Обработка осадка сточных вод

Обработка и утилизация осадков сточных вод

Все мы принимаем ванну, используя косметические средства, моем посуду, применяя специальные жироразлагающие жидкости, используем уборные. Вся эта деятельность связана с водой, которая смывается и течёт по стокам. Ещё больше химии и вредных веществ выбрасывают предприятия. Ежедневно тонны сточных вод текут из домов и заводов, городских улиц и канализаций. Если бы не производились обработка и утилизация осадков сточных вод, людям пришлось бы столкнуться с экологической катастрофой.

Рассмотрим проблему подробнее и разберёмся, как её решают современными методами.

Что такое осадки стоков?

Жидкие стоки, содержащие нейтральные вещества и твёрдые загрязнители, скапливающиеся в канализационных системах, это и есть сточные воды. Степень их загрязнения составляет около 10% от общего объёма.

Вне зависимости от природы стоков, все они должны пройти обработку с целью обеззараживания. Прежде чем попасть в окружающую среду и соединиться с природными водами, они должны подвергнуться очистке не менее, чем на 95-98%.

Важно: В процессе очистки и отстаивания водных стоков образуются осадки сточных вод (ОСВ) – твёрдые элементы и вещества.

В зависимости от степени загрязнённости ОСВ могут составлять 0,5-10% от очищаемой жидкости.

В состав осадков входят:

  1. Отложения с жидкой консистенцией. В данной части обязательно присутствуют яйца червей-паразитов, грибки, вирусы и бактерии.
  2. ОСВ твёрдой консистенции, на 15-20% состоящие из почвенных питательных компонентов, а также из органических элементов – углеводов, белков и жиров.

Классификация сточных вод (СВ)

К СВ применяют различные виды классификации. По концентрации сточные образования подразделяют на 3 группы:

  • преимущественно органические;
  • преимущественно минеральные;
  • комплексные.

Рассматривая осадочные образования с точки зрения источника их поступления, следует применять другую классификацию:

  • отработанные плёнки из биофильтров;
  • отработанный ил из аэротенков;
  • тяжёлые отложения, образовавшиеся в резервуарах первичного отстаивания;
  • отложения из песколовок;
  • выбранные решётками твёрдые крупные осадки;
  • донные отложения из резервуаров с коагулянтами и флокулянтами.

Коагулянты склеивают и сгущают жидкости, флокулянты провоцируют образование рыхлых хлопьевидных агрегатов. ОСВ, получаемым из первичных отстойников, песколовок и решёток, характерна неизмельчённая структура. Осадки, поступающие из прочих блоков очистки, измельчённые.

Важно: Есть 2 основных направления применения осадков сточных вод – сырьё для выработки тепла в процессе сжигания и органоминеральное удобрение.

Большое количество воды использует промышленность. Сточные воды, полученные в результате производственного процесса, утрачивают свои первоначальные свойства и не могут без соответствующей обработки использоваться вторично. СВ производства загрязнены:

Данная категория сточных отложений бывает 3-х видов:

  • производственные;
  • СВ вспомогательных систем;
  • СВ обслуживающих и подсобных цехов.

Остановимся подробнее на особенностях каждого вида.

Производственные

Эта категория создаётся в результате непосредственно производственного процесса. Так как водный поток не прекращает движения, на предприятиях ведётся систематический учёт ПСВ.

Наиболее часто встречающиеся виды стоков:

  • пищевые красители;
  • содовые растворы;
  • производственный конденсат;
  • токсичные компоненты;
  • аммиачные растворы;
  • растворы травильных и гальванических ванн.

СВ, производимые вспомогательными системами

Данная категория не представляет опасности для природы, так как не содержит в составе токсичных веществ. Категорию получают в результате функционирования дополнительных зданий промышленного предприятия. К виду относятся:

  • сливы установок охлаждения;
  • жидкость из отопительных установок;
  • стоки столовых, уборных и душевых.

ОСВ, производимые обслуживающими и подсобными цехами

Данный вид стоков образуют административно-хозяйственные строения, склады, подсобные помещения. Потенциально загрязняющими СВ являются электроцеха и ремонтно-механические цеха.

Как осуществляют утилизацию осадков сточных вод?

ОСВ очищаются по пути следования в природную среду. На крупных предприятиях процесс отстаивания с целью отделения грязного слоя происходит на месте производства. Продуктами отстаивания могут быть:

  • нефтепродукты;
  • ПАВ;
  • тяжёлые металлы и другие опасные компоненты.

Осевший материал перевозят в места дальнейшего обезвреживания – заводы по переработке отходов. Очищенные воды направляются в свою естественную среду.

Этапы и особенности очистки стоков производства

Чтобы сделать утилизацию максимально безопасной, сточные воды подвергаются предварительной очистке в специальных сооружениях. Конструкция сооружений зависит от характеристик производства. Процесс очистки включает несколько этапов.

Процесс первичной обработки

Есть несколько проверенных первичных способов очистки промышленных стоков:

  • удаление жиров;
  • пропуск через сито для извлечения твёрдых материалов;
  • понижение температуры;
  • удаление масляных пятен;
  • извлечение токсичных солей, металлов, коллоидных частиц;
  • химическая нейтрализация.

Для каждого предприятия подбирается оптимальный метод обработки. Если в сливаемой жидкости нет опасных примесей, первичную обработку не осуществляют.

Процедура биологической обработки

Применяются различные методики биообработки. Выбор зависит от отсутствия или наличия факторов:

  • количества солей в ОСВ;
  • концентрации загрязнений;
  • способности биологически разлагаться.

Наиболее часто применяемым методом является использование биопленки либо активного ила. Вещества содержат микроорганизмы, которые нейтрализуют опасные элементы.

Процесс третичной очистки

Данная процедура осуществляется с целью улучшения качества вод перед тем, как они будут слиты в естественную среду. Данная мера применяется тогда, когда показатели качества жидкости не дотягивают до норм ПДК.

  • нейтрализация примесей;
  • снижение уровня цветности;
  • снижение неразлагаемой доли ХПК;
  • извлечение фосфора.

Часто на производстве метод третичного очищения применяется для повторного использования сточных вод в механизмах пожаротушения, системах охлаждения, цехах.

Процесс обработки осадка

Важным моментом является снижение количества осадка. Для этого предпринимают такие действия:

  • применяют метанизацию;
  • используют мембранные биореакторы;
  • уменьшают количество минеральных веществ, используемых в процессе производства;
  • снижают потери внутри цехов и внутри всего завода.

Процедура устранения запаха

В среду жидкость, подвергаемая переработке, должна попасть без запаха. Его наличие или отсутствие зависит от характеристик производственного процесса. Большая часть компонентов, обладающих неприятными запахами, нейтрализуется ещё на этапе первичной обработки.

Причиной неприятных запахов служит деятельность микроорганизмов, которые используются для биологической очистки. В данном случае применяется одна из проверенных методик устранения запахов:

Этапы утилизации стоков промышленного производства

В регионах, где функционирует сразу несколько промышленных предприятий, особенно остро стоит вопрос утилизации ПСВ. Для его решения на производствах устанавливаются специальные очищающие сточные воды установки.

