; или устройства бессточных производств», [2].

Системы повторного использования стоков давно разрабатываются и используются в промышленности для обработки образующихся в процессе производства специфических стоков, а в отдельных случаях - и для получения питьевой воды из сточной. Но повторное применение хозяйственно-бытовых стоков в циклических схемах водопользования мало распространено. Одна из основных причин такой ситуации в человеческой психологии. На данном этапе развития общества оборотное питьевое водоснабжение на основе очищенных стоков без предварительного разбавления едва ли может применяться в широких масштабах.

Бытовые стоки, а также осадки, образующиеся при их обработке, нашли свое использование в сельском хозяйстве - в основном в растениеводстве, для орошения и удобрения культур. Так, в США в зависимости от региона 15...47% стоков используется для орошения, в Японии этот показатель составляет 13%. Менее 2% стоков используется в Польше и Венгрии. Значительное количество сточных вод повторно

используют Израиль (65%) и Тунис (75%). В Европе очищенная сточная вода в основном используется для технических нужд, однако средний показатель использования стоков для орошения по южноевропейским странам доходит до 44% [4].

Ввиду содержания в стоках азота и фосфора, они являются ценным и экономичным сырьем для получения удобрений. Осадки сточных вод имеют агрономическую ценность по азоту в полтора раза, а по фосфору - в два-три раза выше, чем навоз. Приведенные в [5] исследования показывают, что удобренная осадком капуста имеет урожайность на 39% выше, чем та, что не получала удобрения. В случае же дополнительного внесения калийных удобрений, получен урожай, на 60% превышающий урожай контрольной капусты, и на 13% - капусты, получавшей подкормку минеральными

удобрениями.

Применение сточных вод в сельском хозяйстве это перспективное и разумное решение проблемы рационального использования водных ресурсов. Статья рассматривает основные способы предварительной подготовки сточных вод для их применения в орошении.

Постановка проблемы и задач исследования

Содержащиеся в сточных водах биогенные элементы могут быть использованы как в растворенном состоянии - в составе стоков, так и в виде выделенного осадка. Во втором случае вода используется для орошения, а осадок - в качестве удобрения для растений. Рассмотрим рациональность этих схем.

Применение биогенных элементов в составе сточных вод не требует особых технологий. В стоках, прошедших городскую канализационную очистную станцию (КОС), содержание загрязнителей мало, и достаточно произвести обеззараживание любым экологически безопасным способом.

Если представить в виде диаграммы данные об оптимальных концентрациях питательных веществ в сточной воде, используемой для орошения (Рис.1., составленный по данным [6]), и

сравнить эти значения с концентрациями веществ в бытовых сточных водах [7], можно заметить, что содержание фосфора и азота не достаточно для полного снабжения растений биогенными элементами.

С(в-ва), мг/л 200 СП

1 Фосфаты 100 75 75 75

r-i Азот  аммония 201,9 161,5 121,2 121,2

Рис.1. Требования к химическому составу сточных вод, используемых в орошении: I -дерново-подзолистых почв; II -серых лесных почв; III -черноземов; IV - для каштановых [6]; 1 -содержание азота аммонийного в сточной воде без очистки; 2 - содержание фосфатов в сточной воде без очистки [7].

Показанные на рисунке концентрации аммонийного азота и фосфора (1 и 2 соответственно) даны для воды, которая не была очищена. Реальные концентрации в сточных водах, сбрасываемых после КОС, еще ниже.

Так, согласно данным работы [8], на 50-65% отечественных очистных станциях в результате очистки происходит удаление аммонийного азота до концентраций менее 2 мг/л. На 15-27% происходит частичная нитрификация, на 5-15% качество очистки воды по данному загрязнителю неудовлетворительно. При удалении фосфора на 1928% станций достигаются концентрации менее 1 мг/л, на 40% станций- более 2 мг/л.

В случае использования воды с низкими концентрациями требуется дополнительное внесение не только калийных, но также азотных и фосфорных удобрений. Сточная вода не может использоваться в качестве единственного источника питательных веществ для сельхозкультур.

Кроме того, при сельхозиспользовании воды наблюдается существенная неравномерность -как суточная, так и сезонная, связанная с периодом вегетации культур. Это вызывает необходимость усреднения расхода.

Применяется хранение сточных вод в искусственных или естественных резервуарах-накопителях, а также подпитка сточной водой подземных водоносных горизонтов с последующим использованием для различных нужд [4].

При хранении очищенных сточных вод из-за содержания биогенных элементов может возникнуть явление эвтрофикации, что приведет к ухудшению качества воды и сделает дальнейшую ее обработку более сложной. Следовательно, несмотря на необходимость дополнительных затрат, связанных с очисткой, более рациональной является схема водопользования, предусматривающая

отдельное использование биогенных элементов. При этом желательно, чтобы удаленный из воды осадок можно было обработать для получения удобрения. Существует множество способов такой переработки - как с применением пиролиза по методу [9], так и более консервативных - путем компостирования, как, например, в изобретении [10].

Для обеспечения безопасности осадка при обработке стоков в него должно попадать минимальное количество примесей, которые могут оказать негативное влияние на удобряемые культуры.

Анализ методов

Биогенные элементы из сточных вод удаляют биологическими, физико-химическими и комбинированными методами.

Биологические методы

С систем биологической очистки начиналась история очистки стоков. Изначально для очистки сточных вод использовалась биологическая очистка на полях орошения, затем по тому же принципу были созданы биофильтры. Еще в 1879-м году были проведены первые отечественные исследования на предмет потенциального использования почвенной очистки стоков [11]. В 1914 г. очистные сооружения начали очищать сточную воду, используя активный ил, [12].

Эта группа методов также является наиболее безопасной с природоохранной точки зрения.

Системы биологической очистки во главе с аэротенками или биофильтрами позволяют снизить концентрацию биогенных элементов на 30%. В тех случаях, когда применяются специальные системы с анаэробными и аноксидными зонами, а также нитри- и денитрификацией, эффект очистки может доходить до 95-98%. Образующиеся при этом осадки после стабилизации могут служить в качестве удобрения.

Для создания биологических систем, способных в достаточной степени удалить биогенные элементы, комбинируют различные режимы работы сооружений. Варианты схем, предназначенных для интенсивной дефосфотации и удаления соединений азота, рассмотрены ниже.

Двухступенчатая денитрификация с механическим перемешиванием и внутренней циркуляцией. Примером превращения стандартных аэротенков в систему биологического удаления соединений азота и фосфора может служить реконструированная станция очистки г.Набережные Челны [13].

Биологические очистные сооружения, изначально представленные аэротенками с фактической производительностью 165 м3/сут, в ходе двух реконструкций были переоборудованы в аэротенки со ступенчатой денитрификацией, механическим перемешиванием и внутренней циркуляцией (рис. 2 [13]).

itiHilHÉHIII

w w ш w ww www WW v v v v ***** ***** *****

ИМ f ¥ ¥ * Щ ff I I I Т

Ц I I ** II»«

ТТТТТТШ!

HWW

¡í><

Загрязнитель Концентрация, мг/л Э, %

С ^еп C C ^ex.rec

Аммонийный азот 21 0,3.0,6 0,33 98,4

Фосфор 2,3 0,2.2,5 1,5 34,8

примерно в три раза ниже, чем для аэротенков. Также немаловажен тот факт, что на биоплато нет необходимости в утилизации осадков [14].

Существует несколько видов биоплато, различающихся конструктивными параметрами. Классификация различных ФОС показана на схеме рис.3 (схема составлена по материалам [14]). 1.

