Контрол на естествените процеси на пречистване на водата. Методи за третиране на утайки от отпадъчни води, прилагани съоръжения

най-големият екологичен проблемСтрани от ОНД - замърсяване на тяхната територия с отпадъци. Особена загриженост предизвикват отпадъците, образувани в процеса на пречистване на градските отпадъчни води – утайки от канализацията и утайки от отпадъчни води (наричани по-долу СС).

Основната специфика на такива отпадъци е тяхната двукомпонентна природа: системата се състои от органични и минерални компоненти (съответно 80 и 20% в пресни отпадъци и до 20 и 80% в отпадъци след дългосрочно съхранение). Наличието на тежки метали в състава на отпадъците определя техния IV клас на опасност. Най-често тези видове отпадъци се съхраняват на открито и не подлежат на допълнителна обработка.

Например,До момента в Украйна са натрупани повече от 0,5 милиарда тона WWS, общата площ за съхранение на които е приблизително 50 km 2 в крайградските и градските райони.

Липсата в световната практика на ефективни методи за обезвреждане на този вид отпадъци и произтичащото от това влошаване на екологичната ситуация (замърсяване на атмосферата и хидросферата, отхвърляне на земни площи за депа за съхранение на битови отпадъци) показват уместността на намирането на нови подходи и технологии за включване на WWS в икономическото обръщение.

В съответствие с Директива 86/278/EEC на Съвета от 06.12.1986 г. „За опазване на околната среда и по-специално на почвите при използване на утайки от отпадъчни води в селското стопанство“ в страните от Европейския съюз през 2005 г., WWS са използвани, както следва: 52% - в селското стопанство, 38% - изгорени, 10% - складирани.

Опитът на Русия да пренесе чуждестранния опит от изгарянето на WWS на местна почва (изграждане на инсталации за изгаряне на отпадъци) се оказа неефективен: обемът на твърдата фаза намаля само с 20%, като едновременно с това отделя голямо количество газообразни токсични вещества и продукти от горенето. в атмосферния въздух. В тази връзка в Русия, както и във всички други страни от ОНД, тяхното съхранение остава основният начин за работа с WWS.

ПЕРСПЕКТИВНИ РЕШЕНИЯ

В процеса на търсене алтернативни начиниобезвреждане на ОСВ чрез извършване на теоретични и експериментални изследванияи пилотни тестове, ние доказахме, че решаването на екологичния проблем - елиминирането на натрупаните обеми отпадъци - е възможно чрез активното им включване в икономическото обръщение в следните отрасли:

пътна конструкция(производство на органо-минерален прах вместо минерален прах за асфалтобетон);
строителство(производство на изолация от експандирана глина и ефективни керамични тухли);
селскостопански сектор(производство на високохумусни органичен тор) .

Експериментално прилагане на резултатите от работата беше извършено в редица предприятия в Украйна:

настилка на зоната за съхранение на тежка техника MD PMK-34 (Луганск, 2005 г.), участък от обходния път около Луганск (при пикове PK220-PK221+50, 2009 г.), настилка на ул. Малютин в Антрацит (2011);

МЕЖДУ ДРУГОТО

Резултатите от наблюдения на състоянието и качеството на пътната настилка показват нейното добро представяне, надминаващо традиционните аналози по редица показатели.

производство на пилотна партида ефективни леки керамични тухли в Луганската тухлена фабрика № 33 (2005 г.);
производство на биохумус на базата на WWS в пречиствателните съоръжения на Luganskvoda LLC.

КОМЕНТАРИ ОТНОСНО ИНОВАЦИЯТА НА ИЗПОЛЗВАНЕТО НА WWS В ПЪТНОТО СТРОИТЕЛСТВО

Анализирайки опита, който сме натрупали при използването на WWS в областта на пътното строителство, можем да различим следното: положителни точки:

Предложеният метод за рециклиране позволява включването на едротонажни отпадъци в сферата на едротонажните промишлено производство;
прехвърлянето на ОСВ от категорията на отпадъците в категорията на суровините определя тяхната потребителска стойност - отпадъците придобиват определена стойност;
в екологично отношение в пътното платно се поставят отпадъци от IV клас на опасност, чиято асфалтобетонна повърхност отговаря на IV клас на опасност;
за производството на 1 m 3 асфалтобетонна смес, до 200 kg сухи WWS могат да се изхвърлят като аналог на минерален прах за получаване на качествен материал, съответстващ на регулаторни изискваниякъм асфалтобетон;
икономическият ефект от възприетия метод на депониране се осъществява както в областта на пътното строителство (намаляване на цената на асфалтобетон), така и за предприятията на Водоканал (предотвратяване на плащания за изхвърляне на отпадъци и др.);
при разглеждания метод на обезвреждане на отпадъците техническите, екологичните и икономическите аспекти са последователни.

Проблемни моментисвързани с нуждата:

сътрудничество и координация на различни отдели;
широко обсъждане и одобрение от специалисти на избрания метод за обезвреждане на отпадъците;
разработване и внедряване национални стандарти;
изменения в Закона на Украйна от 05.03.1998 г. № 187/98-ВР „За отпадъците“;
разработване на технически спецификации за продукти и сертифициране;
промени в строителните норми и наредби;
изготвяне на обжалване до Министерския съвет и Министерството на опазването на околната среда с искане за разработване на ефективни механизми за изпълнение на проекти за депониране на отпадъци.

И накрая, още една проблематична точка - не може да реши този проблем сам.

КАК ДА ОПРОСТЯМ ОРГАНИЗАЦИОННИТЕ ТОЧКИ

По пътя към широкото използване на разглеждания метод за обезвреждане на отпадъци възникват организационни трудности: необходимо е сътрудничество между различни отдели с различни виждания за производствените си задачи - комунални услуги (в случая Водоканал - собственик на отпадъците) и пътно-строителна организация. В същото време те неизбежно имат редица въпроси, вкл. икономически и правни такива, като „Имаме ли нужда от него?“, „Скъп механизъм ли е или печеливш?“, „Кой трябва да носи рисковете и отговорността?“

За съжаление няма общоприето разбиране, че общият екологичен проблем - изхвърлянето на битови отпадъци (по същество отпадъци от обществото, натрупани от комунални услуги) - може да бъде решен с помощта на комунални услуги в пътностроителната индустрия чрез включване на такива отпадъци в ремонта и изграждане на обществени пътища. Тоест целият процес може да се осъществи в рамките на един общински отдел.

ЗАБЕЛЕЖКА

Какъв е интересът на всички участници в процеса?
1. Пътностроителната индустрия получава утайка под формата на аналог на минерален прах (един от компонентите на асфалтобетон) на цена, много по-ниска от цената на минералния прах и произвежда висококачествена асфалтобетонна настилка на по-ниска цена.
2. Фирмите за пречистване на отпадъчни води изхвърлят натрупаните отпадъци.
3. Обществото получава качествени и по-евтини пътни настилки, като същевременно подобрява екологичната ситуация на територията на своето местожителство.

Като се има предвид факта, че обезвреждането на ОСВ решава важен екологичен проблем от национално значение, в този случай държавата трябва да бъде най-заинтересованият участник. Ето защо под егидата на държавата е необходимо да се разработи подходяща правна рамка, която да отговаря на интересите на всички участници в процеса. Това обаче ще изисква определен интервал от време, който в една бюрократична система може да бъде доста дълъг. В същото време, както бе споменато по-горе, проблемът с натрупването на валежи и възможността за неговото решаване са пряко свързани с комуналната индустрия, следователно той трябва да бъде решен тук, което драстично ще намали времето за всички одобрения и списъка необходима документациястесни до ведомствените стандарти.