Общая утилизационная система

Основным способом утилизации ОСВ является слив жидких отходов в ближайшие водоёмы. Этот способ хорош только в том случае, если была произведена предварительная очистка сливаемого материала. Если нет, природе наносится серьёзный урон.

Неправильная, противоречащая законодательству и санитарным нормам утилизация ведёт к тому, что страдают и другие хозяйственные отрасли – аграрная, рыболовная и т. п. Гибнут рыба и животные, люди страдают различными заболеваниями.

Выведение сточных вод промышленности в канализацию

При условии соответствия правилам приёмки сточных вод производства стоки предприятий могут поступать в городские канализационные системы.

При нарушении данного правила начнётся ухудшение экологической ситуации, которая и так находится в плачевном состоянии. Чтобы не ухудшить экологию, СВ проходят этапы очистки.

Системы очистки стоков производства

В зависимости от специфических особенностей предприятия применяются различные методики очистки сточных вод. Наиболее популярными являются методы применения:

  • флотационных установок, позволяющих выводить мелкую стружку, пыль, металлические частички;
  • вакуумных дозаторов, извлекающих из сточных жидкостей газообразные вещества;
  • центрифуг, удаляющих мелкодисперсные частицы;
  • сепараторов, выводящих твёрдые частицы.

Современные промышленные предприятия сооружают установки многоступенчатой очистки, что позволяет на выходе получать совершенно безопасную воду, пригодную для вторичного применения.

Сточные воды черной металлургии

Коксохимические, железорудные и металлургические производства образуют большое количество отходов. Источниками загрязнённых сточных вод преимущественно являются доменные, травильные и сталеплавильные цеха.

Если слить неочищенные жидкие отходы в водоёмы, на дне будут собираться опасные отложения, вызывающие вторичное загрязнение. Последнее связано с тем, что вода разносит отходы на большие расстояния. Это приводит к нарушению естественного процесса самоочистки.

ОСВ целлюлозно-бумажного производства

Целлюлозно-бумажная промышленность потребляет на выпуск 1 тонны продукции 350 кубометров жидкости. Этот показатель может достигать 600 кубометров. Прошедшие производственный процесс сточные воды содержат:

  • соединения серы;
  • растворённую органику;
  • взвешенные элементы.

Наиболее эффективным методом утилизации является потоковое канализование. СВ разделяются на несколько индивидуально очищаемых потоков. Также отходы подвергают предварительной механической чистке с целью извлечения загрязняющих частиц. Далее сточные воды проходят биологическую обработку для нейтрализации опасных элементов.

Стоки нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности

Главная опасность, представляемая данными видами производства – нефтяная плёнка, которая образуется в водоёмах в случае сброса сточных вод. Плёнка не только обладает неприятным запахом, но и может поразить всё живое на больших площадях. Если концентрация достигает показателя 2000 мг/л, погибает рыба.

Чтобы избежать экологической катастрофы, на производствах проводится комплекс санитарно-технических и технологических мероприятий. В результате, сливы, прежде чем попасть в естественную среду, очищаются от всех видов загрязнений.

Утилизация осадков сточных вод: применяемые технологии

На сегодняшний день применяется несколько методик утилизации ОСВ и ПСВ. Это:

  • пиролиз;
  • сжигание осадка;
  • применение в качестве удобрений;
  • депонирование.

Все перечисленные варианты имеют как достоинства, так и недостатки. Некоторые позволяют вторично использовать утилизируемое сырьё. Это самые прогрессивные и перспективные методы.

Остановимся отдельно на каждом из перечисленных способов.

Пиролиз

За данным способом будущее, так как он исключает попадание в окружающую среду вредных компонентов. Пиролиз направлен на обработку исключительно органических компонентов. В основе метода — разложение под воздействием температур до +700°C. Кислород в процессе не участвует.

В результате переработки получают:

  • горючий газ – 55%;
  • полукокс – 35%;
  • органические элементы жидкой консистенции – 15%.

Полукокс обрабатывают дальше методом газификации и в результате получают горючий газ. Органика уходит вместе с газом. При помощи газификации получают оксиды металлов, представляющие собой очищенный шлак, который можно использовать вторично.

Сжигание

У данного метода долгая история, так как он относится к самым традиционным и давним. Процесс осуществляется по такому алгоритму:

  1. Активируется факел из горячего песка.
  2. Отходы располагаются над воздушным потоком.
  3. Осадки проводятся через факел.
  4. Происходит сжигание, в результате которого образуется газ.
  5. Газ очищается.

Первые утилизационные заводы с описанным циклом были открыты в 80-х гг. в Европе, США и Японии. В 90-е годы строительство заводов начали приостанавливать, так как было выявлено отрицательное влияние метода на природу.

Утилизация с целью получения удобрений

Жидкие отходы некоторых производств относятся к 4-му классу опасности, потому их разрешают утилизировать для получения удобрений.

Сказанное не относится к сточным водам, которые содержат токсичные компоненты и тяжёлые металлы. Разрешённая для применения в качестве удобрений концентрация опасных веществ устанавливается нормативными актами.

Важно: Фермы Западной Европы, пропагандирующие выращивание экологически чистой продукции, отказались от использования удобрений из ОСВ.

Депонирование

Утилизация данным методом осуществляется на иловых площадках. Этот путь применяют для обезвреживания 90% сточных вод.

У методики есть существенный недостаток – выделяемые в процессе испарения (биогаз) загрязняют атмосферу. Нежелательно попадание испарений в грунт. Это приводит к зашлаковыванию водоёмов и грунтовых вод.

Применение шлака

Шлак, который получают в процессе утилизации сточных вод, используется вторично. Он востребован при ремонте дорог и строительстве. Есть несколько вариантов его вторичного использования:

  • заполнение отвалов;
  • ремонт повреждённого дорожного полотна;
  • изготовление тротуарной плитки.

Последнее достигается путём смешения шлака с цементом и запуска процесса вибропрессовки. Получают качественную плитку различных расцветок толщиной 10 см.

Кому нужна такая процедура?

Первым делом очистка сточных вод необходима предприятиям, которые используют воду для осуществления технологических процессов. Необходима процедура и всему человечеству, потому что от её качества зависит, каким воздухом мы будем дышать, какую воду пить, и какую пищу употреблять.

Предприятия, занимающиеся утилизацией ОСВ, необходимы физическим и юридическим лицам, коммунальным хозяйствам, автомойкам, а также предприятиям лёгкой и тяжёлой промышленности.

Заключение

Современная утилизация вышла на новый уровень. В наши дни учёные и экологи работают над тем, чтобы найти максимально эффективные способы переработки отходов.

Чем больше в государстве применяется вторичное сырьё, тем здоровее и счастливее его граждане. От качества решения экологических проблем зависит качество жизни будущих поколений.

Обработка осадков сточных вод: методы очистки и сушки

Сточные воды содержат органические и неорганические элементы, которые загрязняют почву, грунтовые воды. В некоторых стоках концентрация загрязнений достигает 15 %. Поэтому прежде чем стоки попадут в грунт, проводится очистка в сооружениях обработки осадков сточных вод.

