Annotation:
A method for neutralizing activated sludge, biological treatment deposit from industrial enterprise wastewater, and heavy metals using energy wastage, that is, water treatment silt, has been proposed.
The activated sludge from biological treatment facilities was examined for heavy metal content (zinc (Zn), copper (Cu), lead (Pb), chromium (Cr), cadmium (Cd), nickel (Ni). The presence of heavy metals requires detoxifying activated sludge to reduce anthropogenic impacts on the environment and to use the waste as an environmentally safe secondary material resource in industry.
Activated sludge processing with water treatment silt at a rate of 0.11 kg per 1 kg of dry substance, under pneumatic and mechanical aeration, ensures the detoxification of the deposit. The efficiency of heavy metal extraction increases during pneumatic aeration: Cu by 44.5 %; Cd — 70.3 %; Ni — 47.6%; Pb — 72 %; Zn — 74.73 %; Cr — 35 %, as well as during mechanical stirring: Cu by 30.14 %; Cd — 27.7 %; Ni — 16.7 %; Pb — 25.6 %; Zn — 23.7 %; Cr — 21.38 %.
Therefore, due to detoxification, the environmental safety of the waste improves, and the dual ergonomic and ecological problem of neutralizing activated sludge and utilizing energy mud is addressed.
References:
1. Плеханова В.А. Проблема нормирования содержания кадмия в почве // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2010. № 2 (5). С. 55–59.
Plekhanova V.A. The issue of standardization of cadmium content in soil. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta = Kazan State Power Engineering University Bulletin. 2010. № 2 (5). pp. 55–59. (In Russ.).
2. Park S., Oh S. Detoxification and bioaugmentation potential for acetaminophen and its derivatives using Ensifer sp. isolated from activated sludge. Chemosphere. 2020. Vol. 260. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.127532
3. Комплексная утилизация осадков городских сточных вод с получением техногенного почвогрунта / М.В. Быкова, Д.М. Малюхин, Д.О. Нагорнов, А.А. Дука // Записки Горного института. 2024. Т. 267. С. 453–465.
Bykova M.V., Malyuhin D.M., Nagornov D.O., Duka A.A. Comprehensive utilization of urban wastewater sludge with production of technogenic soil. Zapiski Gornogo instituta = Journal of Mining Institute. 2024. Vol. 267. pp. 453–465. (In Russ.).
4. Tarayre C., De Clercq L., Charlier R., Michels E., Meers E., Camargo-Valero M., Delvigne F. New perspectives for the design of sustainable bioprocesses for phosphorus recovery from waste. Bioresource Technology. 2016. Vol. 206. pp. 264–274. DOI: 10.1016/j.biortech.2016.01.091
5. Xia L., Dong Z., Tan C., Yao P., Huhan S., Zhang H., Guo L., Jin P., Liao H., Gao Y. Improved heavy metal fractionation of dewatered activated sludge via sequential physical extraction (SPE). Talanta. 2026. Vol. 298. Part A. DOI: 10.1016/j.talanta.2025.128856
6. Дыганова Р.Я., Юманова Н.В. Перспективное использование брусита в технологиях очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов на объектах теплоэнергетики // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2009. № 11–12. С. 115–122.
Dyganova R.Ya., Yumanova N.V. Perspective use of brucite in technologies of wastewater purification from heavy metal ions at thermal energy facilities. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Problemy energetiki = Proceedings of Universities. Power engineering: research, equipment, technology. 2009. № 11–12. pp. 115–122. (In Russ.).
7. Dong C., Xing M., Zhang J. Recent Progress of Photocatalytic Fenton-Like Process for Environmental Remediation. Frontiers in Environmental Chemistry. 2020. Vol. 1. DOI: 10.3389/fenvc.2020.00008
8. Chen L., Huang J.J., Hua B., Droste R., Ali S., Zhao W. Effect of steel slag in recycling waste activated sludge to produce anaerobic granular sludge. Chemosphere. 2020. Vol. 257. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.127291
9. Liu J., Xie C., Xie W., Zhang X., Chang K., Sun J., Kuo J., Xie W., Liu C., Sun S., Buyukada M., Evrendilek F. Arsenic partitioning behavior during sludge co combustion: thermodynamic equilibrium simulation. Waste and Biomass Valorization. 2019. Vol. 10. pp. 2297–2307.