По типу движения воды

С подповерхностным потоком

Со свободной водной поверхностью

потоком

. С вертикальньим потоком

Рис. 2. Схема работы аэротенков после реконструкции: 1 - подача стоков; 2 - подача ила; 3 -анаэробная зона; 4 - аноксидная зона; 5 - аэраторы; 6 - зона аэрации; 7 - рецикл иловой смеси; 8 -воздух; 9 -выход иловой смеси [13].

Эффект очистки по аммонийному азоту составляет 98,4%, по фосфору 34,8%. Концентрации загрязнений в сточной воде сведены в таблицу 1.

Таблица 1.

Параметры сточных вод [13]

По типу загрузки

Почвенные

Торфяные

По способу аэрации

1 С искустоенной аэрацией

Без некуственной

Но типу растительного сообщества

Моно- или поликультурное

Плавающее или закрепленное

Местное или привозное

Биоплато. Все большее распространение получают так называемые фито-очистные сооружения (ФОС) по типу биоплато. Эти сооружения представляют собой естественные или искусственные водоемы, в которых главным звеном системы очистки является водная растительность.

Эффективность ФОС связана со способностью водоемов к самоочищению за счет жизнедеятельности водных организмов. При этом происходит естественная трансформация биогенных элементов.

Биоплато экологичны, не требуют потребления реагентов для удаления биогенных элементов. На ФОС без принудительной аэрации нет дополнительного потребления электроэнергии, в случае же применения аэрации затраты на нее

Рис.3. Классификация видов ФОС [14]

Исследования показывают, что степень очистки на биоплато зависит как от качества исходной воды, так и от вида используемого растительного сообщества и плотности его высадки на поверхности сооружения. По результатам, которые были описаны в нескольких работах в области ФОС, составлена таблица 2.

В [15] данные исследований приводятся для воды, после КОС, удаление загрязнений производилось сообществом наяды мелкозубчатой. В [16] биоплато совмещены со вторичными отстойниками, и опыты проводились на сообществе наяды и валлиснерии [16]. В [17] вода перед биоплато прошла механическую обработку, растительное сообщество ФОС на 45... 60% (оптимально 50) представлено элодеей канадской, на 30.35% (35) камышом озерным, и на 12.15% (15) рогозом узколистным. Данные [14] приведены для биоплато с подповерхностным потоком и искусственной аэрацией..

Таблица 2.

Параметр Поглощение загрязнителя растительным сообществом ФОС, г/кгсут (%) при использовании:

Наяда [15] Наяда [16] Валлиснерия [16] [17] [14]

N общий 2,4

в т.ч.: NH4 *

Фосфор 0,5

источник не приводит данные

В целом данные исследований показывают, что степень очистки на биоплато сильно зависит от скорости стоков, проходящих сквозь растительное сообщество, концентрации биогенных элементов в них, а также от времени года - в [17] указывается, что степень очистки по азоту аммонийному в вегетационный период достигает 80%, а в холодное время года падает до 56%.

Технология М-Дефанокс. Технология, представленная в работе [18], включает очистку в анаэробных, аэробных и аноксидных условиях. В нитрификаторах применяется плавающая загрузка, занимающая 50% объема сооружений [19].

Для обеспечения достаточной степени биологической очистки требуется отношение БПК5:М-ЫН4 > 20:1, и отношение БПК5:Робщ > 5:1 [21]. На реальных сооружениях такие параметры стока выдерживаются не всегда. Технология М-Дефанокс проверена в условиях очистки слабоконцентрированного стока.

На рис.4 - схема полупромышленной ус-тановкиМ-Дефанокс [19].

Т.

| байпасный I активный иЛ

"и

-и-ГИ

возвратный I I активный ил~| Г~

, I

ИЗбиГОчнЫЙ активны» ил

В силу аноксидных условий очистки происходит экономия 13...17% воздуха на аэрацию

[18]. Плавающая загрузка способствует уменьшению объема удаляемого из системы ила в два раза

[19].

Дегазация. Улучшить работу классических сооружений биологической очистки может разработанный в 2005 году метод вакуумной дегазации [20], [21]. Схема и внешний вид установки показаны на рис.5.

а)

_{[^Вакуумный

'фаза 2

I

Фаза 3

I бар

Рис.4 Схема установки М-Дефанокс1 -селектор; 2 - отстойник; 3 -нитрификатор; 4 -денитрификатор; 5 - отстойник ила; 6 - шнек-насос байпасного ила; 7 - шнек-насос возвратного ила; 8 -усреднитель; 9 - насос исходной воды; 10 - насос подачи стоков на установку [19].

При низких концентрациях азота и фосфора установка удаляет из воды до 99% аммонийного азота и 85.86% фосфора. При начальном содержании 28 мг/л азота аммонийного и 3,2 мг/л фосфора, на выходе получены концентрации 0,15 и 0,25 мг/л соответственно. При высокой нагрузке по аммонийному азоту (175 мг/л) эффект очистки составил 95% [19].

Таблица 3.

Рис.5. Установка дегазации: а) Принцип работы вакуумной колонны-дегазатора [20]; б) Фото установки дегазации, работающей в г. Ченстохова, Польша, [21].

В сточной воде после биологической очистки концентрация азота близка к уровню насыщения (при 20оС растворимость азота в воде 23,3 г/м3 [22]), что мешает растворению азота, выделяющегося в слое осадка в отстойниках ила.

Это приводит к образованию пузырьков газа и флотированию иловой смеси. Применение технологии дегазации помогает улучшить процесс осаждения хлопков активного ила за счет удаления микропузырьков азота.

Дегазация способствует интенсификации биологического процесса удаления азота и фосфора.

В настоящий момент дегазация смеси вода-ил использована на сорока станциях по всему миру, в том числе в Польше, Китае, Эстонии и Канаде [23]. Технология защищена патентами в нескольких странах.

В таблице 3 приведены данные о концентрациях азота в сточной воде на станции Цинхе, Пекин [18], где применялась рассматриваемая установка

Параметр На входе, [20] На выходе [20]

Факт. По факту, до и после внедрения дегазации

и <и 01.06- £ <и до внедр., 01.06-06.07 после внедр., 02.08 - 03.08

о С 06.07 £ Блок 1 Блок 2 Линия Блока 2 без Линия Блока 2

1—1 дегазации с дегазацией

Расход, тыс.м3/сут 400 437 400 236,9 200,1 90 120

Жз - N 25 48 1,5 11,4 6,6 1,8 0,9

Общий фосфор 8 6,6 1 0,38 0,54 * *

* источник не приводит данные Таким образом, все методы биологической очистки являются экологичными и позволяют добиться глубокого извлечения биогенных эле-

ментов. Однако, такие сооружения также имеют ряд недостатков.

Недостатки биологических систем.

1. Из биологических систем самой высокой степени очистки позволяют добиться биоплато, но такие сооружения работают неравномерно в течение года, что связано с особенностями жизнедеятельности растительного сообщества при разных температурных режимах.

2. Также биоплато приводят к потере биогенных элементов и невозможности их применения. Упомянутые недостатки не свойственны емкостным биологическим системам типа аэро-тенков.

3. Для строительства биологических сооружений зачастую необходимы большие территории, особенно в тех случаях, когда применяются системы фитоочистки.

4. При использовании систем с очисткой активным илом есть необходимость поддержания оптимального возраста активного ила, что подтверждено при пусконаладке аэротенков на КОС г.Набережные челны [13]. Согласно [24], такой возраст ила составляет 6.11 суток.

5. Согласно исследованию [25] а также [13], в отстойниках активного ила происходит вторичное загрязнение сточных вод соединениями азота и фосфора, равное по аммонийному азоту до 1,1 мг/л, по фосфору - до 0,16 мг/л. Для предотвращения этого явления требуется введение фосфоросаждающих реагентов [24].

