Kontrol proses pemurnian air alami. Metode pengolahan lumpur limbah, fasilitas terapan

terbesar masalah ekologi Negara-negara CIS - kontaminasi wilayah mereka dengan limbah. Perhatian khusus adalah limbah yang dihasilkan dalam proses pengolahan air limbah perkotaan - lumpur selokan dan lumpur limbah (selanjutnya disebut sebagai SS).

Kekhususan utama limbah tersebut adalah sifat dua komponennya: sistem terdiri dari komponen organik dan mineral (masing-masing 80 dan 20%, dalam limbah segar dan hingga 20 dan 80% dalam limbah setelah penyimpanan jangka panjang). Kehadiran logam berat dalam komposisi limbah menentukan kelas bahaya IV mereka. Paling sering, jenis limbah ini disimpan di udara terbuka dan tidak diproses lebih lanjut.

Sebagai contoh, Saat ini, lebih dari 0,5 miliar ton WWS telah terkumpul di Ukraina, dengan total area penyimpanan sekitar 50 km 2 di daerah pinggiran kota dan perkotaan.

Tidak adanya praktik dunia tentang metode yang efektif untuk pembuangan limbah jenis ini dan memperburuk situasi lingkungan (pencemaran atmosfer dan hidrosfer, penolakan lahan untuk tempat pembuangan sampah untuk menyimpan WWS) menunjukkan relevansi untuk menemukan pendekatan baru dan teknologi untuk melibatkan WWS dalam sirkulasi ekonomi.

Sesuai dengan Council Directive 86/278/EEC dari 06/12/1986 "Tentang perlindungan lingkungan dan khususnya tanah saat menggunakan lumpur limbah dalam pertanian" di negara-negara Uni Eropa pada tahun 2005, WWS digunakan sebagai berikut: 52% - di bidang pertanian, 38% - dibakar, 10% - ditimbun.

Upaya Rusia untuk mentransfer pengalaman asing pembakaran WWS ke tanah domestik (pembangunan pabrik insinerasi limbah) ternyata tidak efektif: volume fase padat berkurang hanya 20% sementara secara bersamaan melepaskan sejumlah besar zat beracun gas dan produk pembakaran ke udara atmosfer. Dalam hal ini, di Rusia, seperti di semua negara CIS lainnya, penyimpanannya tetap menjadi cara utama menangani WWS.

SOLUSI PERSPEKTIF

Dalam proses pencarian cara alternatif pembuangan WWS dengan melakukan teoritis dan studi eksperimental dan uji coba, kami telah membuktikan bahwa solusi masalah lingkungan - penghapusan volume limbah yang terakumulasi - dimungkinkan melalui keterlibatan aktif mereka dalam sirkulasi ekonomi di industri berikut:

konstruksi jalan(produksi bubuk organo-mineral sebagai pengganti bubuk mineral untuk beton aspal);
konstruksi(produksi insulasi tanah liat yang diperluas dan batu bata keramik yang efektif);
sektor agrikultur(produksi humus tinggi pupuk organik) .

Implementasi eksperimental hasil pekerjaan dilakukan di sejumlah perusahaan di Ukraina:

trotoar area penyimpanan alat berat MD PMK-34 (Lugansk, 2005), bagian jalan pintas di sekitar Luhansk (di piket PK220-PK221+50, 2009), trotoar st. Malyutin dalam Antrasit (2011);

OMONG-OMONG

Hasil pengamatan kondisi dan kualitas permukaan jalan menunjukkan kinerja yang baik, melebihi analog tradisional di sejumlah indikator.

produksi batch percontohan batu bata keramik ringan yang efektif di pabrik batu bata Lugansk No. 33 (2005);
produksi biohumus berdasarkan WWS di fasilitas perawatan Luganskvoda LLC.

KOMENTAR INOVASI PENGGUNAAN WWS DALAM KONSTRUKSI JALAN

Menganalisis akumulasi pengalaman kami tentang pembuangan limbah di bidang konstruksi jalan, kami dapat menyoroti hal-hal berikut: poin positif:

Metode daur ulang yang diusulkan memungkinkan melibatkan limbah dengan tonase besar dalam lingkup tonase besar produksi industri;
pemindahan WWS dari kategori limbah ke kategori bahan baku menentukan nilai konsumennya - limbah memperoleh nilai tertentu;
secara ekologis, limbah kelas bahaya IV ditempatkan di dasar jalan yang permukaan beton aspalnya sesuai dengan kelas bahaya IV;
untuk produksi 1 m 3 campuran beton aspal, hingga 200 kg WWS kering dapat dibuang sebagai analog bubuk mineral untuk mendapatkan bahan berkualitas yang sesuai dengan persyaratan peraturan untuk beton aspal;
efek ekonomi dari metode pembuangan yang diadopsi terjadi baik di bidang konstruksi jalan (mengurangi biaya beton aspal) dan untuk perusahaan Vodokanal (mencegah pembayaran untuk pembuangan limbah, dll.);
dalam metode pembuangan limbah yang dipertimbangkan, aspek teknis, lingkungan dan ekonomi konsisten.

Saat-saat bermasalah berkaitan dengan kebutuhan:

kerjasama dan koordinasi berbagai departemen;
diskusi luas dan persetujuan oleh para ahli tentang metode pembuangan limbah yang dipilih;
pengembangan dan implementasi standar nasional;
amandemen Undang-undang Ukraina tertanggal 05.03.1998 No. 187/98-ВР “Tentang Limbah”;
pengembangan spesifikasi teknis produk dan sertifikasi;
amandemen kode dan peraturan bangunan;
persiapan banding ke Kabinet Menteri dan Kementerian Perlindungan Lingkungan dengan permintaan untuk mengembangkan mekanisme yang efektif untuk pelaksanaan proyek pembuangan limbah.

Dan akhirnya, satu lagi poin bermasalah - tidak bisa menyelesaikan masalah ini sendirian.

CARA MENYEDERHANAKAN POIN ORGANISASI

Dalam perjalanan ke meluasnya penggunaan metode pembuangan limbah yang dipertimbangkan, kesulitan organisasi muncul: kerja sama diperlukan antara berbagai departemen dengan visi yang berbeda dari tugas produksi mereka - utilitas publik (dalam hal ini, Vodokanal - pemilik limbah) dan organisasi pembangunan jalan. Pada saat yang sama, mereka pasti memiliki sejumlah pertanyaan, termasuk. ekonomi dan hukum, seperti “Apakah kita membutuhkannya?”, “Apakah itu mekanisme yang mahal atau menguntungkan?”, “Siapa yang harus menanggung risiko dan tanggung jawab?”

Sayangnya, tidak ada pemahaman umum bahwa masalah lingkungan umum - pembuangan WWS (pada dasarnya limbah dari masyarakat yang dikumpulkan oleh utilitas publik) - dapat diselesaikan dengan bantuan utilitas publik di industri konstruksi jalan dengan melibatkan limbah tersebut dalam perbaikan dan pembangunan jalan umum. Artinya, seluruh proses dapat dilakukan dalam satu departemen komunal.

CATATAN

Apa kepentingan semua peserta dalam proses tersebut?
1. Industri konstruksi jalan menerima sedimen dalam bentuk analog bubuk mineral (salah satu komponen beton aspal) dengan harga yang jauh lebih rendah daripada biaya bubuk mineral dan menghasilkan perkerasan beton aspal berkualitas tinggi dengan biaya lebih rendah.
2. Perusahaan pengolahan limbah membuang akumulasi limbah.
3. Masyarakat mendapatkan permukaan jalan yang berkualitas dan lebih murah sekaligus memperbaiki situasi lingkungan di wilayah tempat tinggalnya.

Dengan mempertimbangkan fakta bahwa pembuangan WWS memecahkan masalah lingkungan yang penting kepentingan nasional, dalam hal ini negara harus menjadi peserta yang paling tertarik. Oleh karena itu, di bawah naungan negara, perlu untuk mengembangkan kerangka hukum yang sesuai yang akan memenuhi kepentingan semua peserta dalam proses tersebut. Namun, hal ini membutuhkan interval waktu tertentu, yang dalam sistem birokrasi bisa sangat panjang. Pada saat yang sama, seperti yang disebutkan di atas, masalah akumulasi presipitasi dan kemungkinan penyelesaiannya terkait langsung dengan industri utilitas, oleh karena itu, harus diselesaikan di sini, yang secara drastis akan mengurangi waktu untuk semua persetujuan, dan daftar dokumentasi yang diperlukan mempersempit ke standar departemen.

