Controlul proceselor naturale de purificare a apei. Metode de tratare a nămolurilor de epurare, instalații aplicate

cea mai mare problema ecologicaȚările CSI - contaminarea teritoriului lor cu deșeuri. O preocupare deosebită sunt deșeurile generate în procesul de epurare a apelor uzate urbane - nămol de canalizare și nămol de canalizare (denumite în continuare SS).

Principalul specific al unor astfel de deșeuri este natura lor bicomponentă: sistemul este format din componente organice și minerale (80 și, respectiv, 20% în deșeurile proaspete și până la 20 și 80% în deșeuri după depozitare pe termen lung). Prezența metalelor grele în compoziția deșeurilor determină clasa a IV-a a acestora. Cel mai adesea, aceste tipuri de deșeuri sunt depozitate în aer liber și nu sunt supuse procesării ulterioare.

De exemplu, Până acum, în Ucraina au fost acumulate peste 0,5 miliarde de tone de WWS, a căror suprafață totală pentru depozitare este de aproximativ 50 km 2 în zonele suburbane și urbane.

Absența în practica mondială a unor metode eficiente de eliminare a acestui tip de deșeuri și agravarea rezultată a situației de mediu (poluarea atmosferei și hidrosferei, respingerea suprafețelor de teren pentru depozitele de gunoi pentru depozitarea WWS) indică relevanța găsirii unor noi abordări și tehnologii pentru implicarea WWS în circulația economică.

În conformitate cu Directiva Consiliului 86/278/CEE din 06/12/1986 „Cu privire la protecția mediului și în special a solurilor la utilizarea nămolurilor de epurare în agricultură” în țările Uniunii Europene în 2005, WWS au fost utilizate după cum urmează: 52% - în agricultură, 38% - arse, 10% - stocate.

Încercarea Rusiei de a transfera experiența străină a arderii WWS pe solul domestic (construcția de instalații de incinerare a deșeurilor) s-a dovedit a fi ineficientă: volumul fazei solide a scăzut cu doar 20%, eliberând simultan o cantitate mare de substanțe toxice gazoase și produse de ardere. în aerul atmosferic. În acest sens, în Rusia, ca și în toate celelalte țări CSI, stocarea acestora rămâne principala modalitate de manipulare a WWS.

SOLUȚII DE PERSPECTIVĂ

În procesul de căutare moduri alternative eliminarea WWS prin efectuarea teoretică și studii experimentaleși testări pilot, am demonstrat că soluționarea problemei de mediu - eliminarea volumelor de deșeuri acumulate - este posibilă prin implicarea activă a acestora în circulația economică în următoarele industrii:

construcții de drumuri(producția de pulbere organo-minerale în loc de pulbere minerală pentru beton asfaltic);
constructie(producția de izolație din argilă expandată și cărămizi ceramice eficiente);
sectorul agricol(producția de humus bogat îngrășământ organic) .

Implementarea experimentală a rezultatelor muncii a fost efectuată la o serie de întreprinderi din Ucraina:

pavajul zonei de depozitare a echipamentelor grele MD PMK-34 (Lugansk, 2005), tronson de drum ocolitor din jurul Lugansk (la pichetele PK220-PK221+50, 2009), trotuarul străzii. Malyutin în antracit (2011);

APROPO

Rezultatele observațiilor privind starea și calitatea suprafeței drumului indică performanța sa bună, depășind analogii tradiționali într-un număr de indicatori.

producția unui lot pilot de cărămizi ceramice ușoare eficiente la fabrica de cărămizi nr. 33 din Lugansk (2005);
producția de biohumus pe baza WWS la unitățile de tratare ale Luganskvoda LLC.