Физико-химические методы

Физико-химическая очистка от биогенных элементов включает спектр методов, которые подразделяются на реагентные, мембранные и сорбционные.

Реагентное осаждение. С этой группы методов в XIX веке начиналась история физико-химической очистки. Впервые способ реагентной

очистки с применением коагулянтов использовали в Лондоне, но методика не прижилась из-за недостаточной проработанности. Возвращение к реагентным методам произошло в 30-х гг ХХ века, с созданием станции в г.Роузмаунт, США [26].

Физико-химическая очистка от фосфатов с использованием реагентов широко распространена. Для удаления содержащихся в сточной воде отрицательных частиц фосфатов, чаще всего применяют реагенты, содержащие соединения железа (II и III), и алюминия. Соли кальция, цинка, магния имеют те же свойства, но дефосфотаторы на их основе используют реже.

Результаты исследований [27], [28]. показывают, что реагентное осаждение фосфатов позволяет эффективно удалять оные. Но при необходимости использования в сельском хозяйстве очищенных сточных вод и осадков, нужно учитывать влияние входящих в их состав металлов на качество выращиваемых на них культур.

После обработки реагентами на основе железа и алюминия, в воде и осадке содержатся ионы металлов. Нормы [27] и [28] не лимитируют их концентрации в почве, но при содержании в поливной воде более 1 мг/л алюминия ухудшается усвояемость культурами таких элементов, как фосфор, азот и железо. Также происходит угнетение роста корней [29]. Железо, являясь необходимым для роста растений элементом, может навредить при избыточном его содержании в почве [30].

В таблице 4 приводится сравнение эффективности применения различных видов реагентов для удаления фосфатов по данным исследований [27], [28]. В таблице МСВ - модельная сточная вода, ГСВ - городская сточная вода, БОВ -вода после биологической очистки, СВ - сточная вода без предварительной очистки.

Таблица 4.

Реагент Вид стока Доза реагента, мг/л Се№ мг/л: СЕХ, мг/л: Эффект очистки, %

Фосфаты N- nh4 Фосфаты n-nh4 Фосфаты n-nh4

Äl2(SÜ4)3, [27] МСВ 5 0,85-1 * 0,065 * 94 *

ГСВ 100 13,5 * 0,45 * 97 *

NaAlÜ2, [27] МСВ 5 0,85-1 * 0,05 * 95 *

ОХА, [27] МСВ 5 0,85-1 * 0,007 * 99 *

FeCl3, [27] ГСВ 100 13,5 * 0,2 * 98,5 *

Аква-аурат™30, [28] СВ 21 0,19 7,43 <0,016 3,2 >92 57

БОВ 7 0,26 1,27 <0,016 0,3.0,6 >94 53.76

Алюмо -железный коагулянт (АЖК), [28] СВ 21 0,19 7,43 <0,016 3,7 >92 51

БОВ 10 0,26 1,27 <0,016 0,2.0,5 >94 61.84

источник не приводит данные

При высокой дозе коагулянта и высокой начальной концентрации фосфатов сульфат алюминия показал лучшую степень очистки, чем при низких дозе и концентрации (МСВ) [27]. С учетом одинаковой дозы реагента при обработке модельной воды наиболее высокую степень очистки по фосфатам показал оксихлорид алюминия - 99%. На городской воде более высокий эффект очистки получен при использовании хлорида железа - 98,5%, чем при использовании сульфата алюминия - 97% [27]. В [28] установлено, что эффективность очистки биологически обработанной воды от фосфатов и аммонийного азота коагулянтами Аква-Аурат™30 и АЖК выше, чем в случае применения упомянутых коагулянтов на сырой сточной воде.

Кроме основного действующего вещества, коагулянты содержат ряд примесей, в числе которых тяжелые металлы.

Известно, что тяжелые металлы способны накапливаться в организме растений. Как показывает [33], концентрации различных металлов в почве по-разному влияют на итоговый урожай картофеля и содержание металла в клубнях (см. Таблица 5, [33]).

В таблице 5 Спочв - концентрация металла в почве, мг/кг; А - прибавка урожая при Спочв, т/га; В - возрастание концентрации металла в клубнях, раз; Слим - концентрации металла в почве, при которых картофель пригоден для продовольственных целей.

Таблица 5.

Влияние концентрации металлов на урожай

по типу Аква-аурат 30);, Р1Х-111 - хлорное железо

40%

Таблица 6.

Содержание примесей в некоторых коагулянтах

Металл Содержание в составе коагулянта, %

Г, [34] АА30, [35] Р1Х-111, [36]

Свинец 0,003 0,005 <0,5

Кадмий 0,0006 0,005 <0,01.0,03

В таблице 7 показаны данные материала [37], касающиеся нормирования содержания металлов в осадках, применяемых для изготовления компоста. Приводятся значения как норматива, так и срединной величины концентрации металлов в сточных водах 12-ти предприятий. Также показаны ориентировочно-допустимые концентрации

металлов в почве согласно [30].

В таблице 7 ПЗСВ - Предельные значения срединной величины, мг/кг сухого вещества, [37], SSO - Норматив на осадок сточных вод (Sewage Sludge Ordinance), мг/кг сухого вещества, [37], ОДК - ориентировочно допустимая концентрация тяжелого метала в почве, [30].

Таблица 7.

Предельные значения концентраций тяжелых металлов

картофеля

Металл С ^почв? мг/кг [31] А, т/га [31] В, раз [31] С ^лим мг/кг [31]

Свинец 50 5,2 1,2. 1,5 50. 100

Цинк 150 4,1 1,6. 4,6 75. 150

Кадмий 1 Положительный эффект 1,9. 7,4 до 10

10 Отрицательный эффект

При концентрациях выше указанных в таблице 5, картофель пригоден только для кормовых целей.

Содержание упомянутых элементов в составе коагулянтов не велико, но примеси стоит учитывать при расчете дозы внесения осадков в почву. Процентное содержание металлов в некоторых реагентах показано в таблице 6.

Обозначения, принятые в таблице 6: АА30 -Аква-аурат™30 (полиоксихлорид алюминия 30%); Г - коагулянт Гранкол (полиоксихлорид алюминия 30%

Металл ПЗСВ, мг/кг SSO, мг/кг ОДК, мг/кг

Pb 300 900 32*, 65**, 130***

Cd 3 10 0,5*, 1**, 2***

Ni 50 200 20*, 40**, 80***

Zn 1250 2500 (2000*) 55*,110**,220***

* для песчаных и супесчаных почв;

** для кислых суглинистых и глинистых с величиной рН<5;

*** для нейтральных и близких к нейтральным суглинистых и глинистых с величиной рН>5.

Комбинирование отдувки аммиака с реагентным осаждением фосфора. В случае использования извести в качестве реагента для удаления фосфора, возможно применение метода от-дувки аммиака. При этом вода после дефосфотации направляется на распыление на охладительные башни, где через струи воды пропускают воздух [38]. Схема, включающая башенную отдувку аммиака, показана на рис.6. [38].

Также известен метод барботажной отдувки аммиака. Такой способ обработки в частности использован в изобретении [39]. Вода, подаваемая на 8.10-ти минутное барботирование, должна иметь рН 11.11,5 и температуру 80-90оС. Удаление выделяющегося газа происходит под разряжением 0,06-0,05 МПа.