VODOKANAL SEBAGAI PRODUSEN DAN KONSUMEN SAMPAH

Apakah kerjasama perusahaan selalu diperlukan? Mari kita pertimbangkan opsi untuk membuang akumulasi WWS secara langsung oleh perusahaan Vodokanal dalam kegiatan produksi mereka.

CATATAN

Perusahaan Vodokanal setelah pekerjaan perbaikan pada jaringan pipa terpaksa untuk merestorasi jalan yang rusak, yang tidak selalu dilakukan. Jadi, menurut hasil perkiraan rata-rata penilaian tahunan kami tentang volume pekerjaan semacam itu di wilayah Lugansk, volume ini berkisar dari 100 hingga 1000 m 2 dari area cakupan, tergantung pada lokasinya. Mengingat bahwa struktur perusahaan besar, seperti Luganskvoda LLC, termasuk lusinan pemukiman, luas lapisan yang dipugar bisa mencapai puluhan ribu meter persegi, yang membutuhkan ratusan meter kubik beton aspal.

Kebutuhan untuk menghilangkan limbah, yang sifat-sifatnya memungkinkan untuk mendapatkan beton aspal berkualitas tinggi sebagai hasil dari pembuangannya, dan, yang paling penting, kemungkinan penggunaannya dalam perbaikan permukaan jalan yang terganggu adalah alasan utama. untuk kemungkinan penggunaan metode pembuangan limbah yang dipertimbangkan oleh perusahaan Vodokanal.

Perlu dicatat bahwa WWS instalasi pengolahan air limbah di berbagai pemukiman serupa dalam dampak positifnya terhadap beton aspal, meskipun ada beberapa perbedaan. komposisi kimia.

Sebagai contoh, Beton aspal yang dimodifikasi dengan pengendapan di Luhansk (Luganskvoda LLC), Cherkassy (Azot Production Association) dan Kievvodokanal memenuhi persyaratan DSTU B V.2.7-119-2003 “Campuran beton aspal dan beton aspal untuk jalan raya dan lapangan terbang. Spesifikasi" (selanjutnya - DSTU B V.2.7-119-2003) (Tabel 1).

Mari kita bahas. 1 m 3 beton aspal memiliki berat rata-rata 2,2 ton Dengan pengenalan 6-8% sedimen sebagai pengganti bubuk mineral dalam 1 m 3 beton aspal, 132-176 kg limbah dapat dibuang. Mari kita ambil nilai rata-rata 150 kg/m 3 . Jadi, dengan ketebalan lapisan 3-5 cm, 1 m 3 beton aspal memungkinkan Anda membuat permukaan jalan 20-30 m 2.

Seperti yang Anda ketahui, beton aspal terdiri dari batu pecah, pasir, bubuk mineral dan bitumen. Vodokanal adalah pemilik dari tiga komponen pertama sebagai endapan teknogenik buatan: batu pecah - pemuatan biofilter yang dapat diganti; pasir dan sedimen yang diendapkan adalah limbah dari situs pasir dan lanau (Gbr. 1). Untuk mengubah limbah ini menjadi beton aspal (pembuangan yang berguna), hanya diperlukan satu komponen tambahan - aspal jalan, yang isinya hanya 6-7% dari output beton aspal yang direncanakan.

Limbah yang ada (bahan baku) dan kebutuhan untuk melakukan pekerjaan perbaikan dan restorasi dengan kemungkinan menggunakan limbah ini adalah dasar untuk membuat perusahaan atau situs khusus dalam struktur Vodokanal. Fungsi dari unit ini adalah:

penyiapan komponen beton aspal dari limbah yang ada (stasioner);
produksi campuran aspal (mobile);
meletakkan campuran di jalan raya dan pemadatannya (bergerak).

Inti dari teknologi untuk menyiapkan komponen bahan baku beton aspal - bubuk mineral (organo-mineral) berdasarkan WWS - ditunjukkan pada Gambar. 2.

Sebagai berikut dari Gambar. 2, bahan baku (1) - sedimen dari tempat pembuangan dengan kadar air hingga 50% - sebelumnya diayak melalui saringan dengan ukuran mata jaring 5 mm (2) untuk menghilangkan puing-puing asing, tanaman dan melonggarkan gumpalan. Massa yang diayak dikeringkan (secara alami atau kondisi buatan) (3) hingga kadar air 10-15% dan diumpankan untuk penyaringan tambahan melalui saringan dengan mata jaring 1,25 mm (5). Jika perlu, penggilingan tambahan gumpalan massa (4) dapat dilakukan. Produk bubuk yang dihasilkan (pengisi mikro adalah analog dari bubuk mineral) dikemas ke dalam kantong dan disimpan (6).

Demikian pula, batu pecah dan pasir disiapkan (pengeringan dan fraksinasi). Pemrosesan dapat dilakukan di lokasi khusus yang terletak di wilayah pabrik pengolahan, menggunakan peralatan improvisasi atau khusus.

Pertimbangkan peralatan yang dapat digunakan pada tahap persiapan bahan baku.

layar bergetar

Layar getar digunakan untuk menyaring WWS berbagai produsen. Jadi, layar bergetar dapat memiliki karakteristik sebagai berikut: “Kecepatan rotasi yang dapat disesuaikan dari penggerak getaran memungkinkan Anda mengubah amplitudo dan frekuensi getaran. Desain hermetis memungkinkan penggunaan layar getar tanpa sistem aspirasi dan dengan penggunaan media inert. Sistem distribusi material di pintu masuk ke saringan getar memungkinkan Anda menggunakan 99% permukaan saringan. Layar getar dilengkapi dengan sistem kabel kelas terpisah. Akhiri penggantian permukaan penyaringan. keandalan yang tinggi, pengaturan mudah dan penyesuaian. Penggantian dek yang cepat dan mudah. Hingga tiga permukaan penyaringan .

Berikut adalah karakteristik utama dari layar getar VS-3 (Gbr. 3):

dimensi - 1200 × 800 × 985 mm;
daya terpasang - 0,5 kW;
tegangan suplai - 380 V;
berat - 165 kg;
produktivitas — hingga 5 ton/jam;
ukuran saringan mesh - apa saja berdasarkan permintaan;
harga - dari 800 dolar.

pengering

Untuk pengeringan bahan massal- tanah-tanah (sedimen) dan pasir - dalam mode dipercepat (tidak seperti pengeringan alami) diusulkan untuk menggunakan pengering drum SB-0.5 (Gbr. 4), SB-1.7, dll. Pertimbangkan prinsip pengoperasian pengering tersebut dan karakteristiknya (Tabel 2).

Melalui hopper pemuatan, bahan basah dimasukkan ke dalam drum dan memasuki nosel internal yang terletak di sepanjang drum. Nosel memberikan distribusi yang seragam dan pencampuran bahan yang baik di atas bagian drum, serta kontaknya yang dekat dengan zat pengering selama penuangan. Pencampuran terus menerus, material bergerak ke pintu keluar dari drum. Bahan kering dikeluarkan melalui ruang pembuangan.

Set pengiriman: pengering, kipas, panel kontrol. Dalam pengering SB-0,35 dan SB-0,5, pemanas listrik dibangun ke dalam struktur. Waktu produksi - 1,5-2,5 bulan. Biaya pengering tersebut adalah dari 18,5 ribu dolar.

Pengukur kelembapan

Untuk mengontrol kadar air bahan, berbagai jenis pengukur kelembaban dapat digunakan, misalnya, VSKM-12U (Gbr. 5).

Ayo bawa spesifikasi pengukur kelembaban seperti itu:

rentang pengukuran kelembaban - dari keadaan kering hingga saturasi kelembaban penuh (rentang nyata untuk bahan tertentu ditunjukkan dalam paspor perangkat);
Kesalahan relatif pengukuran - ± 7% dari nilai terukur;
kedalaman zona kontrol dari permukaan - hingga 50 mm;
ketergantungan kalibrasi untuk semua bahan yang dikendalikan oleh perangkat disimpan dalam memori non-volatil untuk 30 bahan;
jenis bahan yang dipilih dan hasil pengukuran ditampilkan pada layar dua baris langsung di unit kelembaban dengan resolusi 0,1%;
durasi pengukuran tunggal tidak lebih dari 2 detik;
durasi memegang indikasi - tidak kurang dari 15 detik;
catu daya universal: otonom dari baterai internal dan dari listrik ~ 220 V, 50 Hz melalui adaptor jaringan (juga pengisi daya);
dimensi unit elektronik - 80 × 145 × 35 mm; sensor — 100×50 mm;
berat total perangkat - tidak lebih dari 500 g;
kehidupan layanan penuh - setidaknya 6 tahun;
harga - dari 100 dolar.