ВОДОКАНАЛ КАТО ПРОИЗВОДИТЕЛ И ПОТРЕБИТЕЛ НА ОТПАДЪЦИ

Винаги ли е необходимо сътрудничество между предприятията? Нека разгледаме варианта за изхвърляне на натрупаните отпадни води директно от предприятията на Водоканал в производствената им дейност.

ЗАБЕЛЕЖКА

Водоканал предприятия след ремонтни работина тръбопроводните мрежи задълженза възстановяване на увреденото пътно платно, което не винаги се прави. И така, според резултатите от нашата приблизителна средна годишна оценка на обема на такива работи в района на Луганск, тези обеми варират от 100 до 1000 m 2 от зоната на покритие, в зависимост от населеното място. Като се има предвид, че структурата големи предприятия, като Luganskvoda LLC, включва десетки селища, площта на възстановените покрития може да достигне десетки хиляди квадратни метра, което изисква стотици кубични метри асфалтобетон.

Основните причини са необходимостта да се отървете от отпадъците, чиито свойства позволяват получаването на висококачествен асфалтобетон в резултат на изхвърлянето му, и най-важното, възможността за използването му при ремонт на нарушени пътни настилки. за възможното използване на разглеждания метод за обезвреждане на отпадъци от предприятията на Водоканал.

Трябва да се отбележи, че ВС на пречиствателните станции в различни населени места са сходни по своето положително въздействие върху асфалтобетон, въпреки някои различия. химичен състав.

Например,Асфалтобетонът, модифициран от валежите в Луганск (Лугансквода LLC), Черкаси (Производствена асоциация Азот) и Киевводоканал отговаря на изискванията на DSTU B V.2.7-119-2003 „Асфалтобетонни смеси и асфалтобетон за път и летище. Спецификации" (по-нататък - DSTU B V.2.7-119-2003) (Таблица 1).

Да обсъдим. 1 m 3 асфалтобетон има средно тегло 2,2 т. С въвеждането на 6-8% утайка като заместител на минералния прах в 1 m 3 асфалтобетон могат да се изхвърлят 132-176 kg отпадъци. Да вземем средна стойност от 150 kg/m 3 . Така че, с дебелина на слоя от 3-5 см, 1 m 3 асфалтобетон ви позволява да създадете 20-30 m 2 от пътната настилка.

Както знаете, асфалтобетонът се състои от натрошен камък, пясък, минерален прах и битум. Водоканалите са собственици на първите три компонента като изкуствени техногенни отлагания: трошен камък - сменяемо зареждане на биофилтри; пясъкът и отложените седименти са отпадъци от пясъчни и тинести площадки (фиг. 1). За превръщането на този отпадък в асфалтобетон (полезно изхвърляне) е необходим само един допълнителен компонент - пътен битум, чието съдържание е само 6-7% от планираното производство на асфалтобетон.

Съществуващите отпадъци (суровини) и необходимостта от извършване на ремонтно-възстановителни работи с възможност за използване на тези отпадъци са основата за създаване на специализирано предприятие или обект в структурата на Водоканал. Функциите на това устройство ще бъдат:

подготовка на асфалтобетонни компоненти от съществуващи отпадъци (стационарни);
производство на асфалтова смес (мобилна);
полагане на сместа в пътното платно и нейното уплътняване (мобилно).

Същността на технологията за приготвяне на суровината за асфалтобетон - минерален (органо-минерален) прах на базата на WWS - е показана на фиг. 2.

Както следва от фиг. 2, суровина (1) - утайка от депа с влажност до 50% - предварително се пресява през сито с размер на окото 5 mm (2) за отстраняване на чужди остатъци, растения и разрохкване на бучки. Пресятата маса се изсушава (в естествен или изкуствени условия) (3) до съдържание на влага 10-15% и се подава за допълнително пресяване през сито с отвор 1,25 mm (5). При необходимост може да се извърши допълнително смилане на бучки маса (4). Полученият прахообразен продукт (микропълнителят е аналог на минералния прах) се пакетира в торби и се съхранява (6).

По същия начин се приготвят натрошен камък и пясък (сушене и фракциониране). Обработката може да се извърши на специализиран обект, разположен на територията на пречиствателната станция, като се използва импровизирано или специално оборудване.

Помислете за оборудването, което може да се използва на етапа на подготовка на суровините.

вибриращи екрани

Вибриращите сита се използват за пресяване на WWS различни производители. И така, вибриращите екрани могат да имат следните характеристики: „Регулируемата скорост на въртене на вибрационното задвижване ви позволява да променяте амплитудата и честотата на вибрациите. Херметичният дизайн позволява използването на вибриращи сита без аспирационна система и с използване на инертна среда. Системата за разпределение на материала на входа на вибриращите сита дава възможност да се използва 99% от ситата. Вибриращите екрани са оборудвани със система за окабеляване с разделен клас. Крайна подмяна на екраниращите повърхности. висока надеждност, лесна настройкаи настройка. Бърза и лесна смяна на палубата. До три екраниращи повърхности .

Ето основните характеристики на вибриращото сито VS-3 (фиг. 3):

размери - 1200 × 800 × 985 мм;
инсталирана мощност - 0,5 kW;
захранващо напрежение - 380 V;
тегло - 165 кг;
производителност — до 5 t/h;
размер на ситото - всеки по заявка;
цена - от 800 долара.

Сушилни

За сушене насипен материал- почва-почва (утайка) и пясък - в ускорен режим (за разлика от естествено сушене) се предлага използването на барабанни сушилни SB-0.5 (фиг. 4), SB-1.7 и др. Помислете за принципа на работа на такива сушилни и техните характеристики (Таблица 2).

Чрез зареждащия бункер мокър материал се подава в барабана и влиза във вътрешната дюза, разположена по цялата дължина на барабана. Дюзата осигурява равномерно разпределение и добро смесване на материала върху барабанната секция, както и тесния му контакт със изсушаващия агент по време на изливането. При непрекъснато смесване материалът се придвижва към изхода от барабана. Изсушеният материал се отстранява през изпускателната камера.

Комплект за доставка: сушилня, вентилатор, табло за управление. В сушилните SB-0.35 и SB-0.5 електрическият нагревател е вграден в конструкцията. Време за производство - 1,5-2,5 месеца. Цената на такива сушилни е от 18,5 хиляди долара.

Влагомери

За контрол на съдържанието на влага в материала могат да се използват различни видове влагомери, например VSKM-12U (фиг. 5).

Да донесем спецификациитакъв влагомер:

Диапазон на измерване на влажността - от сухо състояние до пълно насищане с влага (реалните диапазони за специфични материали са посочени в паспорта на устройството);
относителна грешкаизмервания - ± 7% от измерената стойност;
дълбочина на контролната зона от повърхността - до 50 mm;
калибровъчните зависимости за всички материали, управлявани от устройството, се съхраняват в енергонезависима памет за 30 материала;
избраният вид материал и резултатите от измерването се показват на двуредов дисплей директно в единици за влажност с разделителна способност 0,1%;
продължителността на едно измерване е не повече от 2 s;
продължителност на индикации за задържане - не по-малко от 15 s;
универсално захранване: автономно от вградената батерия и от мрежата ~ 220 V, 50 Hz чрез мрежов адаптер (също е и зарядно устройство);
размери на електронния блок - 80 × 145 × 35 mm; сензор — Æ100×50 mm;
общо тегло на устройството - не повече от 500 g;
пълен експлоатационен живот - най-малко 6 години;
цена - от 100 долара.

ЗАБЕЛЕЖКА

Според нашите изчисления организацията на стационарна точка за подготовка на асфалтобетонни агрегати ще изисква оборудване в размер на 20-25 хиляди долара.