Рис.6. Схема отдувки аммиака. 1 - сточная вода; 2 - известь; 3 - смеситель; 4 - первичный отстойник; 5 -первичный осадок; 6 - рекарбониза-торы; 7 -осадок; 8 - башни воздушной отдувки; 9 -аммиак; 10 - усреднитель; 11 - фильтры; 12 - промывная вода; 13 - емкость-окислитель; 14 -газообразный азот; 15 - хлор; 16 - угольные адсорберы; 17 - регенерация угля; 18 -чистая вода [38].

Метод отдувки является относительно недорогим, но в процессе эксплуатации подобных установок появляется необходимость борьбы с отложениями углекислого кальция и обледенением на поверхностях загрузки. Также в процессе образуются осадки, неприменимые для нужд сельского хозяйства, т.е., происходит потеря биогенных элементов.

Сорбция биогенных элементов. Процессы адсорбционной очистки в отечественной практике впервые были использованы в 50-х годах прошлого века [40].

Метод распространен при обработке промышленных и бытовых сточных вод. Для очистки применяют как природные, так и искусственные сорбенты с высоким сродством к биогенным элементам.

Сорбенты искусственного происхождения бывают органическими (на основе синтетических материалов) и неорганическими.

В изобретении [41] показан метод изготовления неорганического адсорбента для селективного удаления фосфатов, полученного путем обработки солей железа.

Способ очистки, предложенный [42] также основан на использовании неорганического материала - кальцийсодержащего композиционного сорбента на основе целлюлозных волокон. Данный сорбент обладает сродством не только к фосфатам, но и ко фтору.

В исследованиях [43] проводилось изучение селективного извлечения фосфатов из растворов, моделирующих плазму крови, при помощи сорбентов, которые представляли собой полимерные носители, содержащие ионы трехвалентного железа. Показано, что эффект очистки при использовании рассматриваемых сорбентов составляет от 50% (для катионита МЫ-500) до 70% (для РМ-158). Отмечена необходимость подбора такого способа объединения полимера с железом, который позволил бы достаточно прочно удерживать металл на поверхности полимера. Авторы делают вывод, что на способность сорбента удалять фосфаты

влияет рН среды - эффект очистки снижается при изменении рН от кислого к нейтральному и щелочному. [43].

В таблице 8 показана величина поглощения фосфатов а(Р) сорбентами, которые описаны в исследованиях [41], [42], [43].

Величина сорбции для [43] указана в мМоль(Р)/г (сорбента), для [41] и [42] - в мг(Р)/мг (активного компонента).

Таблица 8.

В целом можно заметить, что кальцийсо-держащий сорбент [42] показывает большую эффективность, чем сорбенты на основе солей железа [41]. Зависимость от рН прослеживается не только для сорбентов на полимерной основе, но и для неорганических. С уменьшением рН сорб-ционная емкость композиции возрастает. Сорбирующая способность сорбентов на полимерной основе зависит от того, каким методом выполнялась промывка после регенерации в 10% растворе хлорида железа [43].

Кроме искусственных используют природные сорбенты. Они имеют относительно невысокую стоимость и дают глубокую степень очистки. Например, цеолиты способны к селективной сорбции ионов аммония [44].

Цеолиты, обладающие высокопористой структурой, имеют ценные сорбирующие свойства. Полости данных минералов содержат катионы щелочных и щелочноземельных элементов, а

Величина сорбции фосфатов

Сорбент а (Р) рН

из сульфата железа 0,2 3

(444 г, 11,3 мас.% Бе) 0,16 5,5

§ л из сульфата железа 0,19 3

ч й 3 ^ (439 г, 11,5 мас.% Бе) 0,15 5,5

К о я о « о к из нитрата железа 0,21 3

(535 г, 9,7 мас.%Бе) 0,17 5,5

а « а и « & из сульфата железа 0,21 3

(234 г, 11,4 мас.% Бе) 0,17 5,5

о 3 из сульфата железа 0,2 3

(233 г, 11,3 мас.% Бе) 0,17 5,5

Композиционный кальцийсо- 0,35 -

держащий сорбент на основе

целлюлозных волокон [42]

МЫ-500 Отмывка водой 0,29 5-6

[43] Отмывка №С1 0,14 6,65

Отмывка МаНСОз 0,23 4,76

КУ-23 [43] Отмывка водой 0,36 3

Отмывка №С1 0,08 7,16

Отмывка МаНСО3 0,16 5,26

8-957 [43] Отмывка водой 0,26 6

Отмывка №С1 0,25 6,27

8-955 [43] Отмывка водой 0,26 5

Отмывка №С1 0,21 6,30

С-100 [43] Отмывка №С1 0,10 6,17

Отмывка МаНСО3 0 2,54

РШ-158 [43] 0,034 6,9.

7,1

также молекулы воды. Особо выделяют такую разновидность цеолита, как клиноптилолит [44].

Сорбирующие способности природных цеолитов изучалось многими учеными. Разработаны сорбенты для удаления фтора, нефтепродуктов, металлов, радиоактивных частиц, в том числе рассматривалось и удаление биогенных элементов этой группой сорбентов.

Так, в работе [45] проверены сорбирующие способности цеолитов в случае их применения в качестве загрузки фильтров. Размер фракций частиц составлял 2-3мм. Цеолит был предварительно насыщен ионами кальция. Эффект очистки по фосфатам составил 22.78% в зависимости от принятой скорости фильтрации (0,7. 25 мл/час).

В исследованиях, касающихся систем физико-химической очистки периодических сбросов стоков [46] (используется на реальном объекте - для очистки сточных вод ОАО «ЕвроХим-БМУ» в г. Белореченск), в том числе произведено определение эффективности очистки сточных вод цеолитами, в качестве второй ступени фильтрации после основной очистки. Результат показан в таблице 9.

Сеп - концентрация загрязнителя (фосфатов по фосфору или аммонийного азота) в воде, поступающей для доочистки на цеолитовые фильтры, мг/л; Сех - концентрация на выходе, мг/л.

Таблица 9.

Параметры очистки сточных вод на цеолитовых фильтрах [46]

Параметр Концентрация, мг/л

С ^еп С ех

Фосфаты (по фосфору) 0,662 <0,05

Азот аммония 1,718 0,8

Перспективное направление в изучении сорбентов - природные сорбенты органического происхождения, например торф, обработанные отходы древесины и пр. Применение их позволяет бороться с таким недостатком сорбционной очистки, как потеря биогенных элементов.

В частности, есть исследование [47], касающееся получения удобрения для сельхозкультур из осадков сточных вод левобережных КОС г. Днепродзержинска. В качестве адсорбента в теплый период года (с апреля по сентябрь) использован торф с концентрацией 25 г/л, в холодный период - сульфат двухвалентного железа (доза 60 мг/л).

Технологическая схема сооружений показана на рис.8.

Возможность использования отработанного природного сорбента в качестве осадка выявлена экспериментом [47] по выращиванию пшеницы на осадках, полученных при использовании данной технологии - т.е., насыщенном фосфатами торфе, фосфате кальция и фосфате желза. Динамика роста образцов показана на рис.9 (составлен по материалам [47]).

Рис.8 [47]. Техсхема с адсорбцией на торфе. 1 - приемная камера; 2 -вакуумный дегазатор; 3 - первичный отстойник; 4 -ил; 5 -аэротенк; 6 - аэробная зона (АЭ); 7 - анаэробные зоны (АНЭ); 8 - регенератор (Р); 9 -отстойники ила; 10 - ил на регенерацию; 11 - избыточный ил; 12 - иловая камера; 13 - торфяная загрузка; 14 -добавка Бе804; 15 - выгрузка торфа, насыщенного фосфатами; 16 - осадок Ре3(Р04)2; 17 - илоуплотнитель; 18 - иловые площадки; 19 -биопруд; 20 - добавка гипохлориту кальция; 21 -осадок Са3(Р04)2; 22 - обеззараживание хлором; 23 - чистая вода.