10. Song B., Yuan K., Wei Y., Chen D., Meng F., Cao Q., Song M., Liu H. In-Furnace Control of Arsenic Vapor Emissions Using Fe₂O₃ Microspheres with Good Sintering Resistance. Environmental Science & Technology. 2021. Vol. 55. Iss. 13. DOI: 10.1021/acs.est.1c02381
11. Исхакова Р.Я., Черникова Д.И. Очистка сточных вод, содержащих смазочно охлаждающие вещества, с применением шлама энергетики в качестве реагента // Безопасность труда в промышленности. 2025. № 5. С. 75–81. DOI: 10.24000/0409-2961-2025-5-75-81
Iskhakova R.Ya., Chernikova D.I. Treatment of Wastewaters Containing Cooling Lubricants Using Energy Sludge as an Agent. Bezopasnost truda v promyshlennosti = Occupational Safety in Industry. 2025. № 5. pp. 75–81. (In Russ.). DOI: 10.24000/0409-2961-2025-5-75-81
12. Исхакова Р.Я., Черникова Д.И. Обезвреживание активного ила биологических очистных сооружений отходом энергетики // Актуальные аспекты и перспективы развития современной биотехнологии: сб. докладов II Междунар. науч. конф. Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2025. С. 261–263.
Iskhakova R.Ya., Chernikova D.I. Neutralization of activated sludge of biological treatment facilities by waste energy. Aktualnye aspekty i perspektivy razvitiya sovremennoj biotekhnologii: sb. dokladov II Mezhdunar. nauch. konf. (Current aspects and perspectives of modern biotechnology development: proceedings of the II International Scientific Conference). Belgorod: Belgorodskij gosudarstvennyj tekhnologicheskij universitet im. V.G. Shuhova, 2025. pp. 261–263. (In Russ.).
13. ГОСТ Р 59748—2021. Технические принципы обработки осадков сточных вод. Общие требования. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200181170 (дата обращения: 20.01.2026).
GOST R 59748—2021. Technical principles of sewage sludge treatment. General requirements. Available at: https://docs.cntd.ru/document/1200181170 (accessed: January 20, 2026). (In Russ.).
14. Perminova I.V., Hatfield K., Hertkorn N. Use of Humic Substances to Remediate Polluted Environments: From Theory to Practice. Proceedings of the NATO Advanced Research Workshop on Use of Humates to Remediate Polluted Environments: From Theory to Practice. Zvenigorod, Russia, 23–29 September 2002. DOI: 10.1007/1 4020 3252 8
15. Методика исчисления размера вреда, причиненного почвам как объекту охраны окружающей среды: приказ Минприроды России от 8 июля 2010 г. № 238. URL: https://docs.cntd.ru/document/902227668 (дата обращения: 20.01.2026).
Methodology of calculation of the extent of damage to soils as an object of environmental protection: the Order of the Ministry of Natural Resources of Russia of July 8, 2010 . № 238. Available at: https://docs.cntd.ru/document/902227668 (accessed: January 20, 2026). (In Russ.).
Plekhanova V.A. The issue of standardization of cadmium content in soil. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta = Kazan State Power Engineering University Bulletin. 2010. № 2 (5). pp. 55–59. (In Russ.).
2. Park S., Oh S. Detoxification and bioaugmentation potential for acetaminophen and its derivatives using Ensifer sp. isolated from activated sludge. Chemosphere. 2020. Vol. 260. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.127532
3. Комплексная утилизация осадков городских сточных вод с получением техногенного почвогрунта / М.В. Быкова, Д.М. Малюхин, Д.О. Нагорнов, А.А. Дука // Записки Горного института. 2024. Т. 267. С. 453–465.
Bykova M.V., Malyuhin D.M., Nagornov D.O., Duka A.A. Comprehensive utilization of urban wastewater sludge with production of technogenic soil. Zapiski Gornogo instituta = Journal of Mining Institute. 2024. Vol. 267. pp. 453–465. (In Russ.).
4. Tarayre C., De Clercq L., Charlier R., Michels E., Meers E., Camargo-Valero M., Delvigne F. New perspectives for the design of sustainable bioprocesses for phosphorus recovery from waste. Bioresource Technology. 2016. Vol. 206. pp. 264–274. DOI: 10.1016/j.biortech.2016.01.091
5. Xia L., Dong Z., Tan C., Yao P., Huhan S., Zhang H., Guo L., Jin P., Liao H., Gao Y. Improved heavy metal fractionation of dewatered activated sludge via sequential physical extraction (SPE). Talanta. 2026. Vol. 298. Part A. DOI: 10.1016/j.talanta.2025.128856
6. Дыганова Р.Я., Юманова Н.В. Перспективное использование брусита в технологиях очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов на объектах теплоэнергетики // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2009. № 11–12. С. 115–122.