Что такое обработка и стабилизация осадков сточных вод?

Городские сточные воды обрабатываются на станциях переработки. В ходе очистки сточных вод и отстоя образуются осадки, которые перед вторичным использованием или утилизацией обрабатываются. Это делают для того, чтобы убрать жидкость, получить шлам. Процесс сбора и обработки сточных вод делится на несколько этапов.

Читайте также:  Дымоходы - современные системы

После поступления на станцию воды уплотняют и стабилизируют. Затем их сгущают, удаляют влагу (65%). В конце обработки осадок кондиционируют. После обработки принимается решение о дальнейшем использовании сточных водных остатков: ликвидации или повторном применении.

Стабилизация осадка

Чтобы предотвратить гниение осадка сточных вод, проводится его стабилизация. При этом разрушаются органические вещества, что замедляет химические и биологические процессы. Наиболее часто для стабилизации применяют анаэробное сбраживание. При нехватке кислорода стоки разлагаются, выделяя метан.

В основном для сбраживания создают мезофильные условия (38 С). Уплотненные сточные воды помещаются в метантенк, где они находятся две недели. В процессе сбраживания газ постепенно выходит и образуется илистый осадок.

Для создания благоприятных условий в метантенке постоянно поддерживается необходимая температура, а воды постоянно перемешиваются. В результате стабилизации увеличивается плотность осадка, а биогаз используется, как энергоноситель.

Ликвидация

Если дальнейшее использование обработанного осадка не рентабельно, или невозможно, то его ликвидируют. От состава зависит способ ликвидации:

  1. Регенерация.
    В процессе ликвидации выделяют, восстанавливают необходимые элементы.
  2. Сжигание.
    Осадок уменьшается в объеме, обеззараживается. Сжигание — эффективный, быстрый метод ликвидации.
  3. Сброс отходов.
    Осадок помещают в накопители, а затем закачивают в почвенные пустоты.

Эти методы ликвидации позволяют быстро уничтожить остатки, но требуют дополнительных вложений. Поэтому обработанный осадок чаще свозят на полигон, где в естественных условиях он перегнивает.

Методы обезвоживания осадка

Для удаления лишней влаги, наряду с обработкой осадков сточных вод, проводится обезвоживание в специальных блоках. Обезвоживание проводят путем добавления к осадку реагентов-флокулянтов. В результате химической реакции образуются хлопья и осадок легче фильтровать. Для получения максимального содержания сухого остатка в фильтрах-прессах используют известь. Оптимальным считается результат, когда процент сухого остатка достигает 45%.

Выбор способа обезвоживания зависит от состава сточных вод, технологической схемы обработки осадка.

Декантерные центрифуги

Экономичным надежным способом обезвоживания является обезвоживание в центрифугах. Декантерная центрифуга позволяет в непрерывном режиме получать сухой остаток. За счет центробежной силы твердые вещества оседают на стенках, и по шнеку выводятся в окно. Осветленная жидкость вытекает из центрифуги через сливные окна.

Ленточные фильтр-прессы

Сточные воды поступают в ленточный фильтр-пресс. Жидкость фильтруется и удаляется из пресса. Флоккулированная суспензия под действием силы тяжести дренируется. Уплотненный кек поступает в отделение для выгрузки. Образующаяся в ходе фильтрации вода стекает в поддоны.

Камерные фильтр-прессы

В отличие от ленточных фильтр-прессов, в камерные осадок загружается циклически. Камера, в которой установлена фильтрующая плита, на несколько секунд сжимается гидравлическими цилиндрами. В результате получается прессованный остаток и вода. Жидкость собирается в специальный отсек, а остаток выгружается.

Гидравлические прессы

Инновационным способом обезвоживания является использование гидравлических прессов. В таком прессе влажный осадок поступает через решетку в трубу. В трубе он прессуется с помощью поршня. Лишняя жидкость отделяется от сухой осадка в начале прессования. В ходе движения поршня по трубе остаточная жидкость отделяется и стекает, а сухой остаток выходит из трубы.

Термическая обработка

В сточных водах содержатся патогенные бактерии и микроорганизмы. Поэтому, если осадок используется в дальнейшем в сельском хозяйстве, озеленении его необходимо дезинфицировать. Обеззараживание проводят термическим или химическим способом.

Термическая обработка проходит при температурах 65-100 С. При таких температурах бактерии погибают и осадок можно использовать. Термическую обработку рекомендуется проводить, если в сточных водах присутствуют остатки животного происхождения. Обработка производится под строгим производственным контролем и подтверждается лабораторными исследованиями.

Контактная сушка

В контактных сушилках не происходит контакта осадка с сушильным агентом. Осадок сушат при помощи горячей воды, пара, масла. Если применяется пар или вода, то осадок сушится при температуре 160-190 С, время сушки осадка составляет час. Если в качестве агента используется масло, то температура составляет 190-240С. Это позволяет снизить время усушки осадка.

Конвективная сушка

В отличие от контактной сушки, в конвективной горячий сушильный агент непосредственно контактирует с осадком. Под воздействием горячего газа, воды сток нагревается и остаточная жидкость испаряется. Конвективные сушилки бывают барабанного и ленточного типа.

В барабанных в качестве агента используют газ, температура сушки 450 С и время сушки 10 минут. В ленточных сушилках применяют горячую воду. Температура сушки здесь 120-160 С, а время составляет приблизительно час.

Химическая обработка

Обеззараживание также проводят путем добавления к сточным водам химических реагентов, в состав которых входит кальций. Реагент помогает поддерживать в осадке рН12 до тех пор, пока не прекратится биоактивность. Обычно требуется не менее двух часов для достижения результата. Установка для химического обеззараживания — это резервуар с устройством для перемешивания и оборудование для дозирования реагента.

  • увеличение объема осадков за счет реагента;
  • вероятность выброса аммиака, для предотвращения необходимо промывать установку кислым раствором;
  • установка дополнительной химической защиты.

К плюсам этого метода обеззараживания относится повышение рН, что позволяет использование осадка в сельском хозяйстве.

Биологическая обработка

К биологическому методу обработки относится компостирование. В ходе аэробных процессов происходит стабилизация отходов и переработка их в компост. Компостирование происходит при +65С на протяжении недели.

Обеззараживать таким способом можно осадки, содержащие 15 процентов сухого вещества. Поэтому перед био.обработкой осадок сгущают, обезвоживают. Для достижения заданного баланса углерода и азота, в стоки добавляют опилки.

Методики уплотнения

Для уменьшения объема осадок сточных вод уплотняют. При этом осадки остаются текучими. Уплотнение — первая стадия обработки осадков. Чаще других методик используют гравитационный и флотационный способы.

При гравитационном уплотнении осадок размещается в радиальных вертикальных резервуарах. В них осадок находится несколько дней. Для ускорения процесса добавляют в резервуар коагулянты.

При флотации уплотнение происходит за счет воздушных пузырьков, которые поднимаются на поверхность вместе с элементами. В процессе уплотнения образуется пленка, которую удаляют. Также для уменьшения объема используют вибрационный и центробежный способ, где уплотнение протекает в циклонах и центрифугах.

