В ПНИПУ узнали, как оптимизировать превращение сточных отходов в удобрение

Условия получения из сточных вод ценного удобрения струвита, позволяющие повысить как его качество, так и эффективность очистки сточных вод до 98%, определили ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 26 мая сообщает пресс-служба вуза.

Значительная часть ежегодно фиксируемых в России случаев загрязнения рек и озер, количество которых превышает 2,5 тысячи, связана с промышленными и городскими сточными водами. Многие из них содержат аммонийный азот, вызывающий цветение водоемов и гибель рыб.

Однако это вещество можно извлекать и перерабатывать в используемое в сельском хозяйстве ценное удобрение — струвит, представляющий собой белые или прозрачные кристаллы. Такие кристаллы могут расти, часто из-за расщепляющих мочевину бактерий, в почках и у животных, и у людей. Вырастая, они могут достигать таких размеров, что требуется хирургическое вмешательство.

Формирование этих кристаллов зависит от множества факторов, что затрудняет их промышленное производство для использования в качестве удобрений или пищевой добавки для животных. Ученые Пермского Политеха провели исследование нескольких существующих методик с целью определения оптимальных условий производства струвита.

Полученные результаты они представили в статье «Влияние условий синтеза на свойства струвита», опубликованной в материалах международной научно-практической конференции «Химия. Экология. Урбанистика» за 2025 год.

Одна из авторов статьи, студентка кафедры «Химические технологии» ПНИПУ Юлия Исмагилова пояснила, почему было необходимо исследовать методику добычи:

«Струвит представляет собой минерал, который содержит магний, аммоний и фосфат. Когда эти три компонента смешивают в воде при правильной кислотности, они соединяются и выпадают в виде его кристаллов. Проблема в том, что не всегда удается получить их нужное количество и качество — кристаллы могут быть слишком большими, мелкими или слипаться, а иногда процесс извлечения идет слишком медленно».

Для определения оптимальных условий синтеза, которые позволят максимально эффективно производить это удобрение, пермские ученые выполнили серию экспериментов. В них они меняли параметры процесса, проверяя получаемые кристаллы с помощью оптического и сканирующего электронного микроскопов и рентгенофазового дифрактометра.

«Чтобы извлечь качественный струвит, важно поддерживать кислотность воды и учитывать скорость перемешивания компонентов, — рассказал доцент кафедры „Химические технологии“ ПНИПУ, кандидат технических наук Андрей Старостин. — Эксперименты с растворами в разных условиях позволили определить, что кристаллы растут быстрее при высокой температуре и значении кислотности воды около 8–9 pH».

При этом увеличение темпа перемешивания раствора приводило к формированию более мелких кристаллов. Как установили экспериментаторы, скорость в 300 оборотов в минуту оказалась оптимальной, так как позволяла получать крупные и однородные кристаллы порядка 10 микрометров при повышенном выходе продукта. Такой размер наиболее подходит для фильтрования и очистки стоков.

Также исследователи выяснили, что добавка специальных кремнийсодержащих веществ позволяла получать более мелкие и однородные кристаллы, эффективность при использовании которых в качестве удобрения была выше.

Установленные политехниками оптимальные условия для разных применений струвита позволяют получать как большее количество качественного удобрения для сельского хозяйства в промышленных условиях, так и повышать качество очистки сточных вод с одновременной утилизацией содержащегося в них аммонийного азота.