CATATAN

Menurut perhitungan kami, organisasi titik stasioner untuk persiapan agregat beton aspal akan membutuhkan peralatan dalam jumlah 20-25 ribu dolar.

Produksi beton aspal dengan pengisi OSV dan peletakannya

Pertimbangkan peralatan yang dapat digunakan langsung dalam proses pembuatan beton aspal dengan pengisi OSV dan peletakannya.

Pabrik Pencampuran Aspal Kecil

Untuk produksi campuran beton aspal dari limbah produksi Vodokanal dan penggunaannya dalam trotoar kapasitas terkecil dari kompleks yang mungkin diusulkan - pabrik beton aspal bergerak (mini-APC) (Gbr. 6). Keuntungan dari kompleks seperti itu adalah Harga rendah, biaya operasi dan depresiasi yang rendah. Dimensi kecil dari pabrik memungkinkan tidak hanya penyimpanan yang nyaman, tetapi juga start-up instan yang hemat energi dan produksi beton aspal jadi. Pada saat yang sama, produksi beton aspal dilakukan di tempat peletakan, melewati tahap transportasi, menggunakan campuran suhu tinggi, yang memastikan tingkat pemadatan material yang tinggi dan kualitas perkerasan beton aspal yang sangat baik. .

Biaya pabrik perakitan mini dengan kapasitas 3-5 ton/jam adalah 125-500 ribu dolar, dan dengan kapasitas hingga 10 ton/jam - hingga 2 juta dolar.

Berikut ciri-ciri utama mini-ABZ dengan kapasitas 3-5 t/jam:

suhu outlet — hingga 160 °С;
tenaga mesin - 10 kW;
daya generator - 15 kW;
volume tangki aspal - 700 kg;
volume tangki bahan bakar - 50 kg;
daya pompa bahan bakar - 0,18 kW;
daya pompa aspal - 3 kW;
kekuasaan kipas angin- 2,2 kW;
lewati tenaga mesin kerekan - 0,75 kW;
dimensi - 4000 × 1800 × 2800 mm;
berat - 3800 kg.

Selain itu, untuk melakukan siklus penuh pekerjaan pada produksi dan peletakan beton aspal, perlu untuk membeli wadah untuk mengangkut bitumen panas dan arena skating mini untuk meletakkan aspal (Gbr. 7).

Penggulung jalan tandem getar dengan berat hingga 3,5 ton berharga 11-16 ribu dolar.

Dengan demikian, seluruh kompleks peralatan yang diperlukan untuk persiapan bahan, produksi dan penempatan beton aspal dapat menelan biaya sekitar 1,5-2,5 juta dolar.

KESIMPULAN

1. Penerapan skema teknologi yang diusulkan akan memecahkan masalah pembuangan limbah stasiun saluran pembuangan melalui keterlibatan mereka dalam sirkulasi ekonomi di tingkat lokal.

2. Penerapan metode pembuangan limbah yang dipertimbangkan dalam artikel ini akan memungkinkan perusahaan air minum masuk dalam kategori usaha rendah limbah.

3. Melalui penggunaan WWS dalam produksi beton aspal, daftar layanan yang disediakan oleh Vodokanal dapat diperluas (kemungkinan memperbaiki jalan dan jalan masuk dalam seperempat bagian).

literatur

Drozd G.Ya. Pemanfaatan lumpur limbah mineral: masalah dan solusi // Buku Pegangan Ekologis. 2014. No. 4. S. 84-96.
Drozd G.Ya. Masalah di bidang pengolahan dengan endapan lumpur limbah dan metode untuk solusinya // Pasokan Air dan Pasokan Air. 2014. No. 2. S. 20-30.
Drozd G.Ya. Teknologi baru untuk pembuangan lumpur - cara menuju fasilitas pengolahan limbah rendah limbah // Vodoochistka. Pengolahan air. Persediaan air. 2014. Nomor 3. S. 20-29.
Drozd G.Ya., Breus R.V., Bizirka I.I. Endapan lumpur dari limbah perkotaan. Konsep Daur Ulang // Lambert Academic Publishing. 2013. 153 hal.
Drozd G.Ya. Proposal untuk keterlibatan lumpur limbah yang disimpan dalam omset ekonomi // Mater. Kongres Internasional "ETEVK-2009". Yalta, 2009. C. 230-242.
Breus R.V., Drozd G.Ya. Sebuah metode untuk memanfaatkan sedimen dari air limbah lokal: Paten untuk model inti No. 26095. Ukraina. IPC CO2F1 / 52, CO2F1 / 56, CO4B 26/26 - No. U200612901. aplikasi 12/06/2006. Diterbitkan 09/10/2007. Banteng. nomor 14.
Breus R.V., Drozd G.Ya., Gusentsova E.S. Sumish aspal-beton: Paten untuk model coris No. 17974. Ukraina. IPC CO4B 26/26 - No. U200604831. aplikasi 05/03/2006. Diterbitkan 16/10/2006. Banteng. 10.

Fasilitas pengolahan limbah: masalah operasi, ekonomi, rekonstruksi

Keputusan Pemerintah Federasi Rusia 01/05/2015 No. 3 "Tentang Amandemen Tindakan Tertentu Pemerintah Federasi Rusia di Bidang Pembuangan Air": apa yang baru?

Buku teks menyoroti cara untuk menentukan efisiensi pengolahan air dan fasilitas pengolahan air, serta instalasi pengolahan lumpur. Metode dan teknologi laboratorium dan kontrol produksi atas kualitas air alami, keran dan air limbah dipertimbangkan. Edisi ketiga buku teks dengan nama yang sama diterbitkan pada tahun 2004.
Untuk siswa sekolah teknik konstruksi yang belajar di spesialisasi 2912 "Pasokan air dan sanitasi".

PENILAIAN KUALITAS AIR ALAMI, MINUM DAN TEKNIS.
Sumber pasokan air di sebagian besar wilayah Federasi Rusia adalah permukaan air sungai (waduk) dan danau, yang menyumbang 65-68% dari total asupan air. Di bawah ini adalah penilaian kualitas air di dalamnya, tergantung pada beberapa indikator karakteristik komposisi: pH, salinitas (kadar garam), kekerasan, kandungan zat tersuspensi dan organik, serta keadaan fase terdispersi.

Membandingkan perkiraan dan indikator aktual komposisi air di sumber Federasi Rusia, orang dapat mencatat dominasi perairan lunak dan sangat lunak, serta air mineral rendah dan sedang di bagian Asia dan wilayah utaranya, yaitu. atas sebagian besar negara. Polusi yang meresap badan air kotoran yang berasal dari antropogenik dan teknogenik, yang diamati dalam beberapa tahun terakhir, disebabkan oleh masuknya air limbah yang tidak diolah dan tidak diolah dengan baik, rumah tangga dan industri, lelehan dan air hujan dari daerah aliran sungai ke dalamnya.

ISI
PENGANTAR
BAB 1. PENGENDALIAN TEKNOLOGI PROSES PENGOLAHAN AIR ALAMI DAN INDUSTRI.»
1.1. Penilaian kualitas alami, minum dan air teknis
1.2. Laboratorium dan kontrol produksi kualitas air dalam sistem pasokan air minum dan industri domestik
1.3. Kontrol pra-perawatan air, koagulasi, pengendapan, proses penyaringan
1.4. Kontrol proses desinfeksi air
1.5. Kontrol proses fluorinasi, defluorinasi, penangguhan air, penghilangan mangan
1.6. Kontrol proses stabilisasi pengolahan air. Penghapusan gas: oksigen, hidrogen sulfida
1.7. Kontrol proses pelunakan air, desalinasi dan desalinasi
1.8. Kontrol mode hidrokimia operasi sistem pasokan air pendingin yang bersirkulasi
1.9. Kontrol proses pendinginan air
1.10. Latihan dan tugas
BAGIAN 2. PENGENDALIAN TEKNOLOGI PROSES PENGOLAHAN AIR LIMBAH
2.1. Ketentuan umum
2.2. Klasifikasi air limbah. Jenis kontaminan dan metode untuk menghilangkannya
2.3. Kontrol proses pengolahan air limbah mekanis
2.4. Memantau pengoperasian fasilitas pengolahan air limbah biologis aerobik
2.5. Kontrol proses pasca perawatan dan desinfeksi air limbah
2.6. Pengendalian proses pengolahan lumpur. Proses fermentasi metana dan kontrol pengoperasian digester
2.7. Memantau pengoperasian fasilitas dewatering dan pengeringan lumpur
2.8. Kontrol proses pengolahan air limbah industri dan metode untuk mengekstraksi zat berbahaya darinya
2.9. Pengendalian metode destruktif Pengolahan air limbah industri
2.10. Latihan dan tugas
KESIMPULAN
LITERATUR.