COMENTARII PRIVIND INOVAREA UTILIZĂRII WWS ÎN CONSTRUCȚIILE DE Drumuri

Analizând experiența noastră acumulată în eliminarea deșeurilor în domeniul construcțiilor de drumuri, putem evidenția următoarele: puncte pozitive:

Metoda de reciclare propusă permite implicarea deșeurilor de mare tonaj în sfera de mare tonaj productie industriala;
transferul WWS din categoria deșeuri în categoria materiilor prime determină valoarea lor de consum - deșeurile capătă o anumită valoare;
din punct de vedere ecologic, în patul drumului se plasează deșeuri din clasa de pericol IV a căror suprafață din beton asfaltic corespunde clasei de pericol IV;
pentru producerea a 1 m 3 de amestec de beton asfaltic se pot elimina pana la 200 kg de WWS uscat ca analog al pulberii minerale pentru a obtine un material de calitate corespunzator cerințele de reglementare a asfalta betonul;
efectul economic al metodei de eliminare adoptată are loc atât în domeniul construcției de drumuri (reducerea costului betonului asfaltic), cât și pentru întreprinderile Vodokanal (prevenirea plăților pentru eliminarea deșeurilor etc.);
în metoda considerată de eliminare a deșeurilor, aspectele tehnice, de mediu și economice sunt consecvente.

Momente problematice legat de necesitatea:

cooperarea și coordonarea diferitelor departamente;
discuție largă și aprobare de către specialiști a metodei alese de eliminare a deșeurilor;
dezvoltare și implementare standardele nationale;
modificări la Legea Ucrainei din 05.03.1998 nr. 187/98-ВР „Cu privire la deșeuri”;
elaborarea specificațiilor tehnice pentru produse și certificare;
modificări la codurile și reglementările construcțiilor;
pregătirea unui apel către Cabinetul de Miniștri și Ministerul Protecției Mediului cu solicitarea de a dezvolta mecanisme eficiente pentru implementarea proiectelor de eliminare a deșeurilor.

Și, în sfârșit, încă un punct problematic - nu pot rezolva singur această problemă.

CUM SE SIMPLIFICA PUNCTE ORGANIZARE

Pe calea utilizării pe scară largă a metodei considerate de eliminare a deșeurilor, apar dificultăți organizatorice: este necesară cooperarea între diferite departamente cu viziuni diferite asupra sarcinilor lor de producție - utilități publice (în acest caz, Vodokanal - proprietarul deșeurilor) și un organizarea constructiilor de drumuri. În același timp, au inevitabil o serie de întrebări, inclusiv. economice și juridice, cum ar fi „Avem nevoie?”, „Este un mecanism costisitor sau profitabil?”, „Cine ar trebui să suporte riscurile și responsabilitatea?”

Din păcate, nu există o înțelegere comună a faptului că problema generală de mediu - eliminarea WWS (în esență deșeuri din societate acumulate de utilitățile publice) - poate fi rezolvată cu ajutorul utilităților publice din industria construcțiilor de drumuri prin implicarea unor astfel de deșeuri în reparații și construirea drumurilor publice. Adică, întregul proces poate fi efectuat în cadrul unui singur departament comunal.

NOTĂ

Care este interesul tuturor participanților la proces?
1. Industria construcțiilor de drumuri primește sedimente sub formă de analog de pulbere minerală (una dintre componentele betonului asfaltic) la un preț mult mai mic decât costul pulberii minerale și produce pavaj din beton asfaltic de înaltă calitate la un cost mai mic.
2. Companiile de tratare a apelor uzate aruncă deșeurile acumulate.
3. Societatea primește suprafețe rutiere de înaltă calitate și mai ieftine, îmbunătățind în același timp situația de mediu pe teritoriul de reședință.

Ținând cont de faptul că eliminarea WWS rezolvă o problemă importantă de mediu de importanță națională, în acest caz statul ar trebui să fie cel mai interesat participant. Prin urmare, sub auspiciile statului, este necesar să se elaboreze un cadru legal adecvat, care să răspundă intereselor tuturor participanților la proces. Totuși, acest lucru va necesita un anumit interval de timp, care într-un sistem birocratic poate fi destul de lung. Totodată, după cum s-a menționat mai sus, problema acumulării precipitațiilor și posibilitatea de rezolvare a acesteia sunt direct legate de industria de utilități, așa că trebuie rezolvată aici, ceea ce va reduce drastic timpul pentru toate avizele, precum și lista. documentatia necesara restrângeți-vă la standardele departamentale.

