Оброблення осадів стічних вод

У процесах біохімічного очищення у первинних та вторинних відстійниках утворюються значні маси осадів, які необхідно утилізувати або обробляти. Осади, мають різний склад і значну вологість.

- осади переважно мінерального складу;

- осади переважно органічного складу;

- змішані осади.

Осади характеризуються вмістом сухої речовини (г/л або у %), вмістом беззольної речовини (у % від маси сухої речовини), елементним складом, уявною в'язкістю і плинністю, гранулометричним складом. Осади стічних вод являють собою важкофільтруємі суспензії.

У вторинних відстійниках осад містить, в основному, надлишковий активний мул, об’єм якого у 1,5-2 рази більше, ніж об’єм осаду з первинного відстійника. Питомий опір осаду (r = 7240^-78,640¹² см/м) є одним з визначальних показників для вибору методу оброблення осадів. В осадах міститься вільна (60-65 %) і зв'язана (30-35%) вода.

Оброблення осаду активного мулу включає:

- ущільнення осаду гравітаційним, флотаційних, відцентровим і вібраційним методами;

- стабілізацію осадів в аеробних і анаеробних умовах;

- кондиціанування осадів реагентними і безреагентними способами;

- теплове оброблення;

- рідкофазове окиснення органічної частини осаду киснем повітря;

- зневоднення осадів на мулових майданчиках і механічним способом;

- сушіння осадів;

- спалювання осадів.

Вільна вода порівняно легко може бути видалена з осаду, зв'язана вода (колоїдно-пов'язана і гігроскопічна) набагато важче. Колоїдно-зв'язана волога обволікає тверді частки гідратною оболонкою і перешкоджає їх сполученню у великі агрегати. Коагулянти позитивно зарядженими іонами нейтралізують негативний заряд часток осаду. Після цього окремі тверді частки звільняються від гідратної оболонки і сполучаються у пластівці. Звільнена вода ефективніше фільтрується. Зруйнувати гідратну оболонку можна також завдяки короткочасному термічному обробленню.

Розміри часток активного мулу не перевищують 3 мм, а основна маса часток (98%) має розмір менше 1 мм. Надлишковий активний мул і надлишкова біоплівка переважно складаються з органічної речовини, кількість якого залежно від режиму роботи споруд коливається від 65% (для аеротенків повного окислення) до 75% (для високонавантажених споруд).

Осад містить патогенні бактерії, яйця гельмінтів, цисти найпростіших, тому небезпечний у санітарно-епідеміологічному відношенні і вимагає знезараження. Ступінь руйнування органічної речовини при аеробній стабілізації значно нижче, ніж при анаеробних процесах. Після аеробної стабілізації осад ущільнюють у відстійниках протягом 5-15 год до вологості 96-98%. При стабілізації бактерії Coli гинуть на 95%, але яйця гельмінтів не зникають, тому осад потребує знезараження, наприклад, термічними методами.

Структура осаду, збродженого у анаеробних умовах (у метантенках, двоярусних відстійниках та інших спорудах анаеробного зброджування), дрібна і однорідна, колір майже чорний або темно-сірий. Осад відрізняється високою плинністю, виділяє запах сургучу або асфальту. У метантенках розпад осаду супроводжується виділенням значної кількості газу - метану, дуже цінного для використання. Аеробні стабілізатори осаду значно простіші і безпечніші від метантенків з анаеробними процесами як конструктивно, так і у процесі експлуатації. Аеробна стабілізація здійснюється у резервуарах типу аеротенків при тривалій аерації осаду повітрям. Під час аеробної стабілізації осад набуває властивості водовіддачі. Стабілізації піддається активний мул або суміш активного мулу з осадом первинних відстійників.

Найбільш простий і розповсюджений спосіб зневоднення сирого і збродженого осаду - сушіння на мулових майданчиках (рис. 3.19).

Вони являють собою сплановані карти, обладнані дренажем ділянки землі.

На мулових майданчиках здійснюються ущільнення осаду і видалення рідини з поверхні, фільтрування її через шар осаду, видалення за допомогою дренажу, випаровування з поверхні осаду.

Застосовуються різні типи мулових майданчиків:

- на природній основі з дренажем або без дренажу;

- на штучному асфальто­бетонному покритті з дренажем;

- каскадні з відстоюванням і видаленням води з поверхні.

1 - дорога; 2 - шиберна засувка; 3 - зливний лоток; 4 - щит біля зливного лотка;

5 - дренажні труби; 6 - колодязі; 7 - огороджуючи канави; 8 - з'їзди на карту

Рисунок 3.19 - Схема мулового майданчика

Для механічного зневоднення осаду може бути застосоване

центрифугування, фільтр-пресування і вакуум-фільтрування.

Термічне сушіння дозволяє отримати продукт, який не підлягає загниванню, з вологістю близько 20-25%, що значно полегшує умови його перевезення та зберігання. Зневоднений цим способом осад можна у розфасованому вигляді транспортувати до місця його використання. Для термічного оброблення осаду застосовують сушарки млини, сушарки барабанного типу, шахтні або вальцьові сушарки і сушарки з наступним спалюванням у печах. Осад сушиться за допомогою топкових газів, що проходять через сушарку, отриманих шляхом спалювання у спеціальній котельній камері газу з метантенків. Температура топкових газів становить близько 800°С.

У процесі бродіння з осаду виділяється газ метан. Він може бути застосований як паливо для станції аерації та селища при ній, для автотранспорту (при влаштуванні газонаповнювальної станції) і як сировина у хімічній промисловості. Вуглекислота, що виділяється у процесі бродіння, може бути використана для приготування сухого льоду. Для застосування осаду у якості палива його необхідно попередньо висушувати. Висушений осад брикетують для спалювання на колосниках або розмелюють і спалюють у розпиленому вигляді. Через високу зольність і низьку калорійність осад є низькосортним паливом, а тому його слід застосовувати для цієї мети у виняткових випадках, коли неможливо використовувати як добриво.

Утилізація осаду стічних вод і надлишкового активного мулу часто пов'язана з використанням їх у сільському господарстві у якості добрива, що обумовлено досить значним вмістом у них біогенних елементів. Активний мул особливо багатий азотом і фосфорним ангідридом. У якості добрива можна використовувати той осад стічних вод і надлишковий активний мул, який попередньо підлягав обробленню, що гарантує подальше його незагнивання, а також загибель патогенних мікроорганізмів і яєць гельмінтів.

Важливе значення також мають методи утилізації активного мулу, пов'язані з використанням його як флокулянта для згущення суспензій, отримання з активованого вугілля адсорбенту у якості сировини для отримання будівельних матеріалів та ін. Проведені токсикологічні дослідження показали можливість перероблення сирого осаду і надлишкового активного мулу у цементному виробництві.

3.6