0 7 14 21

Время эксперимента, сут

Рис.9. Влияние осадков на высоту роста пшеницы.

На рисунке 9 1 - динамика роста пшеницы на почве, удобренной насыщенным фосфатами торфом; 2 - то же, на почве, удобренной фосфатом кальция; 3 - то же, на почве, удобренной фосфатом железа; 4 -контрольный образец без удобрений.

Из анализа представленной диаграммы следует, что пшеница, удобренная обогащенным торфом, имеет интенсивность роста на 50% выше контрольного образца, и на 10% выше образцов, удобренных при помощи фосфатов железа и кальция.

Выделение струвита. Данные многих исследований показывают, что аммонийный азот и фосфаты из состава сточных вод могут быть извлечены при осаждении минерала струвита, т.е. гексогидрата магний-аммоний-фосфата. Струвит имеет вид ломких светлых кристаллов. Химическая формула вещества - (NH4)Mgp04 * 6Н2О [48].

Выделить струвит из азот- и фосфорсодержащего сырья можно химически - осаждая путем добавления соединений магния, или физически - используя электролитические методы [49].

Химическое осаждение относится к реа-гентным методам очистки, но в отличие от осаждения при помощи солей железа и алюминия позволяет использовать осадок для нужд сельского хозяйства.

То, насколько эффективным будет процесс, зависит от растворимости вещества, которая, в свою очередь, находится под влиянием рН [50]. Растворимость магний-аммоний-фосфата

уменьшается при увеличении значения рН, и достигает минимума растворимости при значении водородного показателя 9,47. При малых концентрациях биогенных элементов в сточной воде требуются более высокие значения рН, до 10-11 Эффективность процесса по аммонию составляет 95%, но под воздействием примесей (таких, как калий) может снижаться до 89%. [51]. Для осуществления седиментации струвита обычно служат оксид или гидроксид магния.

Кристаллы могут образовываться как самопроизвольно, так и вокруг центров нуклеации (твердые включения в растворе). Отрицательное влияние на процесс выпадения струвитного осадка имеет образование гидрофосфата аммония.

Фазы осаждения струвита схематически показаны на рис.10 (по данным [51]).

1.

2.

Фаза зародышеобразования

-гомогенное зародышеобразование

-гетерогенное зародышеобразование

Фаза роста кристаллов

Рис.10 Фазы седиментации струвита [51].

На первой фазе происходит объединение ионов в кристаллы, вторая длится до момента достижения равновесия в растворе [51].

Физический способ выделения струвита основан на электролизе сточной жидкости. При этом в качестве растворимого анода выступает магниевый элемент [52]. Ионы магния с анода переходят в раствор.

Процесс очистки происходит в электролитической ванне. Схема изображена на рис.11 [49].

Рис.11. Процесс электроосаждения струвита [49]

Плюсом физического метода осаждения магний-аммоний-фосфата по сравнению с химическим является отсутствие дополнительного расхода реагентов.

Эффект очистки установки по фосфору составляет 99,7%, остаточная концентрация <2 мг/л. Полученное вещество может быть использовано в качестве удобрения без дополнительной обработки [49].

Мембранные методы При рекуперации стоков чаще всего прибегают к использованию мембранных систем. В настоящий момент такие технологии применяют в США, Израиле, Японии и других странах [4].

Изучение процессов массопередачи через полупроницаемые мембраны при очистке воды берет начало в XIX веке [53]. Изучены четыре вида мембранных процессов - микро-, ультра-, нано- и гиперфильтрация.

Оценивать мембранные процессы с точки зрения степени удаления биогенных элементов проще всего при сравнении размеров пор мембран и размеров самих ионов. Диаметр фосфат-иона составляет 0,422 нм [55], а иона аммония 0,286 нм[56]. Диаметр атома воды по справочным данным составляет 0,29 нм [57].

В таблице 10 приводится сравнение размера пор различных фильтрационных элементов.

Таблица 10.

Наименование мембранного метода Размер пор [54], нм

Микро фильтрация 100 ... 1000

Ультрафильтрация 10 ... 100

Нано фильтрация 1,0 ... 10

Гиперфильтрация (обратный осмос) 0,1 ... 1,0

Из рассмотренных мембранных методов для удаления биогенных элементов может быть использована гиперфильтрация. При этом селективность мембраны будет зависеть от количественного соотношения на ее поверхности пор

разного размера. Схема сравнения размеров пор и частиц биогенных элементов показана на рис.12.

Ртах=1НМ_

поры мембран

Рнго= 0,422 НМ

Ртт-0.1НМ поры мембран

Ррм= 0,422 НМ фосфат-ион

Р„Н*= 0,286 НМ/ ион аммония

Рис.12. Схема соотношения размеров Эффективность очистки сточных вод от фосфатов и аммонийного азота с помощью систем обратного осмоса представлена, в частности, в изобретениях [58] и [59]. Установки предназначены для очистки специфического промстока. В процессе обработки, в том числе, происходит снижение концентрации биогенных элементов.

В первом случае [58] схема включала предварительную обработку, подкисление и двухступенчатую обратноосмотическую очистку.

Вторая схема отличается отсутствием стадии подкисления перед гиперфильтрационными мембранами. Параметры установок и концентрации загрязняющих веществ сведены в табл. 11.

Не смотря на высокую эффективность процесса гиперфильтрации, применение этого метода связано с рядом неудобств. Установки обратного осмоса имеют высокую себестоимость, тре-

Таблица 11.

буют большого расхода электроэнергии и наличия специально подготовленного персонала. К удорожанию процесса приводит и тот факт, что мембраны осмотических систем склонны к биообрастаниям, для борьбы с которыми нужно применение биоцидов - реагентов-ингибиторов.

Также к минусам обратного осмоса относится необходимость тщательной предочистки перед мембранами.

Диаграмма, приведенная на рис.13, показывает сравнительное процентное соотношение С/Св1 ( где С - концентрация загрязнителя, СВ1 -концентрация аналогичного загрязнителя в питьевой воде согласно СанПин [60]). При составлении диаграммы концентрация СВ1 принята за 100%.

600

- 1611 Ш - [621

687

[601

--¡\-

Рис.13. Сравнение качества воды в водоемах рыбохозяйственного (РХ) назначения [61], водопроводной воды согласно СанПин [60] и воды, подаваемой на обратноосмотическую установку [62].

Состав сточных вод в процессах мембранной очистки

Параметр Патент [58] Патент [59]

Состав установки предобработка, подкисление, обрат- предобработка, обратный осмос

ный осмос две ступени две ступени

рН перед мембраной 3,5 7-7,5

Рабочее давление, МПа 1,7.. .2,1 1,9

Концентрация, мг/л, в том числе: Фосфаты Аммонийный азот Фосфаты Аммонийный азот

Начальная, мг/л 1,6 600 620 2,6

После предочистки, мг/л * * 71 2,5

Эффект предочистки, % * * 88,55 3,85

После I ступени ОО, мг/л 1,1 5,2 * *

Эффект на I ступени, % 68,75 99,13 * *

После II ступени ОО, мг/л 0,004 0,27 0,2 0

Эффект на II ступени, % 99,64 94,81 * *

Эффект в целом по установке, % 99,75 99,96 99,97 100

* - источник не приводит данные по концентрации

Диаграмма (рис.13) показывает, что требования к качеству воды перед обратноосмоти-ческими мембранами по содержанию магния соответствуют требованиям к качеству питьевой воды, а по ряду показателей (взвешенные вещества, свободный хлор, железо, алюминий) требуемая концентрация перед гиперфильтрацией является более жесткой. При сравнении с нормами сброса в рыбохозяйственный водоем выявлено, что в целом требования к воде, входящей в установку обратного осмоса мягче требований к сбросу в водоем, за исключением взвешенных веществ.