VODOKANAL CA PRODUCĂTOR ȘI CONSUMATOR DE DEȘEURI

Este întotdeauna necesară cooperarea întreprinderilor? Luați în considerare opțiunea de a elimina WWS acumulat direct de către întreprinderile Vodokanal în activitățile lor de producție.

NOTĂ

Întreprinderile Vodokanal după lucrări de reparații pe rețelele de conducte obligat pentru a reface patul avariat, ceea ce nu se face întotdeauna. Deci, conform rezultatelor evaluării noastre medii anuale aproximative a volumului unor astfel de lucrări în regiunea Luhansk, aceste volume variază de la 100 la 1000 m 2 din aria de acoperire, în funcție de localitate. Având în vedere că structura mari intreprinderi, cum ar fi Luganskvoda LLC, include zeci aşezări, suprafața acoperirilor restaurate poate ajunge la zeci de mii de metri pătrați, ceea ce necesită sute de metri cubi de beton asfaltic.

Necesitatea de a scăpa de deșeuri, ale căror proprietăți fac posibilă obținerea de beton asfaltic de înaltă calitate ca urmare a eliminării sale și, cel mai important, posibilitatea utilizării acestuia în repararea suprafețelor rutiere deranjate sunt principalele motive. pentru posibila utilizare a metodei considerate de eliminare a deșeurilor de către întreprinderile Vodokanal.

Trebuie remarcat faptul că WWS-urile instalațiilor de tratare din diferite așezări sunt similare în ceea ce privește impactul lor pozitiv asupra betonului asfaltic, în ciuda unor diferențe. compoziție chimică.

De exemplu, betonul asfaltic modificat de sedimente în Lugansk (Luganskvoda SRL), Cherkassy (Asociația de producție Azot) și Kievvodokanal îndeplinește cerințele DSTU B V.2.7-119-2003 „Amestecuri de beton asfaltic și beton asfaltic pentru drum și aerodrom. Specificații” (în continuare - DSTU B V.2.7-119-2003) (Tabelul 1).

Sa discutam. 1 m 3 de beton asfaltic are o greutate medie de 2,2 tone.Odată cu introducerea a 6-8% sediment ca înlocuitor al pulberii minerale în 1 m 3 de beton asfaltic, se pot elimina 132-176 kg de deșeuri. Să luăm o valoare medie de 150 kg/m 3 . Deci, cu o grosime a stratului de 3-5 cm, 1 m 3 de beton asfaltic vă permite să creați 20-30 m 2 din suprafața drumului.

După cum știți, betonul asfaltic este format din piatră spartă, nisip, pulbere minerală și bitum. Vodokanals sunt proprietarii primelor trei componente ca depozite tehnogene artificiale: piatra zdrobita - incarcare inlocuibila a biofiltrelor; nisipul și sedimentele depuse sunt deșeuri de la nisip și nămol (Fig. 1). Pentru a transforma aceste deșeuri în beton asfaltic (eliminare utilă), este nevoie de o singură componentă suplimentară - bitum rutier, al cărui conținut reprezintă doar 6-7% din producția planificată de beton asfaltic.

Deșeurile existente (materii prime) și necesitatea efectuării unor lucrări de reparații și restaurare cu posibilitatea de utilizare a acestor deșeuri stau la baza creării unei întreprinderi sau amplasament specializat în cadrul structurii Vodokanal. Funcțiile acestei unități vor fi:

pregătirea componentelor din beton asfaltic din deșeurile existente (staționare);
producerea mixturii asfaltice (mobile);
aşezarea amestecului în carosabil şi compactarea acestuia (mobil).

Esența tehnologiei de preparare a componentei de materie primă a betonului asfaltic - pulbere minerală (organo-minerală) pe bază de WWS - este prezentată în Fig. 2.