Производство на асфалтобетон с OSV пълнител и неговото полагане

Помислете за оборудването, което може да се използва директно в процеса на производство на асфалтобетон с OSV пълнител и неговото полагане.

Малък асфалтосмесителен завод

За производство на асфалтобетонни смеси от производствените отпадъци на Водоканал и използването им в паважпредлага се най-малкият капацитет от възможните комплекси - мобилен асфалтобетонов завод (мини-АПК) (фиг. 6). Предимствата на такъв комплекс са ниска цена, ниски оперативни и амортизационни разходи. Малките размери на завода позволяват не само удобното му съхранение, но и енергийно ефективно моментално пускане в експлоатация и производство на готов асфалтобетон. В същото време производството на асфалтобетон се извършва на мястото на полагане, заобикаляйки етапа на транспортиране, като се използва смес от висока температура, която осигурява висока степен на уплътняване на материала и отлично качество на асфалтобетонната настилка .

Цената на мини-монтажна инсталация с капацитет 3-5 тона/час е 125-500 хиляди долара, а с капацитет до 10 тона/час - до 2 милиона долара.

Ето основните характеристики на mini-ABZ с капацитет 3-5 t / h:

температура на изхода — до 160 °С;
мощност на двигателя - 10 kW;
мощност на генератора - 15 kW;
обем на битумния резервоар - 700 кг;
обем на резервоара за гориво - 50 кг;
мощност на горивната помпа - 0,18 kW;
мощност на битумната помпа - 3 kW;
мощност изпускателен вентилатор- 2,2 kW;
мощност на двигателя на скиповия подемник - 0,75 kW;
размери - 4000 × 1800 × 2800 mm;
тегло - 3800 кг.

Освен това, за да се извърши пълен цикъл на работа по производството и полагането на асфалтобетон, е необходимо да се закупи контейнер за транспортиране на горещ битум и мини пързалка за полагане на асфалт (фиг. 7).

Вибрационните тандемни пътни валяци с тегло до 3,5 тона струват 11-16 хиляди долара.

По този начин целият комплекс от оборудване, необходимо за подготовката на материали, производството и поставянето на асфалтобетон може да струва около 1,5-2,5 милиона долара.

КОНСТАТАЦИИ

1. Прилагането на предложената технологична схема ще реши проблема с изхвърлянето на отпадъци канализационни станциичрез включването им в икономическото обръщение на местно ниво.

2. Прилагането на метода за обезвреждане на отпадъците, разгледан в статията, ще направи възможно привеждането на водоснабдителните предприятия в категорията на предприятия с ниско съдържание на отпадъци.

3. Чрез използването на WWS при производството на асфалтобетон може да се разшири списъкът на услугите, предоставяни от Водоканал (възможност за ремонт на вътрешноквартални пътища и алеи).

литература

Дрозд Г.Я. Оползотворяване на минерализирани утайки от отпадъчни води: проблеми и решения // Наръчник на еколога. 2014. No 4. С. 84-96.
Дрозд Г.Я. Проблеми в областта на третирането на отложени утайки от отпадъчни води и методи за тяхното решаване // Водопостачання та водовидведение. 2014. No 2. С. 20-30.
Дрозд Г.Я. Нови технологии за обезвреждане на утайки - път към нискоотпадни пречиствателни съоръжения // Водочистка. Пречистване на водата. Водоснабдяване. 2014. No 3. С. 20-29.
Дрозд Г.Я., Бреус Р.В., Бизирка И.И. Отложена утайка от градска канализация. Концепция за рециклиране // Lambert Academic Publishing. 2013. 153 с.
Дрозд Г.Я. Предложения за включване на депонираните утайки от отпадъчни води в стопанския оборот // Матер. Международен конгрес "ETEVK-2009". Ялта, 2009. C. 230-242.
Бреус Р.В., Дрозд Г.Я. Начин на оползотворяване на утайката от mіsk stіchnyh vіd: Патент за corisnu модел № 26095. Украйна. IPC CO2F1 / 52, CO2F1 / 56, CO4B 26/26 - No U200612901. Прилож. 12/06/2006. Публикувано 09/10/2007. Бик. № 14
Бреус Р.В., Дрозд Г.Я., Гусенцова Е.С. Асфалтобетонна смес: Патент за coris модел № 17974. Украйна. IPC CO4B 26/26 - No U200604831. Прилож. 05/03/2006. Публикувано 16.10.2006 г. Бик. № 10

Пречиствателни съоръжения: въпроси на експлоатацията, икономиката, реконструкцията

Постановление на правителството на Руската федерация от 01.05.2015 г. № 3 „За изменение на някои закони на правителството на Руската федерация в областта на водоотвеждането“: какво е новото?

В учебника се открояват начини за определяне на ефективността на съоръженията за пречистване на вода и пречиствателни съоръжения, както и на съоръженията за третиране на утайки. Разгледани са методите и технологиите за лабораторно-производствен контрол върху качеството на естествените, чешмяната и отпадъчните води. През 2004 г. излиза третото издание на учебника под същото име.
За студенти от строителни техникуми, обучаващи се по специалност 2912 „Водоснабдяване и канализация”.

ОЦЕНКА НА КАЧЕСТВОТО НА ПРИРОДНАТА, ПИТЕЙНА И ТЕХНИЧЕСКА ВОДА.
Източниците на водоснабдяване в повечето региони на Руската федерация са повърхността на водатареки (язовири) и езера, които съставляват 65-68% от общия прием на вода. По-долу е дадена оценка на качеството на водата в тях в зависимост от някои характерни показатели на състава: pH, соленост (съдържание на сол), твърдост, съдържание на суспендирани и органични вещества, както и фазово диспергирано състояние.

Сравняване на прогнозните и действителните показатели за състава на водата в източниците Руска федерация, може да се отбележи преобладаването на меки и много меки, както и на ниско и средно минерализирани води в азиатската му част и северните райони, т.е. над по-голямата част от страната. Повсеместно замърсяване водни телапримеси от антропогенен и техногенен произход, наблюдавани през последните години, се дължи на притока на непречистени и недостатъчно пречистени отпадъчни води, битови и промишлени, стопени и дъждовни води от водосборните зони.

СЪДЪРЖАНИЕ
ВЪВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЧЕН КОНТРОЛ НА ПРОЦЕСИТЕ НА ПРЕЧИСТВАНЕ НА ПРИРОДНИ И ПРОМИШЛЕНИ ВОДИ.»
1.1. Оценка на качеството на натурални, питейни и техническа вода
1.2. Лабораторен и производствен контрол на качеството на водата в системите за битово питейно и промишлено водоснабдяване
1.3. Контрол на процесите на предварителна обработка на водата, коагулация, утаяване, филтриране
1.4. Контрол на процесите на дезинфекция на водата
1.5. Контрол на процесите на флуориране, дефлуориране, обезжелезяване на водата, отстраняване на манган
1.6. Контрол на процесите на пречистване на стабилизиращата вода. Отстраняване на газ: кислород, сероводород
1.7. Контрол на процесите на омекотяване, обезсоляване и обезсоляване на водата
1.8. Контрол на хидрохимичния режим на работа на системите за циркулация на охлаждащата вода
1.9. Контрол на процеса на водно охлаждане
1.10. Упражнения и задачи
РАЗДЕЛ 2. ТЕХНОЛОГИЧЕН КОНТРОЛ НА ПРОЦЕСИТЕ НА ПРЕЧИСТВАНЕ НА ОТПАДНИТЕ ВОДИ
2.1. Общи положения
2.2. Класификация на отпадъчните води. Видове замърсители и методи за тяхното отстраняване
2.3. Контрол на процесите на механично пречистване на отпадъчни води
2.4. Мониторинг на работата на съоръженията за аеробно биологично пречистване на отпадъчни води
2.5. Контрол на процесите на последващо пречистване и дезинфекция на отпадъчни води
2.6. Контрол на процесите на третиране на утайки. Процеси на метанова ферментация и контрол на работата на реактора
2.7. Мониторинг на работата на съоръженията за обезводняване и сушене на утайки
2.8. Контрол на процесите на пречистване на промишлени отпадъчни води и методи за извличане на вредни вещества от тях
2.9. Контрол на деструктивните методи Пречистване на промишлени отпадъчни води
2.10. Упражнения и задачи
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА.