Вибрационная

При вибрационном уплотнении лишняя жидкость отделяется от осадка с помощью вибрации. В сточную воду погружается вибратор, и жидкость отфильтровывается через перегородки. Получившийся ил отправляют на переработку или утилизацию.

Центробежная

При центробежном уплотнении сточные воды помещают в центрифугу или сепаратор. Под действием центробежных сил они делятся на жидкость(фугат) и иловый остаток. Ил остается в роторе, а жидкость удаляется.

Гравитационные илоуплотнители

Наиболее часто для уплотнения применяют гравитационные илоуплотнители. Сточные воды поступают в резервуар, где вращается скребок. В процессе уплотнения связь между частицами рушится, жидкость отделяется, осадок оседает. Этот способ позволяет уменьшить почти на 80% объем, при этом энергозатраты незначительны.

Механические илоуплотнители

При механическом уплотнении к сточным водам предварительно добавляют флокулянты. После механического уплотнения осадок обезвоживается без предварительного сбраживания. К недостаткам механического уплотнения можно отнести увеличение расходов на электричество.

Флотационная

При флотационном уплотнении из сточных вод удаляют бели, жиры, нефтепродукты, поверхностно активные элементы. Во флотаторе за счет воздушного потока сточные воды делятся на жидкость и осадок в виде пленки. Пленка с поверхности снимается с помощью скребков, входящих в комплектацию.

Фильтрационная

Сточные воды проходят через решетки и сита, в результате чего отсеиваются крупные частицы. Затем сток пропускают через тканевые фильтры для отсеивания мелких частиц. При фильтрационном уплотнении сточные воды поступают в барабан с мелкой сеткой, специальными форсунками для воды. Остаток смывается струей воды из форсунок в бункер.

Смешанная

Смешанную схему уплотнения применяют, когда сточные воды сильно загрязнены. В этом случае комбинируют флотационный метод и фильтрационный. Иногда сточные воды пропускают через фильтры, а затем проводят гидравлическое уплотнение.

Сжигание осадка

Осадки, которые не подлежат утилизации, ликвидируют. Одним из способов уничтожения является сжигание. В результате этого процесса образуются нетоксичные газы и зола. При сжигании выделяется теплота, которую используют повторно. Золу применяют в качестве присадочного материала в вакуумных фильтрах, фильтр-прессах. Перед сжиганием осадок обезвоживают, сушат.

Осадок предварительно нагревают, затем сушат. После сушки необходимо провести отгонку летучих веществ, и только затем приступают непосредственно к сжиганию органического остатка. Для полного выгорания углерода в конце процесса золу прокаливают. В конце сжигания золу охлаждают. Чтобы органическая часть сгорела полностью, температура в топке должна быть не менее 700 С.

Отдельное сжигание, моно сжигание

Для отдельного сжигания используют печи с кипящим слоем. Печь состоит из топки с куполообразным сводом, систем загрузки, подачи топлива, беспровальной решеткой, на которой насыпан песок. При продувании песка горячим воздухом создается кипящий слой.

Температура сжигания в кипящих печах составляет 950 С. Печи с кипящим слоем компактные, простые в обслуживание. При моно сжигании осадок термически разрушается без выделения тепла.

Совместное сжигание

При совместном сжигании можно утилизировать различные виды отходов. Например, в одну печь загружают твердые отходы вместе с жидкими и газообразными. Для этого используют печи с колосниковыми решетками или кипящим слоем. При совместном сжигании отходы являются дополнительным источником тепловой энергии по отношению друг к другу.

Утилизация

Раньше осадки сточных вод после обработки свозились на полигоны, в илонакопители, где лежали годами. Теперь осадки используют повторно. Перед утилизацией осадок обеззараживают, компостируют. После этого остатки используют в сельском хозяйстве. Активный ил—прекрасное удобрение. Подготовленные осадки применяют как кормовую добавку для животных.

Из стоковых остатков путем пиролиза получают полукокс, который используют как топливо.

Осадки используют как сорбенты для поглощения газов в коллекторах. Остатки добавляют в цементные растворы, строительные смеси. С помощью их восстанавливают истощенные земли.

Утилизация золы, полученной при моно сжигании осадка

Зола, при моно сжигании, содержит большое количество фосфора, биогенных организмов. Поэтому золу используют для сельскохозяйственных нужд, а также в качестве альтернативных энергоносителей. Моно зола, полученная от сжигания стоков цементных заводов, применяется при изготовлении стройматериалов.

Использование осадков сточных вод в сельском хозяйстве

Обработанные осадки сточных вод используют, как органоминеральное удобрение. Они содержат необходимые питательные вещества, микроэлементы. Использование такого удобрения позволяет улучшить параметры и характеристики сельхозугодий.

Вывоз осадков сточных вод на полигоны ТБО

Осадок, который не подходит для дальнейшего применения, вывозят на свалки ТБО. Там он применяется для рекультивации мусора. Для этого подходит любой осадок, кроме жидкого.

Законодательство стран европейского союза и России в сфере обработки осадков сточных вод

В странах ЕС действуют строгие правила в сфере обработки осадков сточных вод. Для стран европейского союза действуют единые директивы и регламенты. Законы ЕС устанавливают способы обработки, требования к утилизации, сжиганию. Законодательная база России также постепенно приводится в соответствие с требованиями этих директив.

В ЕС предусмотрено ужесточение требований директив. Поэтому некоторые требования внутри союза могут различаться. Например, в Нидерландах осадки в сельском хозяйстве и озеленении не используются. Поэтому все остатки здесь сжигаются. В Финляндии компостированные остатки разрешено использовать при озеленении городов. В Греции осадок вывозят на полигоны, а в России собирают в илонакопителях.

Существующие методы очистки осадка сточных вод

Очистка бытовых, городских и промышленных сточных вод – проблема, решение которой ищут во всех странах. Рассмотрим подробнее, какие методы применяются сегодня для уплотнения, сушки, обеззараживания, обезвоживания и утилизации осадков сточных вод

Переработка осадков

При применении очистки промышленных и хозяйственно-бытовых ОСВ (осадков сточных вод) из воды изымается большое количество примесей, которые накапливаются и становятся проблемой. Возникает необходимость их безопасной утилизации.

Основные способы переработки и утилизации ОСВ в России:

  • захоронения на иловых картах;
  • анаэробное сбраживание;
  • сжигание;
  • компостирование;
  • известковая стабилизация массы осадков и др.

Проблема очистки ОСВ более чем актуальна. Её решением занимаются в странах всего мира. Далее предлагается краткий обзор основных методов обработки ОСВ.

Уплотнение

При очистке стоковых вод образуется ОСВ двух видов: осадковые массы первичных отстойников, содержащие 93-95% влаги, избыточная масса активного ила. Ил содержит значительное количество (97-99.5%) связанной жидкости, трудноудаляемой из-за его специфичной структуры. Перед отправкой осадков на обезвоживание активный ил проходит предварительное уплотнение.