Установки физико-химической очистки позволяют добиться высокой степени удаления аммонийного азота и фосфора, но размеры их на порядок меньше, чем биологических систем.

Недостатки физико-химических систем

1. Методы требуют энергозатрат. К наибольшим затратам приводят мембранные и электролитические технологии.

2. Реагентное осаждение и сорбция на искусственных материалах требуют значительных расходов реагентов. Мембранные методы, не смотря на безреагентную природу процесса, нуждаются в применении биоцидов.

3. Многие физико-химические методы приводят к потере биогенных элементов.

Комбинированные методы

При использовании комбинированных методов происходит воздействие на сточную воду несколькими способами одновременно. Применяется комбинирование биологической очистки с реагентным осаждением либо с нагревом избыточного ила. В качестве коагулянтов при биохимической очистке используются соли железа, кальция, алюминия. Реагенты добавляются как в аэротенки, так и во вторичные отстойники. Нагрев активного ила при 105-110оС позволяет отделить твердую фазу, содержащую фосфаты. Данные методы дают эффект по фосфору 90% [63].

Анализ результатов обзора

В процессе анализа литературных источников рассмотрены методы извлечения биогенных элементов из сточных вод.

Самыми высокими эффектами очистки обладают системы гиперфильтрационной очистки. Этот метод способен удалить до 99,75 [58]-99.97 [59]% содержащихся в воде фосфатов и 99,96 [58]-100 [59]% аммонийного азота. Но применение обратного осмоса на сточных водах нецелесообразно из-за с высокой стоимости оборудования и значительных расходов на эксплуатацию.

Эффект, близкий к гиперфильтрационному, можно получить на биоплато - в течение вегетационного периода сооружения этого типа снимают до 99,95 % аммонийного азота и 99,78 % фосфора [14]. Недостатки процесса - большие площади занимаемой территории и падение эффективности зимой - до 56 % по аммонийному

азоту [17]. Биологические системы по типу аэро-тенков более компактны по сравнению с ФОС, но эффект очистки при этом ниже. Системы удаляют до 98 [20] ... 99% [19] аммонийного азота. В удалении фосфора возможны эффекты 34,8 [20] ... 86% [19].

Реагентные методы показывают эффективность 52,8.99% в зависимости от вида коагулянта, его дозы и состава исходной воды.

Эффективность сорбционных установок зависит от дозы и вида сорбента. Искусственные сорбенты могут поглотить 0,21 мг(Р)/мг [41] ... 0,35 мг(Р)/мг [42]. Полимерные сорбенты при отмывке после регенерации водой более эффективны (0,26.0,36 мМоль(Р)/г(сорбента)), чем при проведения этой процедуры с использованием растворов хлорида или гидрокарбоната натрия [43]. Натуральные сорбенты позволяют применять извлеченные биогенные элементы в качестве удобрения. Цеолитовые фильтры удаляют 92,4% по азоту аммонийному и 53,4% по фосфору[46]. По данным [45], эффект по фосфору зависит от скорости фильтрации - при скоростях, близких к 0,7 мл/мин, эффект доходит до 78%, с увеличением скорости до 25 мл/мин падает до 22%.

Выводы и рекомендации

1. Перед использованием сточной воды для орошения более рационально извлекать аммонийный азот и фосфор и применять их отдельно, в качестве удобрения, чем использовать биогенные элементы в растворенном виде.

2. Как биологические, так и физико-химические способы очистки позволяют эффективно извлекать биогенные элементы, но многие методы приводят к потере выделенных фосфора и аммонийного азота.

3. Осадки, полученные после сооружений типа аэротенков, а также в ходе физико-химических процессов осаждения и сорбции на природных материалах, могут быть использованы для агрономических нужд.

4. Сооружения физико-химической очистки более компактны и просты в эксплуатации, чем биологические системы.

5. Для нужд сельского хозяйства наиболее перспективны физико-химические методы обработки - осаждение в виде струвита и сорбция на природных материалах, т.к. эти системы позволяют применять извлеченное биогенное сырье, и являются более компактными и простыми в эксплуатации, чем сооружения биологической очистки.

Литература

1. Шеин Е.В. Анри Дарси (1803-1858) [Электронный ресурс], - URL http://evg-shein.narod.ru/po p/Darcy.htm , своб. (Дата обр. 04.04.2015).

2. Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами N 1166-74 (извлечение) [Текст]; утв. Минводхозом СССР, Гл. Гос.

Сан. врачом СССР, Минрыбхозом СССР 16.05.1974. (не действует).

3. СанПиН 4630-88 Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения [Текст] утв. Мин. Здравоохр. СССР 04.07.1988; ввод. в действие с 01.01.1989. (не действует).

4. ISABEL C. ESCOBAR. Sustainable Water for the Future: Water Recycling versus Desalination [Текст] / I.C. ES-COBAR, A.I. SCHÄFER. -Amsterdam.: Elsevier, 2010. - ISBN: 978-0-44453115-5

5. Евилевич А.З. Утилизация осадков сточных вод [Текст] / А.З. Евилевич. - М.: Стройиздат, 1979.

6. Рыбина Н.И. Опыт сельскохозяйственного использования сточных вод некоторых отраслей пищевой промышленности в СССР. [Текст] / Н.И. Рыбина; под.ред. А.Е. Картуп. -М.: ВНИИ ТЭИ агропром, 1990.

7. СП 32.13330.2012. Канализация. Наружные сети и сооружения [Текст] утв. Минрегион России 29.12.2011; ввод в действие01.01.2013.

8. Анализ данных работы очистных сооружений российских городов - основа для технологического нормирования / Д.А. Данилович, и др. // НДТ. - 2015. - №3-4. - С.18-28.

9. Способ получения фосфорсодержащего удобрения из илового осадка городских водоочистных сооружений и удобрение, полученное таким способом [Электронный ресурс]: Пат. №2532198. Рос. Федер.: рег.номер заявки 2013113685/05 / Зюбин Л.В., Бутусов М.М.; Заявл.27.03.2015. Опубл. 27.10.2014. Бюл. №30. -URL http://www.freepatent. ru/patents/2532198, своб. (дата обр. 02.09.2015).

10. Способ создания органоминерального удобрения [Электронный ресурс]: Пат. №2423337 Рос. Федер.: рег.номер заявки 2010101341/21 / Белюченко И.С., и др.; Заявл. 18.01.2010. Опубл. 10.07.2011. Бюл. №19. -URL http://www.freepatent .ru/patents/2423337, своб. (дата обр. 02.09.2015).

11. Загорский, В.А. История и современность отраслевой науки: пример Москвы [Текст] /

B.А. Загорский, и др. // ВСТ. - 1998. - №9. -

C.5-9.

12. Рандольф Р. Что делать со сточными водами. [Текст] / Р. Рандольф; под ред. Т.А. Карю-хиной; пер. с нем. И.Б.Палеес - М.: Стройиздат, 1987. - 120 с.

13. Ретехнологизация аэротенков для достижения глубокого удаления биогенных элементов. Опыт очистных сооружений г. Набережные челны / А.А. Родионов и др. // НДТ. - 2015. -№2. - С.26-33.

14. Фито-системы для очистки сточных вод: современное решение экологических проблем / Н.М. Щеголькова и др. // НДТ. - 2015. - №2. -С.50-59.