Безплатно сваляне електронна книгав удобен формат, гледайте и четете:
Изтеглете книгата Контрол на качеството на водата, Алексеев Л.С., 2009 - fileskachat.com, бързо и безплатно изтегляне.

Изтеглете djvu
Можете да закупите тази книга по-долу най-добра ценас отстъпка с доставка в цяла Русия.

Пречистването и обезвреждането на утайки от отпадъчни води е много остър проблем за големите градове във всички високоразвити страни. По време на процеса на пречистване суспендираните твърди вещества, съдържащи се в отпадъчните води, се утаяват в съоръжения за механично пречистване.

Количеството на суровата утайка директно зависи от съдържанието на суспендирани частици във водата и качеството на почистване: колкото по-високо е качеството на почистването, толкова повече се образува седимент.

При пречиствателни станции с биологично третиране освен сурова утайка се образува и активна утайка, чието количество по сухо вещество може да достигне 50% от общия обем на утайката.

Утайката трябва да бъде предварително обработена преди изхвърляне.

Цел на обработката- намаляване на влажността и обема на утайката, неприятната миризма, броя на патогенните микроорганизми (вируси, бактерии и др.) и вредни вещества; намаляване на транспортните разходи и осигуряване на екологично чиста крайна употреба.

За третиране на валежите са изградени специални съоръжения:

метатанкове;

аеробни стабилизатори,

различни инсталации за обезводняване и сушене,

тиня места.

Метатенки - това са херметически затворени резервоари, където анаеробни бактерии в термофилни условия (t o \u003d 30 - 43 o C) ферментират суровия остатък в първични и вторични избистрители. По време на ферментацията се отделят газове: CH 4 , водородХ 2 , въглероден двуокисCO 2 , амонякNH 3 и др., които след това могат да се използват за различни цели.

Аеробни стабилизатори - това са резервоари, в които органичната част се минерализира от аеробни микроорганизми продължително време с постоянно продухване на въздуха. Обработената утайка се съхранява в утайка и след това се използва като тор.

Съхранените утайки, съдържащи соли на тежки метали, замърсени с патогенна микрофлора, яйца на хелминти, вируси, представляват опасност за околната среда и изискват изключителен подход към начина на поставяне и обезвреждане.

Определена опасност представлява и миграцията на вредни вещества подземни води. Самите утайки и депата могат да бъдат източници на вредни емисии в атмосферата. Емисията на газове се получава и от почвите на бивши депа, депа и при транспортиране на отпадъци.

Обемът и характерът на атмосферното замърсяване зависят от параметрите на технологичния процес на обработка на валежите и от температурния режим.

За големи количества валежи се използват две категории методи: термично сушене и изгаряне. Термичното сушене запазва органичните вещества, използвани като тор. Когато седиментите се изгарят, органичните вещества се превръщат в газообразни продукти.

В повечето страни има тенденция на нарастване на количеството изгорени утайки. Основният двигател е покачването на цените на земята, което прави развитието на нови технологии по-рентабилно и екологично по-ефективно от разширяването на площите на депата.

Изгарящи валежи

Изгарящи валежи се прилага, ако не подлежат на други видове обработка и обезвреждане. 25% утайката, генерирана в пречиствателните станции за отпадъчни води, се използва в селското стопанство, 50% поставени на сметища и в близост 25% е изгорен.

Понастоящем пречистването на отпадъчни води се извършва в пречиствателни станции по класическата схема на пълно биологично пречистване, при която се образува смес от сурова утайка от първични пречистители и излишък от активна утайка.

Валежи- това е недезинфекцирана мокра (до 99,7%) маса, съдържаща до 70% органични вещества.

Последователността на операциите за третиране на утайката е както следва:

предварителна обработка върху решетки;

смесване на утайка от първични утаители с активна утайка и прецеждане на сместа върху тънки решетки;

обработка с реагент - флокулант и дехидратация на централни преси;

транспортиране на дехидратирани утайки до инсинератори;

изгаряне в пещи "Pyrofluid" с флуидизиран слой пясък.

Отпадъчни води

Пречиствателна станция

утайка

пепел

Суспензиите, отделяни от отпадъците и отпадъчните води в процеса на тяхното механично, биологично и физико-химично (реагентно) третиране, са утайки.

Препоръчително е свойствата на утайките да се разделят на такива, които характеризират тяхната природа и структура, както и такива, които определят тяхното поведение в процеса на дехидратация.

Влияние на първоначалното качество на водата върху дезинфекционния ефект	Нарастването на мътността, цвета и pH се влошава	При наличие на органични вещества във водата бактерицидният ефект не се променя.	С увеличаване на концентрацията на суспендирани твърди вещества бактерицидната активност намалява.	С увеличаване на концентрацията на суспендирани твърди вещества, температурата и състава на солта,	Наличието на суспендирани твърди вещества драстично намалява ефекта на дезинфекция.	Не влияе
Влияние върху органолептичните свойства на водата	Подобрява: окислява фенолите до продукти, които нямат хлорфенолни миризми	Влошава: миризмата на йод, която изчезва след 40-50 минути	Подобрява: Премахва миризмите	Не влияе	Не влияе	Подобрява: елиминира миризмата
Период след действие	Един ден или повече в зависимост от дозата			90-150 дни в зависимост от дозата		Не действа на Escherichia coli
Време за обеззаразяване, мин					Незабавно
Метод	Хлориране	йодиране	Озониране	Лечение със сребърни йони	UV лечение	Гама облъчване

постоянна маса. В течните утайки тя е приблизително близка до концентрацията на суспендирани твърди вещества, определена чрез филтриране или центрофугиране.

В хидрофилните органични седименти този показател често е близък до съдържанието на органични вещества и характеризира съдържанието на азотни вещества.

Елементният състав е особено важен за органичните утайки, преди всичко по отношение на такива показатели като съдържанието на: въглерод и водород за определяне на степента на стабилизиране или установяване на общата киселинност; азот и фосфор за оценка на торовата стойност на утайката; тежки метали и др.

За неорганични седименти често е полезно да се определи съдържанието на Fe, Mg, Al, Cr, Ca (карбонати и сулфати) и Si.

токсичност.Металите, съдържащи се в утайки от промишлени отпадъчни води (мед, хром, кадмий, никел, цинк, калай), са токсични. Те имат способността да предизвикват различни видове биологични ефекти в човешкия организъм – общотоксични, мутагенни и ембриотоксични. Степента на токсичност и опасност на различните метали не е еднаква и може да се оцени по Средни смъртоносни дози за лабораторни животни.Експерименталните резултати показват, че хромът и кадмият са най-токсични за животните.

Съгласно сега приетите максимално допустими концентрации, които отчитат наред с токсичността и кумулативните свойства на веществата, най-голяма опасност за общественото здраве представляват кадмий, хром и никел; по-малко опасни са медта и цинка.