Читайте также:  Геометрическая резьба по дереву

Это – первая стадия переработки массы ОСВ. Уплотнением достигается:

  • значительное уменьшение объёма илового осадка;
  • увеличение производительности оборудования механического обезвоживания;
  • уменьшение времени обработки на следующих этапах и общего объёма работ;
  • снижение затрат на транспортировку;
  • уменьшение объёма накоплений шлама.

Уменьшение количества воды производят способами обезвоживания.

Гравитационный способ

Этим способом уплотняются активный ил, биоплёнка, снятая во вторичных отстойниках, сброженные осадки, удаляемые из метатенков. Процесс уплотнения массы осадков длится (в зависимости от их вида) от 9 до 30 часов. Влажность осадков после уплотнения уменьшается до 95-95.5%.

Гравитационное уплотнение ОСВ производится в отстойниках, оборудованных скребковыми устройствами. Отстойники бывают вертикальные и радиальные. Конструктивно они аналогичны первичным отстойникам. Для улучшения работы такие отстойники оборудуются вертикальными вращающимися решётками. Перед стержнями движущейся решётки образуется зона сдавливания (происходит концентрация осадка), позади – зона разряжения (с вертикальными каналами в массе осадков, через которые поднимается выделяющаяся вода). Радиальные уплотнители оборудуются илососами/скребковыми устройствами.

Способ термогравитационного уплотнения

Метод основан на нагреве осадка паром с температурой до 90 градусов и последующим (0.5 – 1 час) отстаиванием. Термогравитационное уплотнение илового осадка в 25 раз эффективнее уплотнения осадка гравитационным способом. Эффект базируется на расщеплении нагреваемой гидратной оболочки, удерживающей частицы ила. Освобождённые частички собираются в гранулы. Они крупнее и тяжелее, поэтому оседают быстрее, лучше уплотняются.

Флотационный способ

Для уплотнения илового осадка используется напорная флотация, производящаяся в прямоугольных или круглых флотаторах, оборудованных устройствами, насыщающими иловую смесь воздухом, и скребками, которыми удаляются донный и сфлотированный осадки. Насыщение осадка воздушными пузырьками производится различными способами: вакуумным, напорным, безнапорным, биологическим, химическим путём, электрофлотацией.

Ил насыщается воздухом, содержащимся в подаваемой под напором воде, и осадок перекачивается в распределительную камеру по трубопроводам. Снижение давления вызывает поднятие мелких пузырьков воздуха и образование осадочной гущи в накопительной ёмкости. Сфлотированный осадок собирается в периферийный лоток при помощи скребка, оттуда поступает на дальнейшую переработку, имея влажность 94-95%.

Методы уплотнения в центрифугах и замораживания

Центрифугирование осадковой массы с целью уплотнения заключается в применении центробежных сил. Сила тяжести частиц шлама возрастает в сотни раз, процесс отделения их от воды ускоряется. Были разработаны шнековые центрифуги, в которых достигается более глубокое обезвоживание осадка. Влажность обработанного шлама составляет на выходе 75%.

При замораживании до – 5 – 10 градусов Цельсия и последующем оттаивании, осадок активного ила изменяет свои свойства, поскольку в нём происходит перераспределение форм водных связей. С уменьшением связанной влаги возрастает объём свободной воды. Твёрдая фаза ила коагулируется, вследствие чего отпадает необходимость применения химреагентов при иссушении.

Стабилизация

Цель метода – сведение к минимуму химико-биологических процессов, происходящих в осадковом веществе. Заключается он в разложении органики осадка до простейших соединений или веществ, длительно ассимилируемых окружающей средой. Стабилизация шлама может производиться разными методами:

  1. биотермическим – компостирование (используется для осадков, подсушенных естественно или обезвоженных механически);
  2. биологическим (аэробное и анаэробное – метановое сбраживание) для жидких шламов;
  3. термическим/термохимическим,
  4. химическим (с применением реагентов),
  5. биологическим.

Выбор метода определяется несколькими условиями: видом шлама, его количеством, возможностью последующего применения осадкового вещества и др.

Химический метод

Реагентная стабилизация проводится применением извести, тиазона, формальдегида, аммиака или мочевины. Этим достигается обеззараживание, повышается питательная ценность, эффективность использования осадков в земледелии. При применении этих реагентов они оказывают действие на осадковое вещество, на почву, так как часть их остаётся в осадке после обработки. Этим останавливается реактивация патогенов в последующем. В зависимости от температурных условий, метода обработки, состава шлама количество вносимых реагентов может быть разным.

Молотая известь смешивается со шламом в лопастном двухвальном смесителе. При её применении температура шлама может повышаться до 60 градусов (при дозах более 30%). Добавка извести повышает кислотность до рН 10 и выше, подавляется активность бактерий и других микроорганизмов, ОСВ утрачивают запах.

Термический метод

Заражение яйцами гельминтов – основное бактериальное загрязнение шламов. Задача обеззараживания – дегельминтизация осадков. Наиболее распространённый и приемлемый способ дегельминтизации – нагревание биомассы до 60-65 градусов Цельсия. Наиболее простым способом обезвреживания обезвоженных осадков является их термическое радиационное нагревание.

Производится обработка в камерах КДГМ, состоящих из пластинчатого металлического транспортёра, на который тонким слоем раскладывается осадок. Лента транспортёра, двигаясь, проходит под горелками инфракрасного излучения, нагревающего осадок до нужной температуры.

Биотермический метод

Стабилизация и обеззараживание осадков в процессе компостирования производится деятельностью аэробных микроорганизмов. Осадки компостируются совместно с твёрдыми бытотходами, торфом, соломой, измельчённой древесной корой и др. Благодаря этому создаётся пористая структура нужной влажности с оптимальным углеродо-азотным соотношением. Компост улучшают добавками калия и извести.

Биологический метод

Наиболее распространённым методом является биологическая стабилизация – сбраживание при помощи аэробных и анаэробных микроорганизмов. Для шламов промышленных стоков используют в основном аэробный метод, при котором распад подверженных гниению разлагаемых биологических веществ производится длительным аэрированием в аэротенках.

Старейший способ стабилизации осадкового вещества – анаэробное сбраживание. При дефиците кислорода органические и неорганические шламовые вещества разлагаются, образуя метан и конечную неорганику. Анаэробное сбраживание производится в септиках, двухярусных отстойниках, осветлителях-перегнивателях и метатенках. Септики и отстойники используются при малых объёмах обрабатываемого шлама.

Шлам из первичных отстойников и уплотнённая иловая биомасса стабилизируются сбраживанием в метатенках под воздействием анаэробных микроорганизмов. В результате распада органической части массы до воды, растворимых соединений и газа резко уменьшается масса органики (на 40-50%), а также содержание патогенных вирусов, бактерий и гельминтных яиц. С повышением температуры скорость разложения каждого компонента возрастает.

Основную (до 80%) часть органики составляют белки, жиры, углеводы. При их распаде образуется биогаз, основная доля которого – от распада жиров. Доля жиров больше в шламе первичных отстойников, тогда как в ИАИ больше белков. Высвободившийся биогаз собирается, идёт на сжигание. В процессе стабилизации происходит уменьшение объёма ОСВ и обеззараживание.