Download Gratis buku elektronik dalam format yang nyaman, tonton dan baca:
Unduh buku Kontrol kualitas air, Alekseev L.S., 2009 - fileskachat.com, unduh cepat dan gratis.

Unduh djvu
Anda dapat membeli buku ini di bawah ini harga terbaik dengan diskon dengan pengiriman ke seluruh Rusia.

Pengolahan dan pembuangan lumpur limbah merupakan masalah yang sangat akut bagi kota-kota besar di semua negara maju. Selama proses pengolahan, padatan tersuspensi yang terkandung dalam air limbah mengendap di fasilitas pengolahan mekanis.

Jumlah sedimen mentah secara langsung tergantung pada kandungan partikel tersuspensi di dalam air dan kualitas pembersihan: semakin tinggi kualitas pembersihan, semakin banyak sedimen yang terbentuk.

Di instalasi pengolahan dengan pengolahan biologis, selain lumpur mentah, lumpur aktif juga terbentuk, yang jumlahnya dalam hal bahan kering dapat mencapai 50% dari total volume lumpur.

Lumpur harus diolah terlebih dahulu sebelum dibuang.

Tujuan pemrosesan- pengurangan kelembaban dan volume sedimen, bau tidak sedap, jumlah mikroorganisme patogen (virus, bakteri, dll.) Dan zat berbahaya; mengurangi biaya transportasi dan memastikan penggunaan akhir yang ramah lingkungan.

Untuk perawatan curah hujan, fasilitas khusus dibangun:

metatank;

stabilisator aerobik,

berbagai instalasi untuk pengeringan dan pengeringan,

situs lumpur.

metatenki - ini adalah tangki tertutup rapat, di mana bakteri anaerob dalam kondisi termofilik (t o \u003d 30 - 43 o C) memfermentasi residu mentah dalam clarifier primer dan sekunder. Selama fermentasi, gas dilepaskan: CH 4 , hidrogenH 2 , karbon dioksidaBERSAMA 2 , amoniaNH 3 dll, yang kemudian dapat digunakan untuk berbagai keperluan.

Stabilisator aerobik - ini adalah reservoir di mana bagian organik dimineralisasi oleh mikroorganisme aerobik untuk waktu yang lama dengan pembersihan udara yang konstan. Lumpur yang diolah disimpan di tempat tidur lumpur dan kemudian digunakan sebagai pupuk.

Sedimen yang disimpan mengandung garam logam berat, terkontaminasi mikroflora patogen, telur cacing, virus, menimbulkan bahaya lingkungan dan memerlukan pendekatan yang luar biasa terhadap cara penempatan dan pembuangan.

Bahaya tertentu juga diwakili oleh migrasi zat berbahaya ke air tanah. Tempat tidur lumpur dan tempat pembuangan sampah sendiri dapat menjadi sumber emisi berbahaya ke atmosfer. Emisi gas juga terjadi dari tanah bekas tempat pembuangan akhir, tempat pembuangan sampah dan selama pengangkutan sampah.

Volume dan sifat polusi atmosfer tergantung pada parameter proses teknologi pemrosesan curah hujan dan pada rezim suhu.

Untuk curah hujan dalam jumlah besar, dua kategori metode digunakan: pengeringan termal dan pembakaran. Pengeringan termal mempertahankan bahan organik yang digunakan sebagai pupuk. Ketika sedimen dibakar, zat organik diubah menjadi produk gas.

Di sebagian besar negara, ada tren peningkatan jumlah lumpur yang dibakar. Pendorong utama adalah kenaikan harga tanah, yang membuat pengembangan teknologi baru lebih hemat biaya dan lebih efisien terhadap lingkungan daripada perluasan TPA.

Membakar curah hujan

Membakar curah hujan berlaku jika mereka tidak tunduk pada jenis pemrosesan dan pembuangan lainnya. 25% lumpur yang dihasilkan di pabrik pengolahan air limbah digunakan dalam pertanian, 50% ditempatkan di tempat pembuangan sampah dan dekat 25% dibakar.

Saat ini, pengolahan air limbah dilakukan di pabrik pengolahan sesuai dengan skema klasik pengolahan biologis lengkap, di mana campuran lumpur mentah dari clarifiers primer dan lumpur aktif berlebih terbentuk.

Pengendapan- ini adalah massa basah yang tidak didesinfeksi (hingga 99,7%) yang mengandung hingga 70% zat organik.

Urutan operasi untuk pengolahan lumpur adalah sebagai berikut:

perlakuan awal pada kisi-kisi;

mencampur lumpur dari tangki pengendapan primer dengan lumpur aktif dan menyaring campuran pada jeruji tipis;

pengobatan dengan reagen - flokulan dan dehidrasi pada pengepres tengah;

pengangkutan lumpur kering ke insinerator;

pembakaran dalam tungku "Pirofluida" dengan lapisan pasir terfluidisasi.

air limbah

Pabrik pengolahan air limbah

endapan

Abu

Suspensi yang dilepaskan dari limbah dan air limbah selama perlakuan mekanis, biologis, dan fisiko-kimia (reagen) adalah sedimen.

Disarankan untuk membagi sifat-sifat sedimen menjadi sifat dan strukturnya, serta yang menentukan perilakunya dalam proses dehidrasi.

Pengaruh kualitas air awal pada efek desinfeksi	Pertumbuhan kekeruhan, warna dan pH memburuk	Dengan adanya zat organik dalam air, efek bakterisida tidak berubah.	Dengan meningkatnya konsentrasi padatan tersuspensi, aktivitas bakterisida menurun.	Dengan peningkatan konsentrasi padatan tersuspensi, suhu, dan komposisi garam,	Kehadiran padatan tersuspensi secara dramatis mengurangi efek desinfeksi.	Tidak mempengaruhi
Pengaruh pada sifat organoleptik air	Meningkatkan: mengoksidasi fenol menjadi produk yang tidak memiliki bau klorofenol	Memburuk: bau yodium, yang hilang setelah 40-50 menit	Meningkatkan: Menghilangkan bau	Tidak mempengaruhi	Tidak mempengaruhi	Meningkatkan: menghilangkan bau
Periode setelah tindakan	Sehari atau lebih tergantung dosisnya			90-150 hari tergantung dosis		Tidak bekerja pada Escherichia coli
Waktu dekontaminasi, min					Segera
metode	Klorinasi	iodinasi	Ozonasi	Perawatan ion perak	pengobatan UV	iradiasi gamma

massa konstan. Dalam sedimen cair, kira-kira mendekati konsentrasi padatan tersuspensi yang ditentukan oleh filtrasi atau sentrifugasi.

Dalam sedimen organik hidrofilik, indikator ini sering mendekati kandungan zat organik dan mencirikan kandungan zat nitrogen.

Komposisi unsur sangat penting untuk sedimen organik, terutama dalam hal indikator seperti kandungan: karbon dan hidrogen untuk menentukan tingkat stabilisasi atau menetapkan keasaman total; nitrogen dan fosfor untuk menilai nilai pupuk sedimen; logam berat, dll.

Untuk sedimen anorganik, seringkali berguna untuk menentukan kandungan garam Fe, Mg, Al, Cr, Ca (karbonat dan sulfat), dan Si.

Toksisitas. Logam yang terkandung dalam lumpur limbah industri (tembaga, kromium, kadmium, nikel, seng, timah) bersifat racun. Mereka memiliki kemampuan untuk menyebabkan berbagai jenis efek biologis dalam tubuh manusia - toksik umum, mutagenik, dan embriotoksik. Tingkat toksisitas dan bahaya berbagai logam tidak sama dan dapat dinilai dengan: Rata-rata dosis mematikan untuk hewan laboratorium. Hasil percobaan menunjukkan bahwa kromium dan kadmium adalah yang paling beracun bagi hewan.

Menurut konsentrasi maksimum yang diizinkan yang diterima saat ini, yang memperhitungkan, bersama dengan toksisitas, sifat kumulatif zat, kadmium, kromium, dan nikel menimbulkan bahaya terbesar bagi kesehatan masyarakat; kurang berbahaya adalah tembaga dan seng.

Sedimen dari instalasi pengolahan air limbah industri galvanik yang mengandung oksida logam berat termasuk dalam kelas bahaya keempat, yaitu zat berbahaya rendah.

Pembentukan lumpur dengan sifat yang diinginkan dimulai dengan pilihan metode pembersihan yang memberikan kemungkinan daur ulang atau penyimpanan lumpur yang aman, mengurangi biaya dehidrasi dan pengeringannya.