Утайките от пречиствателните станции за отпадъчни води на галваничните производства, съдържащи оксиди на тежки метали, принадлежат към четвъртия клас на опасност, тоест към нискоопасни вещества.

Образуването на утайки с желани свойства започва с избора на онези методи за почистване, които осигуряват възможност за рециклиране или безопасно съхранение на утайките, намалявайки разходите за тяхното обезводняване и изсушаване.

Възможността за безопасно съхранение на утайки от отпадъчни води се определя от следните характеристики и свойства на утайката: видимия вискозитет и свързаната течливост на утайката, както и естеството на водата, съдържаща се в утайката.

Привидният вискозитет и свързаната с него течливост на утайките могат да се разглеждат като мярка за интензитета на силите на връзката между частиците. Освен това дава възможност да се оцени тиксотропният характер на утайката (способността на утайката да образува гел в покой и да се върне към течливост дори при леко разклащане). Това свойство е много важно за оценка на способността на утайката да събира, транспортира и изпомпва.

Утайката не е нютонова течност, тъй като установеният вискозитет е много относителен и зависи от приложеното напрежение на срязване.

Естеството на водата, съдържаща се в утайката.Тази вода е сумата от свободна вода, която може лесно да бъде отстранена и свързана вода, включително колоидна вода на хидратация, капилярна вода, клетъчна вода и химически свързана вода. Изолирането на свързаната вода изисква значителни усилия. Например клетъчната вода се отделя само чрез топлинна обработка (сушене или изгаряне).

Приблизителната стойност на това съотношение може да се получи термогравиметрично, т.е. чрез начертаване на кривата на загубата на маса на проба от уплътнена утайка при постоянна температура и обработка в съответни условия. Точката, в която термограмата има прекъсване, може да се определи чрез конструиране на зависимостта K = f (5"), където V-скорост на сушене, g/min; С - Съдържанието на сухо вещество в пробата,% (фиг. 2.6).

Съотношението между свободна и свързана вода е решаващ фактор при оценката на обезводняването на утайката.

От фиг. 2.6 може да се види, че първият критичен ток определя количеството вода, което може да бъде отстранено от утайката при постоянна скорост на сушене (фаза 1) и представлява съдържанието на сухо вещество в утайката след загубата на свободна вода. След това свързаната вода се отстранява: първо, до точката С2 с линейна зависимост между намаляване на скоростта на сушене и увеличаване на съдържанието на сухо вещество (фаза 2), а след това с по-рязко намаляване на скоростта на намаляване на скоростта на сушене (фаза 3).

Тези фактори включват: способност за запечатване; съпротивление; числени характеристики на свиваемостта на утайката под влияние на нарастващо налягане (свиваемост на утайката); определяне на максималния процент сухо вещество в утайката при дадено налягане.

Способността за уплътняване се определя от анализа на седиментационната крива за седимент. Тази крива е начертана въз основа на лабораторни изследванияв съд, оборудван с бавнодействаща бъркалка. Кривата характеризира степента на отделяне на седиментната маса в съда в зависимост от времето на престой в него.

Най-важният показател за способността на утайката от отпадъчни води да отделя влага е съпротивлението. Стойността на съпротивлението (g) е обобщаващ параметър и се определя по формулата

Където Р е налягането (вакуум), при което се филтрира утайката; Ф- филтрираща повърхност; ri е вискозитетът на филтрата; С -масата на твърдата фаза на утайката, отложена върху филтъра при получаване на единичен обем от филтрата;

Тук t е продължителността на филтриране; V-количеството на утаените.

влажност.Този параметър отчита промените в състава и свойствата на утайките по време на тяхната обработка и съхранение.

Свиваемост на утайката.С увеличаване на спада на налягането порите на утайката изчезват и устойчивостта на филтриране се увеличава. Коефициент на свиваемост на утайката (С) определя се по формулата

гр2 -гр{

Lgp2-lgi?" (2-5)

където r, и r2 са съпротивлението на утайката, изчислено по формула (2.3), съответно, при налягане />, и R2.

Скоростта на филтриране на водата ще се увеличи, остане постоянна или ще намалее с увеличаване на P, в зависимост от това дали стойността на S е по-малка, равна или по-голяма от единица.

Неразтворимите кристални вещества обикновено са трудни за компресиране (5 близо до 0 или< 0,3). Суспензии с гидрофильными частицами имеют высокую сжимаемость (5>0,5, достигайки и понякога надвишаващи 1,0).

За много видове органична утайка има дори „критично налягане“, над което порите на тортата се затварят до такава степен, че отводняването става невъзможно. Например, за градски канализационни утайки, филтрирането под налягане над 1,5 MPa е почти неефективно. Ето защо се смята, че постепенното увеличаване на налягането има известно предимство при забавяне на уплътняването на тортата.

Максималното съдържание на сухо вещество в утайката при дадено налягане.Влагата във валежите може да бъде в химични, физико-химични и физико-механични връзки с твърди частици, както и под формата на свободна влага. Колкото повече е свързана влагата в утайката, толкова повече енергия трябва да се изразходва за нейното отстраняване. Увеличаването на водния добив на валежите се постига чрез преразпределяне на формите на свързване на влага с твърди частици към увеличаване на свободната и намаляване на свързаната влага чрез различни методи на обработка.

Изследванията на зависимостта на коефициента на филтриране на валежите от тяхната влажност показаха, че с намаляване на влажността на валежите стойностите на коефициента на филтрация също намаляват. В същото време могат да се отбележат определени стойности на влажността на валежите, под които коефициентът на филтрация зависи малко от влажността. За хидроксидна утайка от отпадъчни води от галванични инсталации, то
лежи в района на 67-70%, а за утайки след галванкоагулационно третиране на отпадъчни води - в района на 50-55%.

Сила.Използването на единичен критерий за влажност за прогнозиране на капацитета за съхранение на утайката от отпадъчни води не е достатъчно. Следователно, за да се оцени възможността за съхранение на утайки се използват техните якостни характеристики - якост на срязване и товароносимост, токсичност, излугване, влага, стабилност (якост) и филтрируемост.

Възможност за миене.Тежките метали се съдържат в утайките под формата на хидроксиди или слабо разтворими соли, като карбонати, фосфати, хромати, сулфиди и др. Използването на литературни данни за разтворимостта на метални съединения във вода не позволява да се определи класът на опасност от валежите с достатъчна точност, тъй като сложни -химични процеси, протичащи по време на съхранението на утайките. По-надеждни данни могат да бъдат получени чрез тестване на утайки от отпадъчни води за излугване.

Количеството отмито замърсяване зависи от много фактори. По отношение на фазовия състав, утайката от отпадъчни води може да се характеризира като кристална клеткас разтворими и полуразтворими съставки и пори, пълни с течност. Течната фаза на утайките съдържа седиментни количества тежки метали и разтворени соли под формата на аниони SO4, SG, CO2“ и др. При съхранението на утайките настъпва физическо и химично стареене на металните хидроксиди, в резултат на което се десорбират катиони и аниони преминават в течната фаза, стойността на pH намалява и съдържанието на сол се увеличава, което допринася за намаляването на продуктите на разтворимост на хидроксида. Когато са изложени на утайката на излугващата течност, полуразтворимите съединения, като гипса, се разтварят, които също води до повишаване на солеността на течната фаза. Ако излугващата течност съдържа анхидриди на киселини (сярна, въглеродна, азотна), стойността на pH също намалява.