Обезвоживание

Минеральные осадки обезвоживаются сравнительно легко. Органические осадки, избыточный активный ил обезводить проблематичнее.

Из-за значительного разнообразия веществ, содержащихся в осадковом веществе городских и промышленных сточных вод, невозможно создание какого-либо универсального метода обезвоживания осадка. Чаще всего на практике используется сушка осадка на иловых площадках и обезвоживание его механическим способом.

Механическое обезвоживание шлама производственных сточных вод производится интенсивными и экстенсивными методами. Интенсивное сгущение и обезвоживание илового осадка производится фильтрованием, гидроциклонированием, центрифугированием. Экстенсивное обезвоживание производится в уплотнителях различного рода.

Обезвоживание на иловых площадках

Для обезвоживания используются большие территории, поделённые на участки (карты), окружённые валами из земли. Иловые площадки могут быть устроены непосредственно на грунте (с естественным основанием), либо делают площадки уплотнения с водонепроницаемым искусственным основанием и стенками. Эти площадки работают по принципу отстаивания. Если грунт площадок с естественным основанием плохо проводит влагу, то в канавки укладывают дренажные трубы и засыпают их щебнем.

Периодически небольшим слоем на участки с естественным основанием наливается сырое осадковое вещество и подсушивается. Некоторая часть влаги впитывается в грунт, основная доля влаги испаряется. Подсушенный осадок по своей структуре приближается к влажной земле. Влажность подсушенного осадка – 70-80%.

Выделившаяся иловая вода отводится вновь на отстойник очистных сооружений.

Метод фильтрации

К этому способу в основном обращаются, когда требуется обезвоживание ОСВ, представляющих собой осадковые суспензии высокой концентрации. Причём, если в начале процесса фильтратором является фильтрующая ткань, то в последующем, по мере налипания на тканевую сетку задерживающегося осадка, возникает дополнительно фильтрующий слой (кек), который перенимает на себя роль основного фильтра, поддерживаемого слоем ткани. Качество очистки фильтрата увеличивается вместе с нарастанием дополнительного слоя. Но понижается скорость фильтрации. Способность суспензий фильтроваться сквозь создаваемый ею кек характеризуется удельным сопротивлением осадка (кека). Он является основным показателем, на основании которого подбирается метод фильтрации.

Фильтры различаются направленностью создаваемого давления. Фильтрация производится за счёт разности давлений. Так, за пористой перегородкой вакуум-фильтров создаётся давление меньше 0.1 мПа, в пресс-фильтрах – давление пульпы выше атмосферного.

Сушка

Для уменьшения объёма и массы иловых осадков, прошедших обезвоживание механическими способами, и для обеззараживания их от патогенных микроорганизмов и гельминтных яиц используется термическая сушка. Прошедший термическую сушку осадок – сыпучий материал с влажностью от 10 до 50%. Он обеззаражен, не загнивает.

Применяемые сушильные процессы различны: сублимирование в электромагнитном поле, конвекция, кондукция. Процесс производится в сушилках различного действия, например, в сушилках с фонтанирующим слоем (рисунок), в пневматических и барабанных сушилках и др. Более всего распространена сушка конвекцией, когда тепло передаётся осадковой массе сушильным агентом (носителем тепла) – горячим воздухом, топочными газами или перегретым паром.

Утилизация

Осадковые вещества утилизируются в основном в следующих направлениях:

  1. хоронятся на иловых картах;
  2. используются как удобрения;
  3. сжигаются;
  4. утилизируются с применением пиролиза;
  5. преобразуются в техногенный гумус (наилучшая перспектива использования осадка).

После обеззараживания и компостирования ОСВ используются в земледелии в качестве питательных веществ, содержащих фосфорные и азотные элементы. Наиболее ценен компост. Его внесение снижает кислотность почв и насыщает их питательными компонентами.

Сжигание

Если утилизация иловых осадков невозможна или нецелесообразна экономически, то осадковые массы сжигают. В результате сжигания образуются водяные пары, нетоксичные газы, выделяются минеральные составляющие в виде золы или расплавов. Основные ОСВ сгорают с небольшой отдачей тепла. Однако некоторые ОСВ по теплоте сгорания аналогичны бурому углю, при их сжигании может получаться энергия.

Для сжигания используются системы сжигания ОСВ – печи:

  1. КС (с кипящим слоем);
  2. многоподовые;
  3. циклонного типа (циклонные реакторы);
  4. влажного окисления;
  5. барабанные вращающиеся;
  6. сжигания в сочетании с устройствами резкой сушки;
  7. сжигания распыленной суспензии.

Сжигание осадковых масс может производиться совместно с другими энергетическими источниками (например, сжигание с углем, твёрдыми бытовыми отходами) или отдельно – моносжигание. В основном моносжигание производят в печах КС.

В ряде случаев зола и шлак от сжигания вещества ОСВ могут быть пригодны для вторичного применения в строительстве, сельском хозяйстве и в промышленности.

Очистка городских сточных вод. Этап обработки осадка.

Завершая цикл статей об очистке городских сточных вод, мы расскажем про обработку осадка – последний этап всего процесса. Статья получилась большая, однако тема обработки осадка при очистке городских сточных вод настолько же интересна, насколько и масштабна. Она касается многих аспектов: от сложных технологий и множества их видов, до экономической целесообразности их применения и соблюдения норм экологии. Для начала напомним, что полноценная технологическая схема очистки ГСВ должна включать в себя 4 основных процесса: механическую очистку, биологическую очистку, обеззараживание очищенной воды и обработку осадка. В ряде случаев могут применяться так называемые «урезанные схемы», в которых отсутствует какой-то процесс – это оправдано в исключительных условиях.

Рис. 0 Этапы очистки в полноценной технологической схеме ГСВ

Факт 1. С технической точки зрения сточные воды являются «жидкими отходами»

Сточные воды – это те отходы, которые с помощью воды приобретают текучую консистенцию, позволяющую отводить их в сооружение для очистки сточных вод. Задача очистки сточных вод состоит в том, чтобы надежно и экономично удалять из них нежелательные загрязняющие вещества, которые при спуске их в водоем могут вызвать недопустимые нагрузки на его экосистему. Для этого применяются методы, которые в конечном итоге способствуют разделению изначальных стоков на очищенные сточные воды и на остаточные вещества – осадок.

Возникающие остаточные вещества (рис. 1) можно разделить на следующие группы:

  • Отбросы, задержанные на решетках или ситах;
  • Песок, задержанный на песколовках;
  • Масла и жиры;
  • Осадок сточных вод (первичный, вторичный и третичный).

Отбросы с решеток/сит, песок с песколовок, а также жиры и масла удаляются из сточных вод уже в ходе механической предварительной очистки, чтобы они не мешали дальнейшим процессам очистки. Осадок сточных вод, напротив, является собственно продуктом очистки сточных вод, который содержит вещества, удаляемые из сточных вод путем обработки. По сравнению с другими остаточными веществами осадок сточных вод возникает в существенно больших количествах. Вопрос целесообразного экономического и одновременно экологического использования осадка до сих пор не решен однозначно.