Kemungkinan penyimpanan lumpur limbah yang aman ditentukan oleh karakteristik dan sifat lumpur berikut: viskositas yang nyata dan fluiditas lumpur yang terkait, serta sifat air yang terkandung dalam lumpur.

Viskositas nyata dan fluiditas sedimen yang terkait dapat dianggap sebagai ukuran intensitas gaya hubungan antar partikel. Hal ini juga memungkinkan untuk mengevaluasi karakter tiksotropik dari endapan (kemampuan endapan untuk membentuk gel saat diam dan kembali ke fluiditas bahkan dengan sedikit pengadukan). Sifat ini sangat penting untuk menilai kemampuan lumpur untuk mengumpulkan, mengangkut dan memompa.

Slurry lumpur bukanlah fluida Newtonian karena viskositas yang ditemukan sangat relatif dan tergantung pada tegangan geser yang diberikan.

Sifat air yang terkandung dalam sedimen. Air ini adalah jumlah air bebas, yang dapat dengan mudah dihilangkan, dan air terikat, termasuk air hidrasi koloid, air kapiler, air seluler, dan air terikat kimia. Isolasi air terikat membutuhkan usaha yang cukup besar. Misalnya, air seluler hanya dipisahkan dengan perlakuan panas (pengeringan atau pembakaran).

Nilai perkiraan rasio ini dapat diperoleh secara termogravimetri, yaitu dengan memplot kurva kehilangan massa sampel sedimen yang dipadatkan pada suhu konstan dan diproses dalam kondisi yang relevan. Titik di mana termogram putus dapat ditentukan dengan membangun ketergantungan K = f (5"), di mana V- kecepatan pengeringan, g/menit; S - Kandungan bahan kering dalam sampel,% (Gbr. 2.6).

Rasio antara air bebas dan terikat merupakan faktor yang menentukan dalam menilai kemampuan pengeringan lumpur.

Dari gambar. 2.6 dapat dilihat bahwa arus kritis pertama menentukan jumlah air yang dapat dikeluarkan dari lumpur pada laju pengeringan yang konstan (fase 1), dan mewakili kandungan bahan kering dalam lumpur setelah kehilangan air bebas. Selanjutnya, air terikat dihilangkan: pertama, to the point S2 dengan hubungan linier antara penurunan laju pengeringan dan peningkatan kandungan bahan kering (fase 2), dan kemudian dengan penurunan yang lebih tajam pada laju penurunan laju pengeringan (fase 3).

Faktor-faktor ini meliputi: kemampuan untuk menyegel; resistivitas; karakteristik numerik dari kompresibilitas lumpur di bawah pengaruh peningkatan tekanan (kompresibilitas lumpur); penentuan persentase maksimum bahan kering dalam lumpur pada tekanan tertentu.

Kemampuan untuk memadatkan ditentukan dari analisis kurva sedimentasi untuk sedimen. Kurva ini digambar berdasarkan penelitian laboratorium dalam bejana yang dilengkapi dengan pengaduk kerja lambat. Kurva mencirikan tingkat pemisahan massa sedimen di kapal tergantung pada waktu tinggal di dalamnya.

Indikator yang paling penting dari kemampuan lumpur limbah untuk menghasilkan kelembaban adalah resistivitas. Nilai resistivitas (g) adalah parameter generalisasi dan ditentukan oleh rumus

Dimana P adalah tekanan (vakum) di mana sedimen disaring; F- luas permukaan penyaringan; ri adalah viskositas filtrat; DARI - massa fase padat dari endapan yang diendapkan pada filter setelah menerima satu unit volume filtrat;

Di sini t adalah durasi filtrasi; V- jumlah yang diendapkan.

Kelembaban. Parameter ini memperhitungkan perubahan komposisi dan sifat lumpur selama pemrosesan dan penyimpanannya.

Kompresibilitas sedimen. Saat penurunan tekanan meningkat, pori-pori kue menghilang dan ketahanan terhadap filtrasi meningkat. Faktor kompresibilitas lumpur (S) ditentukan oleh rumus

gr2 -gr{

LGp2-lgi?" (2-5)

Dimana r, dan r2 adalah resistivitas sedimen, dihitung dengan rumus (2.3), masing-masing, pada tekanan />, dan R2.

Laju filtrasi air akan meningkat, tetap konstan, atau menurun dengan meningkatnya P, sesuai dengan apakah nilai S kurang dari, sama dengan, atau lebih besar dari satu.

Zat kristal yang tidak larut biasanya sulit untuk dikompres (5 mendekati 0 atau< 0,3). Суспензии с гидрофильными частицами имеют высокую сжимаемость (5>0,5, mencapai dan terkadang melebihi 1,0).

Untuk banyak jenis lumpur organik, bahkan ada "tekanan kritis" di mana pori-pori kue menutup sedemikian rupa sehingga drainase menjadi tidak mungkin. Misalnya, untuk lumpur limbah perkotaan, penyaringan tekanan di atas 1,5 MPa hampir tidak efektif. Inilah sebabnya mengapa peningkatan tekanan secara bertahap diyakini memiliki beberapa keuntungan dalam menunda pemadatan kue.

Kandungan bahan kering maksimum lumpur pada tekanan tertentu. Kelembaban dalam presipitasi dapat berupa ikatan kimia, fisika-kimia dan fisiko-mekanis dengan partikel padat, serta dalam bentuk uap air bebas. Semakin banyak uap air yang terikat dalam sedimen, semakin banyak energi yang harus dikeluarkan untuk menghilangkannya. Peningkatan hasil air presipitasi dicapai dengan mendistribusikan kembali bentuk ikatan uap air dengan partikel padat menuju peningkatan kadar air bebas dan penurunan kadar air terikat dengan berbagai metode pemrosesan.

Studi tentang ketergantungan koefisien filtrasi presipitasi pada kelembabannya telah menunjukkan bahwa dengan penurunan kelembaban presipitasi, nilai koefisien filtrasi juga menurun. Pada saat yang sama, nilai-nilai tertentu dari kelembaban presipitasi dapat dicatat, di bawahnya koefisien filtrasi sedikit bergantung pada kelembaban. Untuk lumpur hidroksida air limbah dari pabrik elektroplating,
terletak di wilayah 67-70%, dan untuk sedimen setelah pengolahan koagulasi galvanik air limbah - di wilayah 50-55%.

Kekuatan. Menggunakan kriteria kelembaban tunggal untuk memprediksi kapasitas penyimpanan lumpur air limbah tidak cukup. Oleh karena itu, untuk menilai kemungkinan menyimpan sedimen, digunakan karakteristik kekuatannya - kekuatan geser dan daya dukung beban, toksisitas, pencucian, kelembaban, stabilitas (kekuatan) dan kemampuan filter.

Bisa dicuci. Logam berat terkandung dalam sedimen dalam bentuk hidroksida atau garam yang sedikit larut, seperti karbonat, fosfat, kromat, sulfida, dll. Penggunaan data literatur tentang kelarutan senyawa logam dalam air tidak memungkinkan penentuan kelas bahaya presipitasi dengan akurasi yang cukup, karena proses kimia yang kompleks terjadi selama penyimpanan sedimen. Data yang lebih andal dapat diperoleh dengan menguji lumpur limbah untuk pencucian.

Jumlah polusi yang hilang tergantung pada banyak faktor. Dalam hal komposisi fase, lumpur limbah dapat dicirikan sebagai: sel kristal dengan konstituen larut dan semi-larut dan pori-pori diisi dengan cairan. Fase cair sedimen mengandung sejumlah sedimen logam berat dan garam terlarut dalam bentuk anion SO4, SG, CO2 ", dll. Selama penyimpanan sedimen, penuaan fisik dan kimia hidroksida logam terjadi, akibatnya kation yang terdesorbsi dan anion masuk ke fase cair, nilai pH menurun dan kandungan garam meningkat, berkontribusi pada pengurangan produk kelarutan hidroksida. Ketika terkena sedimen cairan pelindian, senyawa semi-larut, seperti gipsum, dilarutkan, yang juga menyebabkan peningkatan salinitas fase cair. Jika cairan pencucian mengandung anhidrida asam (sulfat, karbonat, nitrat), nilai pH juga menurun.

Penentuan eksperimental washout sedimen dilakukan dalam kondisi statis dan dinamis. Inti dari studi statik adalah perendaman sampel sedimen dalam air suling tanpa mencampur dan mengubah air, dilanjutkan dengan pemantauan kandungan komponen leaching dalam air selama 6-12 bulan. Eksperimen dinamis menyediakan penyimpanan sampel dalam kondisi alami di lokasi yang dilengkapi secara khusus, di mana sampel tersebut terkena semua jenis pengaruh atmosfer eksternal (hujan, pembekuan, dll.). Pencucian elemen dikendalikan baik dalam sampel air yang diambil dari lokasi dan oleh hilangnyanya dalam sedimen selama percobaan (6-12 bulan atau lebih).