Dyganova R.Ya., Yumanova N.V. Perspective use of brucite in technologies of wastewater purification from heavy metal ions at thermal energy facilities. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Problemy energetiki = Proceedings of Universities. Power engineering: research, equipment, technology. 2009. № 11–12. pp. 115–122. (In Russ.).
7. Dong C., Xing M., Zhang J. Recent Progress of Photocatalytic Fenton-Like Process for Environmental Remediation. Frontiers in Environmental Chemistry. 2020. Vol. 1. DOI: 10.3389/fenvc.2020.00008
8. Chen L., Huang J.J., Hua B., Droste R., Ali S., Zhao W. Effect of steel slag in recycling waste activated sludge to produce anaerobic granular sludge. Chemosphere. 2020. Vol. 257. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.127291
9. Liu J., Xie C., Xie W., Zhang X., Chang K., Sun J., Kuo J., Xie W., Liu C., Sun S., Buyukada M., Evrendilek F. Arsenic partitioning behavior during sludge co combustion: thermodynamic equilibrium simulation. Waste and Biomass Valorization. 2019. Vol. 10. pp. 2297–2307.
10. Song B., Yuan K., Wei Y., Chen D., Meng F., Cao Q., Song M., Liu H. In-Furnace Control of Arsenic Vapor Emissions Using Fe₂O₃ Microspheres with Good Sintering Resistance. Environmental Science & Technology. 2021. Vol. 55. Iss. 13. DOI: 10.1021/acs.est.1c02381
11. Исхакова Р.Я., Черникова Д.И. Очистка сточных вод, содержащих смазочно охлаждающие вещества, с применением шлама энергетики в качестве реагента // Безопасность труда в промышленности. 2025. № 5. С. 75–81. DOI: 10.24000/0409-2961-2025-5-75-81
Iskhakova R.Ya., Chernikova D.I. Treatment of Wastewaters Containing Cooling Lubricants Using Energy Sludge as an Agent. Bezopasnost truda v promyshlennosti = Occupational Safety in Industry. 2025. № 5. pp. 75–81. (In Russ.). DOI: 10.24000/0409-2961-2025-5-75-81
12. Исхакова Р.Я., Черникова Д.И. Обезвреживание активного ила биологических очистных сооружений отходом энергетики // Актуальные аспекты и перспективы развития современной биотехнологии: сб. докладов II Междунар. науч. конф. Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2025. С. 261–263.
Iskhakova R.Ya., Chernikova D.I. Neutralization of activated sludge of biological treatment facilities by waste energy. Aktualnye aspekty i perspektivy razvitiya sovremennoj biotekhnologii: sb. dokladov II Mezhdunar. nauch. konf. (Current aspects and perspectives of modern biotechnology development: proceedings of the II International Scientific Conference). Belgorod: Belgorodskij gosudarstvennyj tekhnologicheskij universitet im. V.G. Shuhova, 2025. pp. 261–263. (In Russ.).
13. ГОСТ Р 59748—2021. Технические принципы обработки осадков сточных вод. Общие требования. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200181170 (дата обращения: 20.01.2026).
GOST R 59748—2021. Technical principles of sewage sludge treatment. General requirements. Available at: https://docs.cntd.ru/document/1200181170 (accessed: January 20, 2026). (In Russ.).
14. Perminova I.V., Hatfield K., Hertkorn N. Use of Humic Substances to Remediate Polluted Environments: From Theory to Practice. Proceedings of the NATO Advanced Research Workshop on Use of Humates to Remediate Polluted Environments: From Theory to Practice. Zvenigorod, Russia, 23–29 September 2002. DOI: 10.1007/1 4020 3252 8
15. Методика исчисления размера вреда, причиненного почвам как объекту охраны окружающей среды: приказ Минприроды России от 8 июля 2010 г. № 238. URL: https://docs.cntd.ru/document/902227668 (дата обращения: 20.01.2026).
Methodology of calculation of the extent of damage to soils as an object of environmental protection: the Order of the Ministry of Natural Resources of Russia of July 8, 2010 . № 238. Available at: https://docs.cntd.ru/document/902227668 (accessed: January 20, 2026). (In Russ.).