Research Results of Municipal Sewage Sludge Applied for Building Material Production

Authors

  • M. V. Parshikova Kalashnikov Izhevsk State University
  • E. L. Lagutina Kalashnikov Izhevsk State University
  • G. I. Yakovlev Kalashnikov Izhevsk State University
  • A. F. Gordina Kalashnikov Izhevsk State University
  • I. E. Lagutin Udmurt State Agricultural University

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2023-4-25-30

Keywords:

experimental studies, ash, heavy metals, energy efficiency, building materials, waste-water treatment plants, sewage sludge

Abstract

The study presents the experimental results on the use of ash obtained as a result of incineration of municipal sewage sludge from the water utility of Izhevsk, Udmurt Republic, for construction material production. Research methods are given and the results of strength tests of building material samples are given. The impact of the manufactured samples of construction materials on the ecology of the surrounding space and human health is assessed. To achieve the set objectives of the research laboratory experiment and determination of indicators of investigated values of sludge, ash and water extracts with the use of devices and measuring instruments are used. On the basis of the research laboratories of Kalashnikov Izhevsk State Technical University and MUE “IzhVodokanal” of the Udmurt Republic experimental studies on incineration of sewage sludge and the use of the resulting ash as a substituting or modifying component of the construction mixture in the manufacture of experimental samples of ceramics, cement-sand mortar and concrete were carried out. Methodology of manufacturing and algorithm of ceramic (fired) and cement-based (nonfired) testing specimens are presented. Measuring means for determination of gamma-radiation intensity indices of ash, cement and their influence on human health are used. The algorithm of experimental research, applied energy-efficient techniques used in the experiment and analysis of the obtained experimental results are presented. The analysis of experimental research results of ceramic and cement-based products, as well as the analysis of radiation safety, migration of heavy metals is presented. The energy-efficient methodology of sewage sludge utilization and further ways of applying ash as an environmental and resource-saving component used in manufacturing of experimental building materials are considered.

Author Biographies

M. V. Parshikova, Kalashnikov Izhevsk State University

PhD in Engineering, Associate Professor

E. L. Lagutina, Kalashnikov Izhevsk State University

PhD Candidate

G. I. Yakovlev, Kalashnikov Izhevsk State University

Doctor of Engineering, Professor

A. F. Gordina, Kalashnikov Izhevsk State University

PhD in Engineering, Associate Professor

I. E. Lagutin, Udmurt State Agricultural University

Student

References

Юмина В. А., Зелиг М. П. Испытания керамического кирпича: методические указания к выполнению лабораторных, практических и самостоятельных работ. Тюмень: Тюменский государственный архитектурно-строительный университет, 2014. 18 с.

Юхин Д. П. К вопросу повышения эффективности функционирования метантенка биогазовой установки // Наука молодых - инновационному развитию АПК: материалы XII национальной научно-практической конференции молодых ученых. 2019. С. 168-172.

Цыбина А. В., Дьяков М. С., Вайсман Я. И. Состояние и перспективы обработки и утилизации осадков сточных вод // Экология и промышленность России. 2013. № 12.С. 56-61.

Ханова Е. Л., Сахарова А. А, Геращенко А. А. Способ интенсификации работы метантенков с разделением фаз брожения // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2019. № 1 (74). С. 72-79.

Туровский И. С. Обработка осадка сточных вод. М.: Стройиздат, 1988. 256 с.

Томалла М., Нойберт И. Низкотемпературная сушка осадка сточных вод // Экология производства. 2007. № 4. С. 75-79.

Смирнова А. Р. Пути повышении эффективности работы метантенков // Научный форум: технические и физико-математические науки: сборник статей по материалам XXXI Международной научно-практической конференции. 2020. С. 23-30.

Провоторова А. А. Сравнительный анализ использования аэротенков и метантенков при очистке сточных вод // Современная наука и ее ресурсное обеспечение: Инновационная парадигма: сборник статей по материалам VI Международной научно-практической конференции. 2021. С. 97-102.

Оковитая К. О. Повышение эффективности работы метантенков // Эффективные технологии в области водоподготовки и очистки в системах водоснабжения и водоотведения. 2021. № 1. С. 54-56.

Лурье Ю. Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод: учеб. пособие. М.: Медиа, 2017.

Копылов А. С., Лавыгин В. М., Очков В. Ф. Водоподготовка в энергетике: учеб. пособие. М.: Изд. дом МЭИ, 2016. 310 с.

Колосова Н. В., Монах С. И. Математическая модель тепломассообмена при получении биогаза в метантенке // Современное промышленное и гражданское строительство. 2019. № 2. С. 67-74.

Караева Ю. В., Варлавова И. А. Эффективность гидравлического перемешивания в метантенке с перегородками // Энергосбережение и водоподготовка. 2017. № 1 (105). С. 27-32.

Диденко В. Н., Исаев А. В., Узаков Н. Д. Метод сравнительной оценки тепловых потерь биореакторов на этапе аванпроекта биогазовой установки // Энергосбережение и водоподготовка. 2019. № 5 (121). С. 61-65.

Григорьев В. С., Ковалев А. А. Система предварительной подготовки субстратов метантенков в аппарате вихревого слоя с рекуперацией теплоты // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2020. № 2 (39). С. 8-13.

Воронов Ю. В., Яковлев С. В. Водоотведение и очистка сточных вод: учебник для вузов. М.: Ассоциация строительных вузов, 2006. 704 с.

Волкова А. А., Шишкунов В. Г. Системный анализ и моделирование процессов в техносфере: учеб. пособие. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2019. 244 с.

Васильев Ф. А., Таханов М. П. Создание возмущений в метантенке // Вестник ИрГСХА. 2017. № 80. С. 143-148.

Борисов Б. Н., Рыбаков В. А. Использование газа метантенков // Приднепровский научный вестник. 2017. № 3. С. 37-41.

Благоразумова А. М. Обработка и обезвоживание осадков городских сточных вод: учеб. пособие. М.: Лань, 2020.

Безбородова О. Е. Комплексная утилизация сточных вод предприятий: дисс.. канд. техн. наук. М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2019. 124 c.

Published

09.01.2024

How to Cite

Parshikova М. В., Lagutina Е. Л., Yakovlev Г. И., Gordina А. Ф., & Lagutin И. Е. (2024). Research Results of Municipal Sewage Sludge Applied for Building Material Production. Intellekt. Sist. Proizv., 21(4), 25–30. https://doi.org/10.22213/2410-9304-2023-4-25-30

Issue

Section

Articles