Читайте также:  Бестраншейная замена канализации: имеющиеся методы и их преимущества

Рис. 1. Возникновение остаточных веществ в очистном сооружении в зависимости от стадий процесса

В целом все остаточные вещества очистки сточных вод требуют надежного экологически безопасного удаления. Для всех остаточных веществ верно то, что по естественному закону сохранения материи и энергии они не могут быть уничтожены в собственном смысле этого слова, вследствие чего в распоряжении имеются только два способа:

  • Возвращение в круговорот веществ (переработка);
  • Вывод из круговорота веществ (устранение).

Однако, как правило, остаточные вещества имеют различные критические свойства/компоненты, которые препятствуют их непосредственному возвращению в круговорот веществ, либо изъятию из него. Вследствие этого становится необходима предварительная, «ориентированная на удаление» обработка с целью изменить критические свойства/компоненты таким образом, чтобы остаточные вещества более не вызывали критических нагрузок на окружающую среду.

Факт 2. Тип и объем обработки осадка зависят от количества и структуры осадка сточных вод, а также от имеющихся в распоряжении способов удаления

Задача по обработке осадка состоит в подготовке возникающего при очистке сточных вод осадка таким образом, чтобы он мог быть удален в соответствии с правилами, экономично и безвредно, т.е. без негативного общеэкологического влияния. Целью обработки осадка является изменение или улучшение важнейших свойств осадка (объема, запаха, гигиеничности и т.п.). Уменьшение содержания вредных веществ в осадке при этом не является задачей обработки осадка. Для этого требуются меры со стороны источника, т.е. производителей сточных вод. К важнейшим свойствам осадка, которые могут и должны быть изменены в ходе его обработки, относятся высокие доли воды, органического вещества и возбудителей заболеваний.

Если осадок сточных вод будет использоваться в сельском хозяйстве или земледелии, то он должен быть гигиенически безупречен и стабилен, т.к. не должно происходить образования запаха вследствие быстрого бактериального разложения. Для складирования на свалках органические твердые вещества должны быть удалены практически полностью (ПП о С, а при газификации с последующим расплавление шлака – не менее 1300 о С. Обычно трубется сушка осадка до СО > 90%. В зависимости от того, какой метод применяется, осадок сточных вод должен подготавливаться по-разному (табл. 2).

Метод

Применяемый материал

Температура, О С

Характерное давление, бар

Газификация с неподвижным слоем

Обработка осадков сточных вод

В ходе очистки сточных вод образуются осадки, которые представляют опасность в санитарном отношении. Их необходимо обрабатывать и/или утилизировать. Обработка осадков сточных вод производится следующими методами:

  1. Стабилизация;
  2. Уплотнение;
  3. Кондиционирование;
  4. Обезвоживание;
  5. Деструкция;
  6. Утилизация.

Выбор метода обработки зависит от вида и свойств осадков. По происхождению осадки можно классифицировать на:
1. Первичные:
1.1. грубые (образуются на решетках и ситах; влажность – 80%);
1.2. тяжелые (на песколовках; влажность – 60%);
1.3. плавающие (на отстойниках; влажность – 60%);
1.4. сырые (на первичных отстойниках и осветлителях; влажность около 93-95%);
2. Вторичные:
2.1. сырые (на вторичных отстойниках; влажность около 99,2-99,7%);
2.2. сброженные (на сооружениях стабилизации осадка; влажность — 97%);
2.3. уплотненные (на илоуплотнителях и осадкауплотнителях; влажность – 90-96 %%);
2.4. обезвоженные (на сооружениях обезвоживания; влажность – 68-75%);
2.5. сухие (после сушилок).

Так же осадки делят по степени опасности, токсичности:

  1. Малоопасные;
  2. Умеренно опасные;
  3. Высоко опасные;
  4. Чрезвычайно опасные.

Уплотнение и стабилизация осадков сточных вод

Уплотнение осадков сточных вод – это уменьшение их объема. Обычно применяется перед обезвоживанием. Может осуществляться на илоуплотнитеях (уплотнение активного ила) и осадкоуплотнители (уплотнение смеси из активного ила и сырого осадка, который образуется в первичных отстойников). Конструктивно уплотнители бывают двух видов: радиальные и вертикальные. Так же для уплотнения осадков применяют флотаторы (перед метантенками или тепловой обработкой).

Стабилизация осадков сточных вод бывает двух видов:
1. Анаэробная:
1.1. Метантенки (фирмы производители: R.Lach GmbH, KRESTA);
1.2. Септики (для отдельных зданий, без доступа к опщесплавной канализации) после которых вода обеззараживается и вывозится на полигон; (фирмы производители: GRAF, АВГУСТ-ЭКО, Akyop; УП «Полимерконструкция»).
1.3. Двухъярусные отстойники (при производительности до 10000 м3/сут; ;
1.4. Осветлители-перегниватели.
2. Аэробная:
2.1. Коридорный аэротенк;
2.2. Аэротенк продленной аэрации;
2.3. Аэротенк-вытеснитель.

Кондиционирование осадков сточных вод – обработка, которая улучшает их водоотдающие свойств, в результате которой увеличивается эффект последующего механического обезвоживания.
Способы кондиционирования:
1. Реагентные:
1.1 Коагуляция (соли железа, алюминия, известь);
1.2 Нейтрализация;
2. Тепловая обработка;
3. Оттаивание;

Обезвоживание осадков сточных вод — выделение из них влажной части, для максимальной просушки, осуществляется на:

  1. Вакуум-фильтрах (фирмы-производители: Koch Industries, Игл Групп);
  2. Виброфильтры;
  3. Фильтр-прессы (Экотон);
  4. Центрифуги (фирмы-производители Humbolt, Flottweq, Alfa, Laval);
  5. Барабанные сушилки;
  6. Сепараторы;
  7. Сушилки со встречными струями;
  8. Вакуум-сушильные установки;
  9. Иловые площадки.

Деструкция осадков сточных вод осуществляется способами:

После обработки большинство осадков вывозится на полигон. Но не опасные в санитарном отношении осадки можно использовать, например для посадки леса или посыпки дороги зимой (осадок из песколовок). Раньше осадок из вторичных отстойников после обработки использовался в качестве удобрения для растений.

Электронная библиотека

В процессе биохимической очистки в первичных и вторичных отстойниках образуются осадки, которые следует утилизировать или обрабатывать с целью уменьшения загрязнения биосферы. Обработка и утилизация этих осадков весьма затруднена из-за большого их количества, разного состава и высокой влажности.

Как правило, осадки сточных вод представляют собой трудно фильтруемые суспензии. Во вторичных отстойниках в осадке находится в основном активный ил, объем которого в 1,5…2 раза больше, чем объем осадка из первичного отстойника. Одной из определяющих величин для выбора метода обработки осадка является его удельное сопротивление (r). Для осадков сточных вод r изменяется в широких пределах, для сырого ила r = (72…7860) 10 10 см/г.