15. Способ очистки сточных вод [Электронный ресурс]: Пат. № 2081852. Рос. Федер.: рег.номер заявки 94042081/25 / Матвеев В.И., и др.; Заявл. 24.11.1994. Опубл. 20.06.1997. -URL http://www.f reepatent.ru/patents/2081852, своб. (дата обр. 03.09.2015).

16. Способ очистки сточных вод от аммонийных солей, нитратов и нитритов [Электронный ресурс]: Пат. № 2322399. Рос. Федер.: рег.номер заявки 2006123595/13 / Вайсман Я.И. и др.; Заявл. 03.07.2006. Опубл. 20.04.2008. Бюл. № 11. URL http://www.freepatent.ru/patents/2322399, своб. (дата обр. 02.09.15).

17. Способ доочистки сточных вод [Электронный ресурс]: Пат. № 2530173. Рос. Федер.: рег. номер заявки 2012134673/10 / Папченков В.Г., Баринова И.К.; Заявл. 14.08.2012. Опубл. 10.10.2014. Бюл. № 28. URL http://www.freepatent. ru/patents/2530173, своб. (дата обр. 05.09.15).

18. Мойжес, С.И. Разработка технологии удаления биогенных элементов из городских сточных вод с дефосфатацией в аноксидных условиях: автореф ... дис. канд. техн. наук: ВолгГАСУ, Волгоград, 2013. - URL http://www.dissercat.com /content/razrabotka-tekhnologii-udaleniya-biogennyk h-elementov-iz-gorodskikh-stochnykh-vod-s-defos fat, своб. (дата обр. 20.09.2015).

19. Козлов М.Н. М-Дефанокс - эффективная технология биологического удаления фосфора из сточных вод / М.Н. Козлов и др. // ВСТ. -2012. - №10. - С.43-49.

20. М. Масиджевски, Дегазация иловой смеси стимулирует осаждение и биологическое удаление биогенных элементов / М. Масиджевски, и др.; пер. Ж.Н. Барановская, Д.А. Данилович // НДТ. - 2015. - №2. - С.65-72.

21. Biogradex Our projects Биоградекс [Официальный сайт]. - URL http://biogradex.pl/eng/nasz e-realizacje/1, своб. (дата обр. 29.09.2015).

22. Азот // Справочник химика. [Электронный ресурс] URL http://www.chem100.ru/elem.php?n=7, своб. (дата обр: 10.10.2015).

23. GreenEvo: BIOGRADEX [Видеозапись]. - URL https://www.youtube.com/watch?v=ECswFPR CKOg, своб.

24. Оптимизация биологической дефосфотации. Эффективное удаление фосфатов на очистных сооружениях [Электронный ресурс] / Н.Ю. Большаков //Стройпрофи. - 2013. - № 7(16). - С.48-50. - URL http://stroy-profi.info/files/pdf/16/ stroyprofi-16-48.pdf, своб. (дата обр. 30.09.2015).

25. Большаков, Н.Ю. Оптимизация технологического процесса в системе аэротенк-отстойник

для минимизации сброса органических веществ биогенных : автореф. ... дис. канд. техн. наук: СПбГТИ, Санкт-Петербург, 2005. - URL http://ww w.dissercat.com/content/optimizatsiya-tekhnologich eskogo-protsessa-v-sisteme-

aerotenk-otstoin ik-dlya-minimizatsii-sb, своб. (дата обр. 29.09.2015).

26. Луценко Г.Н. Физико-химическая очистка сточных вод [Текст] / Г.Н. Луценко, и др. - М.: Стройиздат, 1984.

27. Реагентный способ удаления соединений фосфора из сточных вод [Текст]/ Л.В. Гандурина, и др. // ВСТ. - 2001. - №6. -С.18-20.

28. Эффективность применения алюможелезного коагулянта для очистки сточных вод [Текст] /

B.А. Потанина, и др. // ВСТ. - 2005. - №3. -

C.36-38.

29. ГН 2.1.7.2041-06. ПДК химических веществ в почве [Текст], утв. Гл Гос. Сан. врачем РФ от 16.01.2006, ввод.в действие с 01.04.2006 (не действует).

30. ГН 2.1.7.2511-09. ОДК химических веществ в почве [Текст], утв. Гл Гос. Сан. врачем РФ от 18.05.2009, ввод.в действие с 01.07.2009.

31. Шугалей И.В. Некоторые аспекты влияния алюминия и его соединений на живые организмы [Электронный ресурс] / Шугалей И.В., и др. // Экологическая химия. -2012. - №21(3). - С.172-186 - URL http://www.chemjournals.net/eco/a7ecol_ 172.pdf, своб. (дата обр. 18.10.2015).

32. Григоровская П.И. Железо [Электронный ресурс] / П.И. Григоровская; Пестициды.т. [2013—2013]. - URL: http://www.pesticidy.ru/active _nutrient/iron, своб. (дата обр. 09.10.15).

33. Борина Т.А. Круговорот биогенных и токсичных элементов и морфофизическое состояние картофеля при загрязнении почвы тяжелыми металлами: автореф. ... дис. канд. биол. наук. - М. 2008. - URL: http://www.d issercat.com/content/kru govorot-biogennykh-i-toksichnykh-elementov-i-morf ofiziologicheskoe-sostoyanie-kartofelya-, своб. (дата обр. 29.09.2015).

34. Коагулянт Гранкол [Электронный ресурс] // ООО «Промхимсервис» [официальный сайт] URL http://prom chimservice.ru/index.php?p=79, своб. (Дата обр. 29.10.2015).

35. Аква-Аурат-30 [Электронный ресурс] // Компания Химаква [официальный сайт] URL http: //htaqua.ru/catal og/215.html, своб. (Дата обр. 29.10.2015).

36. Коагулянт Хлорид железа PIX-111 [Электронный ресурс] // ООО «Аква-Кемикал» [официальный сайт] URL http://aquachem.ru/kemira-pix-111.htm, свободный. (Дата обращения 29.10.2015).

37. Кранерт М. Компост из осадка сточных вод -продукт со знаком качества [Текст] / М Кра-нерт., и др. // НДТ. - 2015. - №2. - С.41-48.

38. Гогина Е.С. Удаление биогенных элементов из сточных вод: Монография [Текст] / Е.С. Гогина; ГОУ ВПО МГСУ. - М.: МГСУ, 2010. - 120 с.

39. Способ деаммонизации конденсата пара выпарной установки [Электронный ресурс]: пат. №2168546 Рос.Федерация / Славянский А.А., и др.; Заявл. 10.01.2000, Опубл.10.06.2001. Бюл. №11 - URL http://bankpatentov.ru/node/132680, своб. (дата обр. 01.10.2015).

40. Когановский А. М. Адсорбция и ионный обмен в процессах водоподготовки и очистки сточных вод [Текст] / Когановский А.М. - Киев: Нау-кова думка, 1983 г. 240с.

41. Адсорбент фосфата на основе сульфата железа [Электронный ресурс]: пат .№ 2344083. Рос.Федерация: рег.номер заявки 2007103154/15 / Мюллер Г-М., и др.; Заявл. 21.06.2005, Опубл. 20.01.2009 Бюл.№2. - URL http://www.freepatent.r u/patents/2344083, своб. (дата обр. 01.10.2015).

42. Способ очистки природных или сточных вод от фтора и/или фосфатов [Электронный ресурс]: пат № 2528999. Рос.Федерация: рег.номер заявки 2013108723/05 / Л.А. Мазитов, и др.; Заявл. 28.02.2013. Опубл. 20.09.2014. Бюл.-4026-URL

http://www.freepatent.ru/patents/2528999, своб. (дата обр. 01.10.15).

