Эффективная и экономичная обработка сточных вод от анаэробного сбраживания

Ресурсное использование отходов важно для экологической цивилизации. Анаэробное сбраживание — перспективная технология переработки сельскохозяйственных отходов, при которой органическое вещество разлагается на CH4, CO2, H2O и H2S.

Однако сбраживаемая жидкость (LFD), сбрасываемая из установки, имеет высокую химическую потребность в кислороде (COD) и концентрацию фосфатов. Её прямой сброс может вызвать эвтрофикацию водоёмов. Хотя LFD можно использовать как органическое удобрение, её прямое применение ограничено сезонностью, а долгосрочное использование ведёт к потере питательных веществ из почвы и риску миграции накопленных вредных металлов в растения.

Существуют различные технологии обработки LFD. Химическое осаждение — широко используемый метод предварительной обработки для удаления фосфатов, тяжёлых металлов и органических загрязнителей. Он имеет преимущества простой конфигурации и низких инвестиционных затрат, но сталкивается с проблемой высоких эксплуатационных расходов из-за потребления реагентов.

Зольная пыль (fly ash) — побочный продукт угольных электростанций, мировое производство которого в 2019 году составило около 11 Гт. Из-за высокой щёлочности и содержания металлов её можно использовать для химического осаждения LFD, но есть риск растворения щелочных минералов (OH–, Ca2+, Mg2+) и тяжёлых металлов из золы в LFD, что увеличивает стоимость и экологический риск последующей обработки воды.

В исследовании, опубликованном в Frontiers of Agricultural Science and Engineering, изучался новый метод: химическое осаждение на основе золы с последующей минерализацией CO2 для эффективного удаления загрязнителей в LFD.

Результаты исследования:

  • pH и электропроводность (EC) обработанной LFD увеличивались с ростом концентрации золы из-за растворения оксидов/гидроксидов металлов.
  • После обработки пузырьками CO2 pH и EC снижались.
  • Эффективность удаления COD росла с увеличением концентрации золы, достигая максимума в 93.8%.
  • Удаление общего фосфора (TP) было ещё более значительным: 80% даже при низких концентрациях золы и до 98% с её увеличением.
  • Выщелачивание показало, что концентрация токсичных ионов в обработанных образцах была намного ниже, чем в необработанных.

Вывод: Зола как химический осадитель эффективно удаляет COD и TP из LFD. Последующая обработка CO2 помогает нейтрализовать pH, снизить EC и удалить часть токсичных ионов. Обработанная LFD может соответствовать требованиям к воде для орошения.

Значение: Метод предлагает недорогой и эффективный способ обработки анаэробного сбраживателя, обеспечивая новую идею для ресурсного использования отходов, снижения воздействия на окружающую среду и получения высокочистого карбоната кальция.