Вода в осадках может быть в свободном и связанном состоянии. Свободная вода (60…65 %) может быть легко удалена из осадка. Связанная вода (30…35 %) подразделяется на коллоидно-связанную и гигроскопическую. Коллоидно-связанная

влага обволакивает твердые частицы гидратной оболочкой и препятствует их соединению в крупные агрегаты. Некоторое количество этой влаги удаляется из осадка после коагуляции в процессе фильтрования.

Методы уплотнения активного ила

Для обработки и обезвреживания осадков используют различные технологические процессы (рис. 1.30). Уплотнение осадков связано с удалением свободной влаги и является необходимой стадией всех технологических схем обработки осадков. При уплотнении в среднем удаляется 60 % влаги, и масса осадка сокращается в 2,5 раза.

Рис. 1.30. Схема процессов обработки осадков сточных вод

Наиболее трудно уплотняется активный ил. Влажность активного ила составляет 99,2…99,5 %. Взвешенные частицы ила имеют небольшой размер и плотную гидратную оболочку, которая препятствует уплотнению. Уплотнение активного ила сопровождается ростом удельного сопротивления, фильтрования. Для уплотнения используют ила гравитационный, флотационный, центробежный и вибрационный методы. Гравитационный метод уплотнения является наиболее распространенным. Он основан на оседании частиц дисперсной фазы. В качестве илоуплотнителей используют вертикальные или радиальные отстойники.

При флотационном методе уплотнения осадков частицы активного ила прилипают к пузырькам воздуха и всплывают вместе с ними на поверхность. Для образования пузырьков воздуха может быть использован метод напорной флотации, вакуум-флотации, электрофлотации и биологической флотации (пузырьки воздуха образуются за счет развития и жизнедеятельности микроорганизмов при подогреве осадка до температуры 35…55 °С).

Стабилизацию осадков проводят для разрушения биологически разлагаемой части органического вещества на двуокись углерода, метан и воду. Ее ведут при помощи микроорганизмов в анаэробных и аэробных условиях. В анаэробных условиях проводится сбраживание в септиках, двухярусных отстойниках, осветлителях-перегнивателях и метантенках. Септики и отстойники используют на установках небольшой производительности. Наиболее широкое распространение получили метантенки. Высокая влажность и большое содержание белка в активном иле приводят к низкому выходу газа при анаэробном сбраживании, поэтому в метантенках выгоднее сбраживать один сырой осадок из первичных отстойников, а активный ил подвергать аэробной стабилизации.

Аэробная стабилизация заключается в продолжительном аэрировании ила в аэрационных сооружениях с пневматической, механической или пневмомеханической аэрацией. В результате нее происходит распад (окисление) основной части биоразлагаемых органических веществ (до СО2, Н2О и Н2). Оставшиеся органические вещества теряют склонность к загниванию, т.е. стабилизируются. Расход кислорода на процесс стабилизации приблизительно равен 0,7 кг на 1 кг органического вещества.

Аэробную стабилизацию можно проводить и для смеси осадков из первичного отстойника и избыточного активного ила. Эффективность процесса аэробной стабилизации зависит от его продолжительности, интенсивности аэрации, температуры, состава и свойств окисляемого осадка.

Кондиционирование осадко – это процесс предварительной подготовки осадков перед обезвоживанием или утилизацией.

При реагентной обработке осадка происходит коагуляция – процесс агрегации тонкодисперсных и коллоидных частиц. Образование при этом крупных хлопьев с разрывом сольвентных оболочек и изменением форм связи воды способствует изменению структуры осадка и улучшению его водоотдающих свойств. В качестве коагулянтов используют соли железа и алюминия – FeSO4 и Fe2(SO4)3, FeCl3, A12(SO4)3, а также известь. Эти соли вводят в осадок в виде 10 %-х растворов. Могут использоваться отходы, содержащие FeCl3, FeSO4, A12(SO4)3 и др.

Осадки, сброженные в термофильных условиях, имеют более высокое удельное сопротивление и требуют при обезвоживании повышенных доз коагулянтов, так как при сбраживании повышается щелочность осадка. Для ее снижения и уменьшения расхода коагулянтов осадки предварительно промывают водой. Промывку проводят в специальной аэрируемой камере.

Вместо коагулянтов можно использовать и флокулянты. Для осадков с высоким содержанием органических веществ (зольность 25…50 %) целесообразно использовать только катионные флокулянты; для осадков с зольностью 55…65 % следует комбинировать катионные и анионные флокулянты, а для осадков с зольностью 65…70 % применять анионные флокулянты. Расход флокулянтов в сравнении с расходом коагулянтов значительно меньше, поэтому, стоимость обработки сокращается примерно на треть.

К безреагентным методам обработки относятся: тепловая обработка, замораживание с последующим отстаиванием, электрокоагуляция и радиационное облучение.

Тепловую обработку ведут нагреванием осадка в автоклавах до температуры 170…200 °С в течение 1 ч. За это время коллоидная структура осадка разрушается, часть его переходит в раствор, а остальная часть хорошо уплотняется и фильтруется на вакуум-фильтрах. В них влажность снижается с 92…94 до 70…75 %. Осадок после термической обработки и обезвоживания может быть использован в качестве азотно-фосфорного удобрения.

Осадки обезвоживают на иловых площадках и механическим способом. Иловые площадки – это участки земли (корты), со всех сторон окруженные земляными валами. Если почва хорошо фильтрует воду и грунтовые воды находятся на большой глубине, иловые площадки устраивают на естественных грунтах. При залегании грунтовых вод

на глубине до 1,5 м для отвода фильтрата устраивают специальный дренаж из труб, а иногда организуют искусственное основание.

Рабочую глубину площадок выбирают в пределах 0,7…1 м. Площадь иловых площадок зависит от количества и структуры осадка, характера грунта и климатических условий. Иловая вода после уплотнения направляется на очистные сооружения.

Могут быть устроены площадки для осаждения ила и поверхностным удалением воды. Такие площадки можно делать в местах с теплым климатом и для очистных сооружений производительностью более 10 000 м 3 /сут. Их располагают в виде каскада из 4…8 площадок.

Иловые площадки-уплотнители сооружают глубиной до 2, м с одонепроницаемыми стенами и дном. Принцип действия их основан на расслоении осадка при отстаивании. Жидкость удаляется периодически с разных глубин над слоем осадка. Осадок периодически удаляется специальными машинами.

Механическое обезвоживание осадков производят на вакуум-фильтрах, фильтрпрессах, центрифугах и виброфильтрах, с предварительной коагуляцией, флокуляцией.

При термических методах обработки осадков для сушки осадков применяют конвективные сушилки. В качестве сушильного агента используют топочные газы, перегретый пар или горячий воздух, наиболее часто – дымовые газы при температуре 500…800 °С. Применяют сушилки различных конструкциий: многоподовые, барабанные, ленточные, петлевые, с кипящим слоем, распылительные и вакуум-установки.

Срочно?
Закажи у профессионала, через форму заявки
8 (800) 100-77-13 с 7.00 до 22.00

Ссылка на основную публикацию