Експерименталното определяне на отмиването на утайката се извършва при статични и динамични условия. Същността на статичното изследване е накисването на проби от утайка в дестилирана вода без смесване и смяна на водата, последвано от проследяване на съдържанието на излугващия компонент във водата в продължение на 6-12 месеца. Динамичен експеримент предвижда съхранение на проби в естествени условия на специално оборудвани площадки, където те са изложени на всички видове външни атмосферни влияния (дъжд, замръзване и др.). Отмиването на елемента се контролира както във водни проби, взети от обекта, така и чрез загубата му в утайката по време на експеримента (6-12 месеца или повече).

Добивът на вода от седиментите до голяма степен зависи от размера на тяхната твърда фаза. Колкото по-малки са частиците, толкова по-лош е водният добив на валежите. Органичната част на утайката бързо загнива, докато броят на колоидни и фини частици се увеличава, което води до намаляване на загубата на вода.

На фиг. Фигура 2.7 показва типичен технологичен поток, използван за третиране на утайки от отпадъчни води.

Модерен технически средстваможе да се постигне всякаква степен на намаляване на влагата.

Понастоящем се използват четири метода за уплътняване и уплътняване на утайката (виж фиг. 2.7): гравитация, флотация, сгъстяване в центробежно поле и филтрация.

Гравитационното уплътняване е най-разпространеният метод за уплътняване на седимента. Той е лесен за използване и сравнително евтин. Времето за уплътняване се задава експериментално и може да бъде много различно – от 2 до 24 часа или повече.

За да се намали продължителността на уплътняването, да се получи утайка с по-ниско съдържание на влага и да се намали отделянето на суспендирани твърди частици от уплътнителя, се използват различни методи: смесване по време на уплътняване, циклично сгъстяване, коагулация, уплътняване на фуги различни видовеутаяване и термогравитационен метод.

При разбъркване на утайката по време на уплътняване се получава частично разрушаване на непрекъснатата пространствена структура на утайката. Остриетата на бъркалката, разтласквайки разкъсаните една от друга части от структурираната утайка, създават условия за безпрепятствено отделяне на свободна влага, предварително уловена и задържана от пространствената структура на утайката. Бавното смесване допринася за сближаването на отделните частици на утайката, което води до коагулацията им с образуване на големи агрегати, които се уплътняват по-интензивно под действието на собствената си маса.

На фиг. 2.8 показва зависимостта на степента на сгъстяване на утайката от продължителността и скоростта на смесване в прътов миксер.

Максималният ефект на уплътняване се постига при скорости на смесване на края на лопатките на смесителя от 0,04 m/s, съдържанието на суспендирани твърди вещества в избистрената вода не надвишава 50 mg/dm3.

Цикличното сгъстяване се осъществява чрез последователно натрупване на сгъстена утайка от няколко цикъла на сгъстяване с бавно разбъркване с прътова бъркалка и изпомпване на избистрена вода след всеки цикъл на сгъстяване. Ефективността на цикличния процес на сгъстяване може да се обясни с факта, че с увеличаване на хидростатичното налягане, определено от броя на последователните цикли на сгъстяване на утайката, и бавното механично смесване по-интензивно, отколкото при еднократно пълнене, се наблюдава вторична флокулация в предишните коагулирана утайка, което води до претегляне на люспите и ускоряване на тягата на уплътняване.

Повишаването на хидростатичното налягане на горните слоеве на удебеления седимент към подлежащите води до деформация на структурата на утайката, придружено от преминаване на част от водата, свързана във флокулентните структури на утайката, в свободна вода, която се отстранява чрез филтриране през порестото пространство на удебеления седиментен слой.

Като коагуланти се използват различни минерални и органични съединения. В системата за управление на реагентите качеството на разтворите на реагенти (железен хлорид и вар) се контролира от концентрацията на активния агент в тях. Необходим е внимателен контрол на разтворите на реагенти, тъй като техният излишък не подобрява филтрируемостта на утайките, докато в същото време прекомерната консумация на оскъдни вещества води до неразумно увеличение на разходите за експлоатация.

При метода на термографско уплътняване утайката се подлага на нагряване. При нагряване хидратационната обвивка около частицата на утайката се разрушава, част от свързаната вода преминава в свободна вода и следователно процесът на уплътняване се подобрява. Оптималната температура за загряване на активната утайка от отпадъчните води от хидролизни инсталации е 80-90°C. След нагряване в продължение на 20-30 минути, последвано от задържане на утайката и уплътняване, нейното съдържание на влага намалява от 99,5 на 96-95%. Общото време за обработка е 50-80 минути.

Флотация.Предимството на този метод е, че може да се контролира чрез промяна на параметрите в движение. Недостатъците на метода включват по-високите експлоатационни разходи и невъзможността за натрупване на голямо количество утайка в уплътнителя.

Обикновено се използва работно колело, електрическа флотация и флотация под налягане. Последният е най-разпространен.

При проектиране на флотационен уплътнител се предписват специфично натоварване на сухо вещество от 5-13 kg / (m2 x h) и хидравлично натоварване по-малко от 5 m3 / (m2 x h); взема се концентрацията на уплътнената утайка: без полиелектролити 3-4,5% по сухо вещество, с използване на полиелектролити 3,5-6% в съответствие с дозата на полиелектролита и натоварването.

Обемът на утайката трябва да се изчисли за няколко часа, тъй като след това време въздушните мехурчета напускат утайката и тя възвръща нормалното си специфично тегло.

Уплътнение за филтриране.Филтрирането се използва най-често като метод за механично обезводняване на утайките и рядко се използва за уплътняването им. Често срещани са следните видове съвременни уплътняващи филтри: барабанен филтър, барабан цедкаи филтърен контейнер.

За анаеробно разграждане обикновено се използват два температурни режима: мезофилен при температура 30-35°C и термофилен при температура 52-55°C.

Контролът на процесите на метанова ферментация включва система от измервания и анализи на твърди, течни и газообразни фази. Измерването на количеството постъпващи валежи и активна утайка по обем дава възможност да се изчисли дневната доза на зареждане на биореактора по обем D in%. Общият обем на реактора се приема за 100%. Обемът на постъпващите валежи на ден, изразен като процент от общия обем на биореактора, е обемната доза на натоварване на съоръжението. Тази стойност може да бъде изразена или като процент от общия обем на биореактора, или във фракции от единица от неговия обем, т.е. в m3 утайка на 1 m3 обем на ден. Например, ако дозата D \u003d 8%, тогава втората версия на израза за тази стойност е 0,08 m3 / (m3 x ден).

Предполага се, че по време на процеса на ферментация обемът на утайката и общото количество вода, постъпваща в реактора, не се променят. Така в счетоводството се пренебрегва количеството влага, което влиза с прегрята пара (използва се за загряване на ферментиралата маса) и също се губи с отстранените ферментационни газове.

Най-малко 1-2 пъти седмично за постъпващи и усвоени утайки се правят анализи за определяне на тяхното съдържание на влага и пепел. Познавайки влажността и пепелното съдържание на първоначалните утайки, както и D, не е трудно да се изчисли дозата на зареждане на реактора с помощта на безпепелното вещество Dbz. Тази стойност, измерена в килограми безпепелно вещество на 1 m3 обем на конструкцията на ден, е подобна на натоварването на единица обем, определено за аероцистерни. В зависимост от вида на заредените утайки и техните характеристики по отношение на влага и пепелност, стойността на D63 варира в широки граници: за мезофилния режим на ферментация от 1,5 до 6 kg/(m3 x ден), а за термофилния режим - от 2,5 до 12 кг / (m3 x ден).

По време на работа на реакторите, химическият анализ на утайките за съдържанието на газообразуващи компоненти, както и фосфати, повърхностноактивни вещества и общ азот обикновено се извършва веднъж на тримесечие (по-малко от веднъж месечно). Анализът е направен от средни проби, събрани през периода на изследване. Използват се изсушените утайки, останали след определяне на съдържанието на влага.