Hasil air sedimen sangat tergantung pada ukuran fase padatnya. Semakin halus partikelnya, semakin buruk hasil air dari presipitasi. Bagian organik dari sedimen cepat membusuk, sedangkan jumlah koloid dan partikel halus meningkat, mengakibatkan penurunan kehilangan air.

pada gambar. Gambar 2.7 menunjukkan aliran proses tipikal yang digunakan untuk mengolah lumpur limbah.

Modern sarana teknis setiap tingkat pengurangan kelembaban dapat dicapai.

Saat ini, empat metode pemadatan dan penebalan sedimen digunakan (lihat Gambar 2.7): gravitasi, flotasi, penebalan dalam medan sentrifugal dan filtrasi.

Pemadatan gravitasi adalah metode pemadatan sedimen yang paling umum. Hal ini mudah digunakan dan relatif murah. Waktu pemadatan diatur secara eksperimental dan bisa sangat berbeda - dari 2 hingga 24 jam atau lebih.

Untuk mengurangi durasi pemadatan, mendapatkan sedimen dengan kadar air yang lebih rendah dan mengurangi penghilangan padatan tersuspensi dari pemadat, berbagai metode digunakan: pencampuran selama pemadatan, pengentalan siklik, koagulasi, pemadatan sambungan berbagai macam presipitasi dan metode termogravitasi.

Ketika lumpur diaduk selama pemadatan, terjadi kerusakan sebagian dari struktur spasial lumpur yang terus menerus. Bilah agitator, yang memisahkan bagian-bagian lumpur terstruktur yang terkoyak satu sama lain, menciptakan kondisi untuk pelepasan uap air bebas tanpa hambatan, yang sebelumnya ditangkap dan ditahan oleh struktur spasial lumpur. Pencampuran lambat berkontribusi pada konvergensi partikel sedimen individu, yang mengarah pada koagulasi mereka dengan pembentukan agregat besar, yang lebih intensif dipadatkan di bawah aksi massa mereka sendiri.

pada gambar. 2.8 menunjukkan ketergantungan derajat pengentalan sedimen pada durasi dan kecepatan pencampuran dalam rod mixer.

Efek pemadatan maksimum dicapai pada kecepatan pencampuran ujung bilah mixer 0,04 m/s, kandungan padatan tersuspensi dalam air jernih tidak melebihi 50 mg/dm3.

Pengentalan siklik dilakukan dengan mengumpulkan lumpur yang mengental secara berurutan dari beberapa siklus pengentalan dengan pengadukan lambat dengan pengaduk batang dan pemompaan air yang dijernihkan setelah setiap siklus pengentalan. Efisiensi proses pengentalan siklik dapat dijelaskan oleh fakta bahwa dengan peningkatan tekanan hidrostatik, ditentukan oleh jumlah siklus pengentalan lumpur yang berurutan, dan pencampuran mekanis yang lambat secara lebih intensif daripada dengan pengisian tunggal, flokulasi sekunder diamati pada sebelumnya. lumpur yang terkoagulasi, yang mengarah pada pembobotan serpihan dan percepatan draft pemadatan.

Peningkatan tekanan hidrostatik lapisan di atasnya dari sedimen yang menebal ke lapisan di bawahnya menyebabkan deformasi struktur sedimen, disertai dengan transisi bagian air yang terikat dalam struktur flokulan sedimen menjadi air bebas, yang dihilangkan dengan penyaringan melalui ruang pori dari lapisan sedimen yang menebal.

Berbagai mineral dan senyawa organik digunakan sebagai koagulan. Dalam sistem manajemen reagen, kualitas larutan reagen (ferri klorida dan kapur) dikendalikan oleh konsentrasi zat aktif di dalamnya. Kontrol yang cermat dari larutan reagen diperlukan, karena kelebihannya tidak meningkatkan kemampuan penyaringan sedimen, sementara pada saat yang sama, konsumsi berlebihan zat langka memerlukan peningkatan biaya operasi yang tidak masuk akal.

Dalam metode pemadatan termografi, endapan dikenai pemanasan. Selama pemanasan, cangkang hidrasi di sekitar partikel sedimen dihancurkan, sebagian air terikat masuk ke air bebas, dan oleh karena itu proses pemadatan meningkat. Suhu optimal untuk memanaskan lumpur aktif air limbah dari pabrik hidrolisis adalah 80-90 °C. Setelah dipanaskan selama 20-30 menit, diikuti dengan penahanan dan pemadatan lumpur, kadar airnya menurun dari 99,5 menjadi 96-95%. Total waktu pemrosesan adalah 50-80 menit.

Pengapungan. Keuntungan dari metode ini adalah dapat dikontrol dengan mengubah parameter dengan cepat. Kerugian dari metode ini termasuk biaya operasi yang lebih tinggi dan ketidakmungkinan untuk mengumpulkan sejumlah besar sedimen dalam compactor.

Biasanya, flotasi impeller, listrik dan tekanan digunakan. Yang terakhir adalah yang paling luas.

Saat merancang pemadat flotasi, beban bahan kering spesifik 5-13 kg / (m2 x jam) dan beban hidrolik kurang dari 5 m3 / (m2 x jam) ditentukan; konsentrasi sedimen yang dipadatkan diambil: tanpa polielektrolit 3-4,5% oleh bahan kering, dengan penggunaan polielektrolit 3,5-6% sesuai dengan dosis polielektrolit dan beban.

Volume akumulator lumpur harus dirancang selama beberapa jam, karena setelah waktu ini gelembung udara meninggalkan lumpur dan berat jenisnya kembali normal.

Segel filtrasi. Filtrasi paling sering digunakan sebagai metode dehidrasi mekanis lumpur, dan jarang digunakan untuk mengentalkannya. Jenis filter penyegelan modern berikut ini umum: filter drum, drum saringan dan wadah saringan.

Untuk pencernaan anaerobik, dua rezim suhu biasanya digunakan: mesofilik pada suhu 30-35 °C dan termofilik pada suhu 52-55 °C.

Kontrol proses fermentasi metana mencakup sistem pengukuran dan analisis fase padat, cair, dan gas. Mengukur jumlah presipitasi yang masuk dan lumpur aktif berdasarkan volume memungkinkan untuk menghitung dosis harian pemuatan digester dengan volume D dalam%. Volume total digester diambil sebagai 100%. Volume presipitasi yang masuk per hari, dinyatakan sebagai persentase dari total volume digester, adalah dosis volumetrik pembebanan struktur. Nilai ini dapat dinyatakan sebagai persentase dari total volume digester, atau dalam fraksi unit volumenya, yaitu, dalam m3 sedimen per 1 m3 volume per hari. Misalnya, jika dosis D \u003d 8%, maka versi kedua dari ekspresi untuk nilai ini adalah 0,08 m3 / (m3 x hari).

Diasumsikan bahwa selama proses fermentasi, volume sedimen dan jumlah total air yang masuk ke digester tidak berubah. Jadi, dalam perhitungan, jumlah uap air yang masuk dengan uap super panas (digunakan untuk memanaskan massa yang difermentasi) dan juga hilang dengan gas fermentasi yang dihilangkan diabaikan.

Setidaknya 1-2 kali seminggu untuk lumpur yang masuk dan dicerna, analisis dilakukan untuk menentukan kadar air dan kadar abunya. Mengetahui kelembaban dan kadar abu sedimen awal, serta D, tidak sulit untuk menghitung dosis pemuatan digester menggunakan zat bebas abu Dbz. Nilai ini, diukur dalam kilogram zat bebas abu per 1 m3 volume struktur per hari, serupa dengan beban per unit volume yang ditentukan untuk aerotank. Bergantung pada jenis sedimen yang dimuat dan karakteristiknya dalam hal kelembaban dan kadar abu, nilai D63 sangat bervariasi: untuk mode fermentasi mesofilik dari 1,5 hingga 6 kg / (m3 x hari), dan untuk mode termofilik - dari 2,5 sd 12 kg / (m3 x hari).

Selama pengoperasian digester, analisis kimia sedimen untuk kandungan komponen pembentuk gas, serta fosfat, surfaktan, dan nitrogen total biasanya dilakukan sekali seperempat (kurang dari sebulan sekali). Analisis dibuat dari rata-rata sampel yang dikumpulkan selama periode penelitian. Endapan kering yang tersisa setelah penentuan kadar air digunakan.