După cum rezultă din Fig. 2, materia primă (1) - sedimentul din haldele cu un conținut de umiditate de până la 50% - se cerne în prealabil printr-o sită cu dimensiunea ochiului de 5 mm (2) pentru a îndepărta resturile străine, plantele și slăbirea bulgărilor. Masa cernută este uscată (în stare naturală sau condiţii artificiale) (3) la un conținut de umiditate de 10-15% și este alimentat pentru cernuire suplimentară printr-o sită cu ochiuri de 1,25 mm (5). Dacă este necesar, se poate efectua măcinarea suplimentară a bulgărilor de masă (4). Produsul sub formă de pulbere rezultat (microfiller este un analog al pulberii minerale) este ambalat în pungi și depozitat (6).

În mod similar, se prepară piatra zdrobită și nisipul (uscare și fracționare). Prelucrarea poate fi efectuată într-un loc specializat situat pe teritoriul stației de epurare, folosind echipamente improvizate sau speciale.

Luați în considerare echipamentul care poate fi utilizat în etapa de pregătire a materiilor prime.

ecrane vibrante

Ecranele vibratoare sunt folosite pentru cernuirea WWS diverși producători. Deci, ecranele vibrante pot avea următoarele caracteristici: „Viteza de rotație reglabilă a dispozitivului de vibrație vă permite să modificați amplitudinea și frecvența vibrațiilor. Designul ermetic permite utilizarea site-urilor vibrante fără sistem de aspirație și cu utilizarea mediilor inerte. Sistemul de distribuție a materialului de la intrarea în site-urile vibrante vă permite să utilizați 99% din suprafața de ecranare. Ecranele vibrante sunt echipate cu un sistem de cablare de clasa split. Finalizarea înlocuirii suprafețelor de ecranare. fiabilitate ridicată, configurare ușoară si ajustare. Înlocuire rapidă și ușoară a punții. Până la trei suprafețe de ecranare .

Iată principalele caracteristici ale ecranului vibrant VS-3 (Fig. 3):

dimensiuni - 1200 × 800 × 985 mm;
putere instalată - 0,5 kW;
tensiune de alimentare - 380 V;
greutate - 165 kg;
productivitate — până la 5 t/h;
dimensiunea ochiului sită - oricare la cerere;
preț - de la 800 de dolari.

Uscătoare

Pentru uscare material brut- sol-sol (sediment) și nisip - în regim accelerat (spre deosebire de uscare naturală) se propune utilizarea uscătoarelor cu tambur SB-0.5 (Fig. 4), SB-1.7 etc. Luați în considerare principiul de funcționare a unor astfel de uscătoare și caracteristicile acestora (Tabelul 2).

Prin buncărul de încărcare, materialul umed este introdus în tambur și intră în duza internă situată pe toată lungimea tamburului. Duza asigură o distribuție uniformă și o bună amestecare a materialului peste secțiunea tamburului, precum și contactul strâns cu agentul de uscare în timpul turnării. Amestecând continuu, materialul se deplasează la ieșirea din tambur. Materialul uscat este îndepărtat prin camera de descărcare.

Set de livrare: uscător, ventilator, panou de comandă. La uscătoarele SB-0.35 și SB-0.5, încălzitorul electric este încorporat în structură. Timp de producție - 1,5-2,5 luni. Costul unor astfel de uscătoare este de la 18,5 mii de dolari.

Contoare de umiditate

Pentru a controla conținutul de umiditate al materialului, pot fi utilizate diferite tipuri de contoare de umiditate, de exemplu, VSKM-12U (Fig. 5).