Отчитането на количеството ферментационни газове се извършва непрекъснато с помощта на автоматични регистрационни устройства. Химичният анализ на състава на газовете се извършва веднъж на десетилетие или на месец. Определят се CH4, H2, CO2, N2 и 02. Ако процесът е стабилен, тогава съдържанието на H2 - продуктът от първата фаза на ферментация - не трябва да надвишава 2%, съдържанието на CO2 не трябва да надвишава 30-35% . В този случай кислородът трябва да отсъства, тъй като този процес е строго анаеробен. Наличието на кислород се установява само поради неспазване на пълна изолация от атмосферния въздух на инструментите, използвани за анализ. Количеството метан обикновено е 60-65%, азот - не повече от 1-2%. Ако обичайните съотношения в състава на газовете се променят, тогава причините трябва да се търсят в нарушение на режима на ферментация.

Дълбоките и дългосрочни промени в състава на газовете, изразяващи се в намаляване на процента на метан и увеличаване на съдържанието на въглероден диоксид, могат да бъдат доказателство за вкисване на биореактора, което непременно ще се отрази на химичния състав на интерстициална вода. Продуктите на киселинната фаза, по-специално нисшите мастни киселини (LFA), ще се появят в него в големи количества, с едновременно намаляване на алкалността на интерстициалната вода, което се определя, в допълнение към NFA, от съдържанието на карбонатни и хидрокарбонатни съединения.

В този случай има рязък спад на добива на газ от единица обем на заредената утайка и намаляване на стойността на pH до 5,0. В газовете от кисела ферментация се появява сероводород H2S, метан CH4 намалява и концентрацията на въглероден диоксид CO2 се увеличава значително. Всичко това е придружено от образуване на пяна и натрупване на гъста кора вътре в биореактора.

При стабилен режим на ферментация съдържанието на SFA в интерстициалната вода е на ниво 5-15 mg-eq/dm3, а алкалността е 70-90 mg-eq/dm3. Сумата от всички органични киселини се определя чрез еквивалента на оцетната киселина, а алкалността се определя чрез еквивалента на бикарбонатния йон.

Химичният състав на интерстициалната вода се определя 1-3 пъти седмично (съгласно графика за определяне на влажността на седиментите). Освен това в интерстициалната вода се определя съдържанието на азот в амониеви соли, което се появява в резултат на разграждането на протеиновите компоненти. При нормална работа на биореактора концентрацията на азот на амониеви соли в интерстициалната вода е от 500 до 800 mg/dm3.

Според анализа и измерванията се правят редица изчисления, в резултат на които се определят D и D63, процентът на разлагане на безпепелното вещество на валежите P63 (отчитано от промените във влажността и съдържанието на пепел) , както и дебита на газ Рg, изхода на газ от 1 kg натоварено сухо вещество и 1 kg ферментирало безпепелно вещество и разход на пара на 1 m3 утайка.

Причините за нарушаване на нормалната ферментация могат да бъдат: висока доза зареждане на биореактора с прясна утайка, рязко колебание на температурата и зареждане в биореактора на примеси, които не могат да бъдат усвоени. В резултат на въздействието на тези причини се инхибира активността на метан-продуциращите микроорганизми и намалява интензивността на процеса на ферментация на утайката.

Отчитането на работата на биореактора се извършва във формата, дадена в табл. 2.17.

По време на пускането в експлоатация на първо място се проверява херметичността на реакторите, наличието на предпазни клапани, както и наличието и работата на смесителни устройства; Обръща се внимание на възможността за възникване на искри поради възможно зацапване на стоманени въртящи се части върху неподвижни части на конструкции.

Таблица 2.17

Справка за месечна отчетност на работата на биореакторите

За автоматизиран контрол на технологичните параметри на работещи реактори се използват следните устройства.

1. Устройства за наблюдение на газовото замърсяване на помещенията и сигнализиране на взривобезопасно (до 2%) съдържание на газ във въздуха. Сензорът на сигналното устройство е монтиран на стената в инжекционното помещение, а индикационното устройство е монтирано на контролния панел, който може да се отстранява от сензора на разстояние до 500 м. При аварийната концентрация на метан в въздухът се достига, автоматично се включват аварийният вентилатор и звуковият (светлинен) сигнал на аварията.

2. Устройство за контрол на температурата на утайката. Той включва основно устройство - медно или платинено термично съпротивление в ръкава, вградена в резервоара на реактора, и вторично устройство на контролния панел.

3. За измерване на газовия поток от реактора се използва мембранен или камбанарен диференциален манометър като първичен преобразувател, а като вторичен се използва записващо устройство. Количеството освободен газ се записва ежедневно.

Освен това типичните конструкции на реакторите предвиждат измерване на температурата на газа в газопроводите от всеки реактори и измерване на налягането на газа.

Контролът на процесите на метанова ферментация се осъществява за постигане на следните цели:

Намаляване на продължителността на храносмилането при достигане на определена степен на гниене за намаляване на обема на структурите и следователно на капиталовите разходи;

Увеличаване на количеството биогаз, освободен по време на процеса на ферментация, за да се използва за намаляване на разходите за затопляне на самите реактори и допълнително получаване на други видове енергия;

Повишаване съдържанието на метан в биогаза за повишаване на неговата калоричност и ефективност на оползотворяване;

Постигане на добри уплътняващи и водоотделящи свойства на утаената утайка за намаляване на разходите за съоръжения за нейното обезводняване.

Основната задача на третирането на утайки от отпадъчни води е да се получи крайният продукт, чиито свойства позволяват използването му в интерес на Национална икономикаили минимизиране на щетите, причинени от заобикаляща среда. Технологичните схеми, използвани за изпълнение на тази задача, са много разнообразни.

Технологичните процеси за третиране на утайки от отпадъчни води във всички пречиствателни станции за механично, физично, химично и биологично третиране могат да се разделят на следните основни етапи: уплътняване (уплътняване), стабилизиране на органичната част, кондициониране, дехидратация, топлинна обработка, рециклиране на ценни продукти или елиминиране на утайки (схема 2) .

Фигура 5 - Етапи и методи за третиране на утайки от отпадъчни води

Уплътняване на валежите

Уплътняването на утайката е свързано с отстраняването на свободната влага и е необходим етап във всички технологични схеми за третиране на утайката. По време на уплътняването се отстранява средно 60% от влагата и масата на утайката се намалява 2,5 пъти.

За уплътняване се използват гравитационни, филтрационни, центробежни и вибрационни методи. Гравитационното уплътняване е най-често срещаното. Основава се на утаяването на частици от дисперсната фаза. Като сгъстители на утайки се използват вертикални или радиални утаители.

Уплътняването на активната утайка, за разлика от уплътняването на сурова утайка, е придружено от промяна в свойствата на утайката. Активната утайка като колоидна система има висока структурообразуваща способност, в резултат на което нейното уплътняване води до преминаване на част от свободната вода в обвързано състояние, а увеличаването на съдържанието на свързана вода в утайката води до влошаване на загубата на вода.

Чрез прилагане на специални методи за третиране, например третиране с химически реактиви, е възможно да се постигне прехвърляне на част от свързаната вода в свободно състояние. Въпреки това, значителна част от свързаната вода може да бъде отстранена само чрез изпаряване.

Стабилизиране на утайката

Анаеробна стабилизация

Анаеробното разграждане е основният метод за обезвреждане на градските утайки от отпадъчни води. Ферментацията се нарича метанова ферментация, тъй като в резултат на разлагането на органични вещества в утайките се образува метанът като един от основните продукти.