43. Лубенцова К.И. Полимерные сорбенты, содержащие ионы или оксигидроксиды железа (III) [Электронный ресурс] / К.И. Лубенцова и др. // Сорбционные и хроматографические процессы - 2014 - Т.14, вып.4. - с.591-600. -URL http://www. chem.vsu.ru/sorbcr/images/pdf/2014/4/2014_04_0 6.pdf, своб. (дата обр. 07.10.2015).

44. Аширов А. Ионообменная очистка сточных вод, растворов и газов [Текст] / А. Аширов. -Л.: Химия, 1983г. - 295с

45. Назаренко О.Б. Применение цеолита для удаления фосфатов из сточных вод / О.Б. Наза-ренко, Р.Ф. Зарубина // Известия ТПУ - 2013. -№3, том 322. - с. 11-14. - URL http://cyberleninka.r u/article/n/primenenie-badinskog o-tseolita-dlya-udal eniya-fosfatov-iz-stochnyh-vod, своб. (дата обр. 10.10.2015).

46. Сизов А.А.Ю. Методика выбора технологии периодических сбросов сточных вод [Электронный ресурс] / А.А.Ю. Сизов, Н.С. Серпокрылов, Я.Ю. Каменев // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. -2012. - №4(8) - стр. 71-74. - URL http://journal.samgasu.ru/vestnik_sgas u/2012_04_13.pdf, своб.(дата обр. 9.10.15).

47. Иванченко, А.В. Возможности получения биофосфатного удобрения из осадков городских сточных вод после реагентно-адсорбционной доочистки от фосфатов [Электронны ресурс] / Иванченко А.В., Волошин Н.Д. // Сборник научных трудов "Вестник НТУ "ХПИ" : Хiмiя, хiмiчна тех-нологiя та еколопя. - 2010. - №10 - с.141-147 -URL http://archive.kharkiv.org/View/18035/, своб. (дата обр. 09.10.2015).

48. Струвит. [Электронный ресурс] // Всё о геологии. - URL http://wiki.web.ru/wiki/%D0%A1%D 1%82%D1%80%D1%83%D0%B2%D0%B8%D 1 %82, своб. (дата обр. 09.10.15).

49. Elektrochemisches Verfahren zur Rückgewinnung von Phosphor [Электронный ресурс] / Dr. Jennifer Bilbao, Dipl.-Ing. Siegfried Egner; Fraunhofer IGB [Официальный сайт] - URL http://www.igb.fra unhofer.de/de/kompetenze n/physikalische-prozess

technik/naehrstoffmanagement/rueckgewinnung-von-phosphor.html,своб.(дата обр. 09.10. 15).

50. Mark A. Shand. The Chemistry and Technology of Magnesia [Электронный ресурс] / Mark A. Shand; перевод [ООО Техстронг]. - Hardcover, 2006, 266 pages - ISBN: 978-0-471-65603-6 -URL http://tehstrong.ru/d/129505/d/sk achat-magneziya-v-perevode-ch.2.pdf, своб. (дата обр. 08.1.15).

51. Лобанов С. А. Технология выделения и утилизации аммонийного азота из сточных вод

химических предприятий : автореф.... дис

кандидата технических наук. Пермь, 2007. -URL http://www .dslib.net/texnologia-neorga niki/tehnologija-vydeleni ja-i-utilizacii-

ammonijnogo-azota-iz-stochnyh-vod-himicheskih.html,своб.(дата обр.21.09.15).

52. Reaktor zur Rückgewinnung von Phosphatsalzen aus einer Flüssigkeit [Электронный ресурс]: DE 102010050692 B3, рег.номер заявки DE 201010050 692 / J. Bilbao, Dr. B. Dieter, A. Campos, S. Egner; заявитель Fraunhofer-Gesel-lschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Заявл. 06.11.2010. Опубл. 22.03.2012 - URL http://www.goog le.co. uk/patents/DE102010050692B3?cl=fr, своб. (дата обр. 09.10.15).

53. Обратный осмос. Теория и практика применения [Электронный ресурс] / С.В. Черкасов; Мировые водные технологии [Официальный сайт] - URL http://wwtec.ru/index.php?id=233, своб. (дата обр. 02.09.2015).

54. Учебные пособия. Электромембранные процессы. Баромембранные процессы [Электронный ресурс] / Кафедра мембранной технологии РХТУ им.Д.И. Менделеева [Официальный сайт] - URL

http://www.membrane.msk.ru/books/?id_b=1 4&id_bp=414, своб. (дата обр. 02.09.15).

55. Груба О.Н., Германюк Н.В., Рябухин А.Г. Структурные характеристики неорганических фосфат-ионов [Электронный ресурс] / О.Н. Груба, и др. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Химия». - 2014. - Том 6 №1. - С.45-48. - URL http://vestnik.susu.ru/

chemistry/article/view/3263/3035, своб. (дата обр. 05.10.2015).

56. Аммоний // Википедия. [2015—2015]. Дата обновления: 09.10.2015. URL: http://ru.wikipedia.or g/?oldid=71 492908, своб. (дата обр.: 17.06.15).

57. Шевченко А.А. Химическое сопротивление неметаллических материалов и защита от коррозии. Учебное пособие [Текст] / А. А. Шевченко. - М.: Колос, Химия, 2006. -248 с

58. Система и способ обработки кислотных сточных вод [Текст]: пат. № 2342330 Рос. Федерация: рег.номер заявки 2006105497/04 / Наггхаппан и др.; Заявл. 26.07.2004. Опубл.

27.12.2008. Бюл. № 36. - URL http://www.freepatent.ru/paten ts/2342330, своб. (дата обр. 05.09.2015).

59. Способ очистки оборотних вод металлургического производства [Текст]: пат. № 2426699. Рос.Федерация: рег.номер заявки 2009147974/05 / Павлов Р.Д., и др.; Заявл.

23.12.2009. Опубл. 20.08.11.Бюл.23.http://www.freepatent.ru/images/ patents/34/2426699/patent-

2426699.pdf, своб.(дата обр. 08.10.15).

60. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. [Текст]. утв. Гл. Гос. Сан. врачем РФ26.09.2007; ввод в действие с 01.01.2002.

61. Приказ Росрыболовства [Текст] Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов ПДК вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения от 18 января 2010 г. № 20 // Зарег.в Минюсте РФ от 09.02.2010. - рег.номер 16326 (текст официально не опубликован).

62. Обратный осмос и нанофильтрация. Требования к качеству обрабатывемой воды [Электронный ресурс] / Медиана фильтр [Официальный сайт] - URL http://www.mediana-filter.ru/kh5_7.htm l, своб. (дата обр. 02.09.15).

63. Зейфман Е.А. Интенсификация процессов очистки сточных вод от биогенных элементов [Электронный ресурс] / Е.А. Зейфман, и др. -URL: http://duplo-sova.narod.ru/777/P/233.pdf, своб.

REVIEW OF WASTEWATER TREATMENT METHODS FOR AGRICULTURAL

IRRIGATION NEEDS

Summary. The necessity of storage is often faced when wastewater is recovered. Nutrients contained in such water lead to a deterioration in quality due to eutrophication processes. This article deals with the basic methods of wastewater treatment, which can be used to nutrients removal, particularly - biological systems with nitrification, denitrification, deammonization and sludge degassing, phyto treatment plants, physical and chemical methods presented reagent, sorption and membrane methods, and physical and chemical methods of sedimentation of struvite from wastewater.

Key words: nutrients, biological treatment, physical and chemical treatment, ammonia nitrogen, phosphates.