Să aducem specificații un astfel de contor de umiditate:

intervalul de măsurare a umidității - de la starea uscată la saturația completă a umidității (intervalele reale pentru materiale specifice sunt indicate în pașaportul dispozitivului);
eroare relativă măsurători - ± 7% din valoarea măsurată;
adâncimea zonei de control de la suprafață - până la 50 mm;
dependențele de calibrare pentru toate materialele controlate de dispozitiv sunt stocate în memorie nevolatilă pentru 30 de materiale;
tipul de material selectat și rezultatele măsurătorilor sunt afișate pe un afișaj cu două linii direct în unități de umiditate cu o rezoluție de 0,1%;
durata unei singure măsurători nu este mai mare de 2 s;
durata indicațiilor de deținere - nu mai puțin de 15 s;
alimentare universală: autonomă de la bateria încorporată și de la rețea ~ 220 V, 50 Hz prin adaptor de rețea (este și încărcător);
dimensiunile unității electronice - 80 × 145 × 35 mm; senzor — Æ100×50 mm;
greutatea totală a dispozitivului - nu mai mult de 500 g;
durata de viață completă - cel puțin 6 ani;
preț - de la 100 de dolari.

NOTĂ

Conform calculelor noastre, organizarea unui punct staționar pentru prepararea agregatelor de beton asfaltic va necesita echipamente în valoare de 20-25 mii de dolari.

Producerea betonului asfaltic cu umplutură OSV și așezarea acestuia

Luați în considerare echipamentul care poate fi utilizat direct în procesul de fabricație a betonului asfaltic cu umplutură OSV și așezarea acestuia.

Mică fabrică de mixare a asfaltului

Pentru producerea amestecurilor de beton asfaltic din deșeurile de producție Vodokanal și utilizarea acestora în trotuar se propune cea mai mică capacitate a complexelor posibile - o centrală mobilă de beton asfaltic (mini-APC) (Fig. 6). Avantajele unui astfel de complex sunt preț scăzut, costuri reduse de exploatare și amortizare. Dimensiunile mici ale instalației permit nu numai depozitarea convenabilă a acesteia, ci și pornirea instantanee și producția de beton asfaltic finit eficient din punct de vedere energetic. În același timp, producția de beton asfaltic se realizează la locul de așezare, ocolind etapa de transport, folosind un amestec de temperatură ridicată, care asigură un grad ridicat de compactare a materialului și o calitate excelentă a pavajului din beton asfaltic. .

Costul unei mini uzine de asamblare cu o capacitate de 3-5 tone/oră este de 125-500 mii de dolari, iar cu o capacitate de până la 10 tone/oră - până la 2 milioane de dolari.

Iată principalele caracteristici ale mini-ABZ cu o capacitate de 3-5 t / h:

temperatura de ieșire - până la 160 °С;
puterea motorului - 10 kW;
puterea generatorului - 15 kW;
volumul rezervorului de bitum - 700 kg;
volumul rezervorului de combustibil - 50 kg;
puterea pompei de combustibil - 0,18 kW;
puterea pompei de bitum - 3 kW;
putere ventilator de evacuare- 2,2 kW;
puterea motorului palanului - 0,75 kW;
dimensiuni - 4000 × 1800 × 2800 mm;
greutate - 3800 kg.

În plus, pentru a efectua un ciclu complet de lucru la producția și așezarea betonului asfaltic, este necesar să achiziționați un container pentru transportul bitumului fierbinte și un mini-patinoar pentru așezarea asfaltului (Fig. 7).

Rolele vibratoare tandem cu o greutate de până la 3,5 tone costă 11-16 mii de dolari.

Astfel, întregul complex de echipamente necesare pentru pregătirea materialelor, producția și amplasarea betonului asfaltic poate costa aproximativ 1,5-2,5 milioane de dolari.

CONSTATĂRI

1. Aplicarea schemei tehnologice propuse va rezolva problema eliminării deșeurilor statii de canalizare prin implicarea lor în circulaţia economică la nivel local.

2. Implementarea metodei de eliminare a deșeurilor luate în considerare în articol va face posibilă introducerea utilităților de apă în categoria întreprinderilor cu deșeuri reduse.

3. Prin utilizarea WWS în producerea betonului asfaltic se poate extinde lista serviciilor prestate de Vodokanal (posibilitatea reparării drumurilor intra-sferice și ale căilor de acces).