Perhitungan jumlah gas fermentasi dilakukan secara terus menerus dengan menggunakan perangkat registrasi otomatis. Analisis kimia komposisi gas dilakukan sekali dalam satu dekade atau sebulan. CH4, H2, CO2, N2 dan 02 ditentukan.Jika prosesnya stabil, maka kandungan H2 - produk dari tahap pertama fermentasi - tidak boleh melebihi 2%, kandungan CO2 tidak boleh melebihi 30-35% . Dalam hal ini, oksigen harus tidak ada, karena proses ini benar-benar anaerobik. Kehadiran oksigen terdeteksi hanya karena ketidakpatuhan dengan isolasi lengkap dari udara atmosfer dari instrumen yang digunakan untuk analisis. Jumlah metana biasanya 60-65%, nitrogen - tidak lebih dari 1-2%. Jika rasio biasa dalam komposisi gas berubah, maka alasannya harus dicari dengan melanggar rezim fermentasi.

Perubahan dalam dan jangka panjang dalam komposisi gas, dinyatakan dalam penurunan persentase metana dan peningkatan kandungan karbon dioksida, dapat menjadi bukti pengasaman digester, yang tentu akan mempengaruhi komposisi kimia dari digester. air interstisial. Produk fase asam, khususnya asam lemak rendah (LFA), akan muncul di dalamnya dalam jumlah besar, sedangkan alkalinitas air interstisial akan berkurang, yang ditentukan, selain NFA, oleh kandungan senyawa karbonat dan hidrokarbonat.

Dalam hal ini, ada penurunan tajam dalam hasil gas per satuan volume sedimen yang dimuat dan penurunan nilai pH menjadi 5,0. Hidrogen sulfida H2S muncul dalam gas fermentasi asam, metana CH4 berkurang, dan konsentrasi karbon dioksida CO2 sangat meningkat. Semua ini disertai dengan pembentukan busa dan akumulasi kerak padat di dalam digester.

Di bawah rezim fermentasi yang stabil, kandungan SFA dalam air interstisial berada pada level 5-15 mg-eq/dm3, dan alkalinitasnya adalah 70-90 mg-eq/dm3. Jumlah semua asam organik ditentukan melalui ekuivalen asam asetat, dan alkalinitas ditentukan melalui ekuivalen ion bikarbonat.

Komposisi kimia air interstisial ditentukan 1-3 kali seminggu (sesuai dengan jadwal untuk menentukan kadar air sedimen). Selain itu, dalam air interstisial, tentukan kandungan nitrogen dari garam amonium, yang muncul sebagai hasil pemecahan komponen protein. Selama pengoperasian normal digester, konsentrasi nitrogen garam amonium dalam air interstisial adalah dari 500 hingga 800 mg/dm3.

Menurut analisis dan pengukuran, sejumlah perhitungan dibuat, sebagai akibatnya D dan D63 ditentukan, persentase dekomposisi zat bebas abu dari pengendapan P63 (diperhitungkan oleh perubahan kelembaban dan kadar abu), serta keluaran gas g, keluaran gas dari 1 kg bahan kering yang dimuat dan 1 kg bahan fermentasi tanpa abu dan konsumsi uap per 1 m3 sedimen.

Alasan pelanggaran fermentasi normal dapat berupa: dosis tinggi pemuatan digester dengan lumpur segar, fluktuasi suhu yang tajam dan pemuatan kotoran yang tidak dapat dicerna ke dalam digester. Akibat dampak dari penyebab tersebut, aktivitas mikroorganisme penghasil metana terhambat dan intensitas proses fermentasi lumpur menurun.

Akuntansi untuk pengoperasian digester dilakukan dalam bentuk yang diberikan pada Tabel. 2.17.

Selama commissioning, pertama-tama, kekencangan digester diperiksa, keberadaan katup pengaman, serta keberadaan dan kinerja perangkat pencampur; Perhatian diberikan pada kemungkinan percikan api karena kemungkinan gesekan bagian baja yang berputar pada bagian struktur yang tidak bergerak.

Tabel 2.17

Pernyataan akuntansi bulanan pekerjaan digester

Perangkat berikut digunakan untuk kontrol otomatis parameter teknologi dari pengoperasian digester.

1. Perangkat untuk memantau kontaminasi gas di tempat dan memberi sinyal kandungan gas tahan ledakan (hingga 2%) di udara. Sensor perangkat sinyal dipasang di dinding di ruang injeksi, dan perangkat penunjuk dipasang di panel kontrol, yang dapat dilepas dari sensor pada jarak hingga 500 m. Ketika konsentrasi darurat metana di udara tercapai, kipas darurat dan sinyal suara (cahaya) darurat dihidupkan secara otomatis.

2. Perangkat kontrol suhu lumpur. Ini termasuk perangkat utama - resistansi termal tembaga atau platinum di selongsong yang tertanam di tangki digester, dan perangkat sekunder di panel kontrol.

3. Untuk mengukur aliran gas dari digester, pengukur tekanan diferensial membran atau lonceng digunakan sebagai konverter primer, dan perekam digunakan sebagai konverter sekunder. Jumlah gas yang dilepaskan dicatat setiap hari.

Selain itu, desain khas digester menyediakan pengukuran suhu gas dalam pipa gas dari masing-masing digester dan mengukur tekanan gas.

Pengendalian proses fermentasi metana dilakukan untuk mencapai tujuan sebagai berikut:

Mengurangi durasi pencernaan ketika tingkat pembusukan tertentu tercapai untuk mengurangi volume struktur, dan, akibatnya, biaya modal;

Meningkatkan jumlah biogas yang dilepaskan selama proses fermentasi agar dapat digunakan untuk mengurangi biaya pemanasan digester itu sendiri dan tambahan memperoleh jenis energi lain;

Meningkatkan kandungan metana dalam biogas untuk meningkatkan nilai kalor dan efisiensi pemanfaatannya;

Mencapai pemadatan yang baik dan sifat pelepasan air dari lumpur yang dicerna untuk mengurangi biaya fasilitas untuk pengeringannya.

Tugas utama pengolahan lumpur limbah adalah untuk mendapatkan produk akhir, yang sifat-sifatnya memungkinkan untuk digunakan untuk kepentingan ekonomi Nasional atau meminimalkan kerusakan yang disebabkan oleh lingkungan. Skema teknologi yang digunakan untuk melaksanakan tugas ini sangat beragam.

Proses teknologi untuk pengolahan lumpur limbah di semua pabrik pengolahan untuk pengolahan mekanis, fisik, kimia dan biologis dapat dibagi menjadi beberapa tahap utama berikut: pemadatan (penebalan), stabilisasi bagian organik, pengkondisian, dehidrasi, perawatan panas, daur ulang produk berharga atau penghapusan sedimen (skema 2) .

Gambar 5 - Tahapan dan metode pengolahan limbah lumpur

Pemadatan presipitasi

Pemadatan lumpur dikaitkan dengan penghilangan kelembaban bebas dan merupakan tahap yang diperlukan dalam semua skema teknologi untuk pengolahan lumpur. Selama pemadatan, rata-rata 60% kelembaban dihilangkan dan massa sedimen berkurang 2,5 kali lipat.

Untuk pemadatan, metode gravitasi, filtrasi, sentrifugal dan getaran digunakan. Pemadatan gravitasi adalah yang paling umum. Ini didasarkan pada pengendapan partikel fase terdispersi. Tangki pengendapan vertikal atau radial digunakan sebagai pengental lumpur.

Pemadatan lumpur aktif, berbeda dengan pemadatan lumpur mentah, disertai dengan perubahan sifat lumpur. Lumpur aktif sebagai sistem koloid memiliki kemampuan pembentukan struktur yang tinggi, sehingga pemadatannya menyebabkan transisi sebagian air bebas menjadi keadaan terikat, dan peningkatan kandungan air terikat dalam lumpur menyebabkan penurunan kehilangan air.

Dengan menerapkan metode perawatan khusus, misalnya, perawatan dengan reagen kimia, dimungkinkan untuk mencapai transfer sebagian air terikat ke keadaan bebas. Namun, sebagian besar air terikat hanya dapat dihilangkan dengan penguapan.

Stabilisasi lumpur

Stabilisasi anaerobik

Pencernaan anaerobik adalah metode utama pembuangan lumpur limbah perkotaan. Fermentasi disebut fermentasi metana, karena sebagai hasil dekomposisi bahan organik dalam sedimen, metana terbentuk sebagai salah satu produk utama.

Proses biokimia fermentasi metana didasarkan pada kemampuan komunitas mikroorganisme untuk mengoksidasi zat organik lumpur limbah selama aktivitas hidupnya.