Биохимичният процес на метанова ферментация се основава на способността на микроорганизмите да окисляват органичните вещества от утайките от отпадъчни води по време на своята жизнена дейност.

Индустриалната метанова ферментация се извършва от широк спектър от бактериални култури. Теоретично се разглежда ферментацията на утайките, състояща се от две фази: кисела и алкална.

В първата фаза на киселинна или водородна ферментация сложните органични вещества от утайките и утайките първо се хидролизират до по-прости под действието на извънклетъчни бактериални ензими: протеини до пептиди и аминокиселини, мазнини до глицерол и мастни киселини, въглехидрати - до прости захари. По-нататъшните трансформации на тези вещества в бактериалните клетки водят до образуването на крайни продукти от първата фаза, главно органични киселини. Повече от 90% от образуваните киселини са маслена, пропионова и оцетна киселини. Образуват се и други относително прости органични вещества (алдехиди, алкохоли) и неорганични вещества (амоняк, сероводород, въглероден диоксид, водород).

Киселинната фаза на ферментацията се осъществява от обикновени сапрофити: факултативни анаероби като млечна киселина, пропионова киселина и строги (облигатни) анаероби като маслени, ацетонобутилови, целулозни бактерии. Повечето от бактериалните видове, отговорни за първата фаза на ферментация, са спорообразуващи. Във втората фаза на алкална или метанова ферментация от крайните продукти на първата фаза се образуват метан и въглеродна киселина в резултат на жизнената дейност на метанообразуващите бактерии - задължителни анаероби, които не носят спори, много чувствителни към условията на околната среда. .

Метанът се образува в резултат на редукцията на CO 2 или метиловата група на оцетната киселина:

където AH 2 е органично вещество, което служи като донор на водород за метанообразуващите бактерии; обикновено това са мастни киселини (с изключение на оцетна) и алкохоли (с изключение на метил).

Много видове метан-образуващи бактерии окисляват молекулния водород, образуван в киселинната фаза.Тогава реакцията на образуване на метан има формата:

Микроорганизмите, използващи оцетна киселина и метилов алкохол, извършват следните реакции:

Всички тези реакции са източници на енергия за бактериите, произвеждащи метан, и всяка от тях е поредица от последователни ензимни трансформации на изходния материал. Сега е установено, че витамин В 12 участва в процеса на образуване на метан, на който се приписва основната роля в преноса на водород в енергийните редокс реакции в метанообразуващите бактерии.

Смята се, че скоростите на трансформация на веществата в киселинната и метановата фаза са еднакви, следователно при стабилен процес на ферментация няма натрупване на киселини - продукти от първата фаза.

Процесът на ферментация се характеризира със състава и обема на освободения газ, качеството на интерстициалната вода и химичния състав на усвоената утайка.

Полученият газ се състои главно от метан и въглероден диоксид. При нормална (алкална) ферментация водородът като продукт от първата фаза може да остане в газа в обем не повече от 1-2%, тъй като се използва от метанообразуващи бактерии в редокс реакции на енергийния метаболизъм.

Освободеният при разграждането на протеина сероводород H 2 S практически не влиза в газа, тъй като в присъствието на амоняк той лесно се свързва с наличните железни йони в колоиден железен сулфид.

Крайният продукт от амонификацията на белтъчните вещества, амонякът, се свързва с въглеродната киселина, за да образува карбонати и бикарбонати, които причиняват висока алкалност на интерстициалната вода.

В зависимост от химичния състав на утайките по време на ферментация се отделя от 5 до 15 m 3 газ на 1 m 3 утайка.

Скоростта на процеса на ферментация зависи от температурата. Така че, при температура на утайката 25 - 27 ° C, процесът продължава 25 - 30 дни; при 10°C продължителността му се увеличава до 4 месеца или повече. За ускоряване на ферментацията и намаляване на обема на съоръженията, необходими за това, се използва изкуствено нагряване на утайката до температура от 30 -35 ° C или 50 - 55 ° C.

Нормално протичащ процес на метанова ферментация се характеризира със слабо алкална реакция на средата (pH? 7.b), висока алкалност на интерстициалната вода (65–90 mg-eq/l) и ниско съдържание на мастни киселини (до 5–12 mg-eq/l). Концентрацията на амониев азот в интерстициалната вода достига 500 - 800 mg/l.

Прекъсването на процеса може да е резултат от претоварване на съоръжение, промяна температурен режим, прием на токсични вещества с утайка и др. Нарушението се проявява в натрупване на мастни киселини, намаляване на алкалността на интерстициалната вода и спадане на pH. Обемът на получения газ рязко намалява, съдържанието на въглеродна киселина и водород, продуктите на киселинната фаза на ферментацията, се увеличава в газа.

Киселиннообразуващите бактерии, отговорни за първата фаза на ферментация, са по-устойчиви на всякакъв вид неблагоприятни условия, включително претоварване. Утайките, постъпващи за ферментация, са до голяма степен засети с тях. Бързо размножаващите се, киселинно-образуващи бактерии увеличават асимилационния капацитет на бактериалната маса и по този начин се адаптират към повишени натоварвания. В този случай скоростта на първата фаза се увеличава и в средата се появява голямо количество мастни киселини.

Метановите бактерии се размножават много бавно. Времето за генериране на някои видове е няколко дни, така че те не могат бързо да увеличат броя на културите, а съдържанието им в суровата утайка е незначително. Веднага след като се изчерпи неутрализиращата способност на ферментиращата маса (резерв на алкалност), рН рязко спада, което води до смъртта на метанообразуващите бактерии.

От голямо значение за нормалната ферментация на утайката е съставът на отпадъчните води, по-специално наличието в тях на такива вещества, които инхибират или парализират жизнената активност на микроорганизмите, които извършват процеса на ферментация на утайка. Следователно въпросът за възможността за съвместно пречистване на промишлени и битови отпадъчни води трябва да се решава във всеки отделен случай, в зависимост от тяхното естество и физико-химичен състав.

При смесване на битови отпадъчни води с промишлени отпадъчни води е необходимо сместа за отпадъчни води да има pH = 7 - 8 и температура не по-ниска от 6 ° C и не по-висока

30°C. Съдържанието на токсични или вредни вещества не трябва да надвишава лимита допустима концентрацияза микроорганизми, растящи при анаеробни условия. Например, когато съдържанието на мед в утайката е повече от 0,5% от сухото вещество на утайката, биохимичните реакции на втората фаза на ферментационния процес се забавят и реакциите на киселинната фаза се ускоряват. При доза натриев хидроарсенит от 0,037% от теглото на безпепелното вещество на прясна утайка, процесът на разлагане на органичната материя се забавя.

За преработка и ферментация на сурови утайки се използват три вида конструкции: 1) септични ями (септични ями); 2) двустепенни утаители; 3) регенератори.

В септичните ями водата се пречиства и в същото време изпадналата от нея утайка гние. Понастоящем септични ями се използват в станции с малка пропускателна способност.

При двустепенните утаители утаителната част се отделя от гнилостната (септична) камера, разположена в долната част. Разработката на дизайна на двустепенен утаител е утаител-разложител.

За третиране на утайки в момента най-широко се използват биореакторите, които служат само за ферментация на утайка с изкуствено нагряване и разбъркване.

Смилата утайка има висока влажност(95 - 98%), което затруднява използването му в селското стопанство за тор (поради трудното придвижване с конвенционални превозни средствабез мрежи за разпределение на налягането). Влажността е основният фактор, който определя количеството на утайката. Следователно основната задача на третирането на утайката е да се намали обемът й чрез отделяне на водата и получаване на транспортируем продукт.