Literatură

Drozd G.Ya. Utilizarea nămolului de epurare mineralizat: probleme și soluții // Manualul ecologistului. 2014. Nr 4. S. 84-96.
Drozd G.Ya. Probleme în sfera epurării cu nămol de epurare depozitat și metode de soluționare a acestora // Alimentare cu apă și alimentare cu apă. 2014. Nr 2. S. 20-30.
Drozd G.Ya. Noi tehnologii pentru eliminarea nămolului - o cale către instalațiile de tratare a apelor uzate cu deșeuri reduse // Vodoochistka. Tratamentul apei. Rezerva de apa. 2014. Nr 3. S. 20-29.
Drozd G.Ya., Breus R.V., Bizirka I.I. Nămolul depus din canalizarea urbană. Conceptul de reciclare // Lambert Academic Publishing. 2013. 153 p.
Drozd G.Ya. Propuneri de implicare a nămolurilor de epurare depozitate în cifra de afaceri economică // Mater. Congresul Internațional „ETEVK-2009”. Ialta, 2009. C. 230-242.
Breus R.V., Drozd G.Ya. O metodă de utilizare a sedimentelor din apele reziduale locale: Brevet pentru modelul de bază nr. 26095. Ucraina. IPC CO2F1 / 52, CO2F1 / 56, CO4B 26/26 - Nr. U200612901. Aplic. 12/06/2006. Publicat 09.10.2007. Taur. nr. 14.
Breus R.V., Drozd G.Ya., Gusentsova E.S. Sumiș asfalt-beton: Brevet pentru coris model Nr. 17974. Ucraina. IPC CO4B 26/26 - Nr. U200604831. Aplic. 05/03/2006. Publicat 16.10.2006. Taur. nr. 10.

Instalații de tratare a apelor uzate: probleme de funcționare, economie, reconstrucție

Decretul Guvernului Federației Ruse din 01.05.2015 nr. 3 „Cu privire la modificările anumitor acte ale Guvernului Federației Ruse în domeniul eliminării apei”: ce este nou?

Manualul evidențiază modalități de determinare a eficienței instalațiilor de tratare și tratare a apei, precum și a stațiilor de tratare a nămolului. Sunt luate în considerare metodele și tehnologiile de laborator și de control al producției asupra calității apelor naturale, de robinet și uzate. A treia ediție a manualului cu același nume a fost publicată în 2004.
Pentru elevii școlilor tehnice de construcții care studiază la specialitatea 2912 „Alimentare cu apă și salubritate”.

EVALUAREA CALITĂŢII APEI NATURALE, POTABILE ŞI TEHNICE.
Sursele de alimentare cu apă în majoritatea regiunilor Federației Ruse sunt suprafata apei râuri (lacuri de acumulare) și lacuri, care reprezintă 65-68% din totalul aportului de apă. Mai jos este o evaluare a calității apei din acestea, în funcție de câțiva indicatori caracteristici ai compoziției: pH-ul, salinitatea (conținutul de sare), duritatea, conținutul de substanțe în suspensie și organice, precum și starea de fază dispersată.

Compararea indicatorilor estimați și efectivi ai compoziției apei în surse Federația Rusă, se remarcă predominarea apelor moi și foarte moi, precum și a apelor slab și mijlocii mineralizate în partea sa asiatică și regiunile nordice, i.e. peste cea mai mare parte a tarii. Poluare generalizată corp de apa impurităților de origine antropică și tehnogenă, observate în ultimii ani, se datorează afluxului de ape uzate neepurate și insuficient epurate, menajere și industriale, de topire și ape pluviale din bazinele de captare.