Fermentasi metana industri dilakukan oleh berbagai kultur bakteri. Secara teoritis, fermentasi sedimen dianggap, terdiri dari dua fase: asam dan basa.

Pada fase pertama fermentasi asam atau hidrogen, zat organik kompleks dari sedimen dan lumpur pertama-tama dihidrolisis menjadi yang lebih sederhana di bawah aksi enzim bakteri ekstraseluler: protein menjadi peptida dan asam amino, lemak menjadi gliserol dan asam lemak, karbohidrat - hingga gula sederhana. Transformasi lebih lanjut dari zat-zat ini dalam sel bakteri mengarah pada pembentukan produk akhir dari fase pertama, terutama asam organik. Lebih dari 90% asam yang terbentuk adalah asam butirat, propionat, dan asetat. Zat organik lain yang relatif sederhana (aldehida, alkohol) dan zat anorganik (amonia, hidrogen sulfida, karbon dioksida, hidrogen) juga terbentuk.

Fermentasi fase asam dilakukan oleh saprofit biasa: anaerob fakultatif seperti asam laktat, bakteri asam propionat dan anaerob ketat (wajib) seperti butirat, asetonobutil, bakteri selulosa. Sebagian besar spesies bakteri yang bertanggung jawab untuk fase pertama fermentasi adalah pembentuk spora. Pada fase kedua fermentasi basa atau metana, metana dan asam karbonat terbentuk dari produk akhir fase pertama sebagai hasil dari aktivitas vital bakteri pembentuk metana - anaerob obligat yang tidak berspora, sangat sensitif terhadap kondisi lingkungan .

Metana terbentuk sebagai hasil dari reduksi CO2 atau gugus metil asam asetat:

dimana AH2 merupakan zat organik yang berfungsi sebagai donor hidrogen bagi bakteri pembentuk metana; biasanya ini adalah asam lemak (kecuali asetat) dan alkohol (kecuali metil).

Banyak jenis bakteri pembentuk metana mengoksidasi molekul hidrogen yang terbentuk pada fase asam, maka reaksi pembentukan metana berbentuk:

Mikroorganisme yang menggunakan asam asetat dan metil alkohol melakukan reaksi berikut:

Semua reaksi ini merupakan sumber energi bagi bakteri penghasil metana, dan masing-masing reaksi tersebut merupakan serangkaian transformasi enzimatik yang berurutan dari bahan awal. Sekarang telah ditetapkan bahwa vitamin B12 mengambil bagian dalam proses pembentukan metana, yang berperan utama dalam transfer hidrogen dalam reaksi redoks energi pada bakteri pembentuk metana.

Dipercayai bahwa laju transformasi zat dalam fase asam dan metana adalah sama, oleh karena itu, dengan proses fermentasi yang stabil, tidak ada akumulasi asam - produk dari fase pertama.

Proses fermentasi dicirikan oleh komposisi dan volume gas yang dilepaskan, kualitas air interstisial, dan komposisi kimia dari lumpur yang dicerna.

Gas yang dihasilkan terutama terdiri dari metana dan karbon dioksida. Selama fermentasi normal (basa), hidrogen sebagai produk fase pertama dapat tetap berada dalam gas dalam volume tidak lebih dari 1-2%, karena digunakan oleh bakteri pembentuk metana dalam reaksi redoks metabolisme energi.

Hidrogen sulfida H 2 S yang dilepaskan selama pemecahan protein praktis tidak masuk ke dalam gas, karena dengan adanya amonia, ia mudah berikatan dengan ion besi yang tersedia menjadi besi sulfida koloid.

Produk akhir amonifikasi zat protein, amonia, berikatan dengan asam karbonat untuk membentuk karbonat dan bikarbonat, yang menyebabkan alkalinitas tinggi air interstisial.

Tergantung pada komposisi kimia sedimen selama fermentasi, dari 5 hingga 15 m 3 gas dilepaskan per 1 m 3 sedimen.

Kecepatan proses fermentasi tergantung pada suhu. Jadi, pada suhu sedimen 25 - 27 ° C, prosesnya berlangsung 25 - 30 hari; pada 10 ° C, durasinya meningkat menjadi 4 bulan atau lebih. Untuk mempercepat fermentasi dan mengurangi volume fasilitas yang diperlukan untuk ini, pemanasan buatan dari lumpur hingga suhu 30 -35 ° C atau 50 - 55 ° C digunakan.

Proses fermentasi metana yang terjadi secara normal dicirikan oleh reaksi medium yang sedikit basa (pH? 7.b), alkalinitas air interstisial yang tinggi (65–90 mg-eq/l) dan kandungan asam lemak yang rendah (hingga 5–12 mg-eq/l). Konsentrasi amonium nitrogen dalam air interstisial mencapai 500 - 800 mg/l.

Gangguan proses dapat diakibatkan oleh kelebihan fasilitas, perubahan rezim suhu, asupan zat beracun dengan sedimen, dll. Gangguan memanifestasikan dirinya dalam akumulasi asam lemak, penurunan alkalinitas air interstisial, dan penurunan pH. Volume gas yang dihasilkan menurun tajam, kandungan asam karbonat dan hidrogen, produk dari fase asam fermentasi, meningkat dalam gas.

Bakteri pembentuk asam yang bertanggung jawab untuk fase pertama fermentasi lebih tahan terhadap segala jenis kondisi yang merugikan, termasuk kelebihan beban. Sedimen yang masuk untuk fermentasi sebagian besar diunggulkan bersama mereka. Dengan cepat berkembang biak, bakteri pembentuk asam meningkatkan kapasitas asimilasi massa bakteri dan dengan demikian beradaptasi dengan peningkatan beban. Dalam hal ini, laju fase pertama meningkat, dan sejumlah besar asam lemak muncul di medium.

Bakteri metana berkembang biak dengan sangat lambat. Waktu generasi untuk beberapa spesies adalah beberapa hari, sehingga mereka tidak dapat dengan cepat meningkatkan jumlah kultur, dan kandungannya dalam sedimen mentah tidak signifikan. Segera setelah kemampuan penetralan massa fermentasi (cadangan alkalinitas) habis, pH turun tajam, yang menyebabkan kematian bakteri pembentuk metana.

Yang sangat penting untuk fermentasi lumpur normal adalah komposisi air limbah, khususnya keberadaan di dalamnya zat-zat yang menghambat atau melumpuhkan aktivitas vital mikroorganisme yang melakukan proses fermentasi lumpur. Oleh karena itu, pertanyaan tentang kemungkinan pengolahan bersama air limbah industri dan domestik harus diselesaikan dalam setiap kasus individual, tergantung pada sifat dan komposisi fisiko-kimianya.

Saat mencampur air limbah domestik dengan air limbah industri, campuran air limbah harus memiliki pH = 7 - 8 dan suhu tidak lebih rendah dari 6 ° C dan tidak lebih tinggi

30°C. Kandungan zat beracun atau berbahaya tidak boleh melebihi batas konsentrasi yang diijinkan untuk mikroorganisme yang tumbuh dalam kondisi anaerobik. Misalnya, ketika kandungan tembaga dalam sedimen lebih dari 0,5% dari bahan kering lumpur, reaksi biokimia fase kedua dari proses fermentasi melambat dan reaksi fase asam dipercepat. Pada dosis natrium hidroarsenit 0,037% berat zat bebas abu dari sedimen segar, proses dekomposisi bahan organik melambat.

Tiga jenis struktur yang digunakan untuk pengolahan dan fermentasi lumpur mentah: 1) tangki septik (septic tank); 2) tangki pengendapan dua tingkat; 3) digester.

Di septic tank, air dijernihkan dan sedimen yang jatuh darinya membusuk pada saat yang sama. Tangki septik saat ini digunakan di stasiun dengan throughput kecil.

Pada tangki pengendapan dua tingkat, bagian pengendapan dipisahkan dari ruang pembusukan (septik) yang terletak di bagian bawah. Pengembangan desain tangki pengendapan dua tingkat adalah clarifier-decomposer.

Untuk pengolahan lumpur, digester saat ini paling banyak digunakan, hanya berfungsi untuk fermentasi lumpur dengan pemanasan dan pengadukan buatan.

Lumpur yang dicerna memiliki kelembaban tinggi(95 - 98%), yang membuatnya sulit untuk digunakan dalam pertanian untuk pupuk (karena sulitnya pindah dengan konvensional kendaraan tanpa jaringan distribusi tekanan). Kelembaban merupakan faktor utama yang menentukan jumlah sedimen. Oleh karena itu, tugas utama pengolahan lumpur adalah mengurangi volumenya dengan memisahkan air dan memperoleh produk yang dapat diangkut.