CONŢINUT
INTRODUCERE
CAPITOL 1. CONTROLUL TEHNOLOGIC AL PROCESELOR DE TRATARE A APEI NATURALE SI INDUSTRIALE.»
1.1. Evaluarea calității naturii, băuturilor și apa tehnica
1.2. Controlul de laborator și producție al calității apei în sistemele de alimentare cu apă potabilă menajeră și industrială
1.3. Controlul proceselor de pretratare, coagulare, decantare, filtrare a apei
1.4. Controlul proceselor de dezinfectare a apei
1.5. Controlul proceselor de fluorurare, defluorurare, deferizare a apei, îndepărtarea manganului
1.6. Controlul proceselor de stabilizare a tratarii apei. Eliminarea gazelor: oxigen, hidrogen sulfurat
1.7. Controlul proceselor de dedurizare, desalinizare și desalinizare a apei
1.8. Controlul modului hidrochimic de funcționare a sistemelor de alimentare cu apă de răcire în circulație
1.9. Controlul procesului de răcire cu apă
1.10. Exerciții și sarcini
SECȚIUNEA 2. CONTROLUL TEHNOLOGIC AL PROCESELOR DE TRATARE A APELOR Uzate
2.1. Dispoziții generale
2.2. Clasificarea apelor uzate. Tipuri de contaminanți și metode de îndepărtare a acestora
2.3. Controlul proceselor mecanice de epurare a apelor uzate
2.4. Monitorizarea funcționării instalațiilor de epurare biologică aerobă a apelor uzate
2.5. Controlul proceselor de post-tratare si dezinfectare a apelor uzate
2.6. Controlul proceselor de tratare a nămolului. Procesele de fermentare a metanului și controlul funcționării digestorului
2.7. Monitorizarea funcționării instalațiilor de deshidratare și uscare a nămolului
2.8. Controlul proceselor de tratare a apelor uzate industriale și al metodelor de extragere a substanțelor nocive din acestea
2.9. Controlul metodelor distructive Tratarea apelor uzate industriale
2.10. Exerciții și sarcini
CONCLUZIE
LITERATURĂ.

Descărcare gratuită e-carteîntr-un format convenabil, urmăriți și citiți:
Descarcă cartea Controlul calității apei, Alekseev L.S., 2009 - fileskachat.com, descărcare rapidă și gratuită.

Descărcați djvu
Puteți cumpăra această carte mai jos cel mai bun preț la reducere cu livrare în toată Rusia.

Tratarea și eliminarea nămolurilor de epurare este o problemă foarte acută pentru orașele mari din toate țările foarte dezvoltate. În timpul procesului de purificare, solidele în suspensie conținute în apele uzate precipită în instalațiile de tratare mecanică.

Cantitatea de sediment brut depinde direct de conținutul de particule în suspensie din apă și de calitatea curățării: cu cât este mai mare calitatea curățării, cu atât se formează mai mult sediment.

La statiile de epurare cu epurare biologica, pe langa namolul brut, se formeaza si namol activ, a carui cantitate in materie de substanta uscata poate ajunge la 50% din volumul total de namol.

Nămolul trebuie tratat în prealabil înainte de eliminare.

Scopul prelucrarii- reducerea umidității și a volumului sedimentelor, a mirosului neplăcut, a numărului de microorganisme patogene (viruși, bacterii etc.) și a substanțelor nocive; reducerea costurilor de transport și asigurarea unei utilizări finale ecologice.

Pentru tratarea precipitațiilor se construiesc instalații speciale:

metatancuri;

stabilizatori aerobi,

diverse instalații de deshidratare și uscare,

situri de nămol.

Metatenki - acestea sunt rezervoare închise ermetic, în care bacteriile anaerobe în condiții termofile (t o \u003d 30 - 43 o C) fermentează reziduul brut în limpezitoarele primare și secundare. În timpul fermentației, se eliberează gaze: CH 4 , hidrogenH 2 , dioxid de carbonCO 2 , amoniacNH 3 etc., care pot fi apoi folosite în diverse scopuri.

Stabilizatori aerobi - acestea sunt rezervoare în care partea organică este mineralizată de microorganisme aerobe timp îndelungat cu purjare constantă a aerului. Nămolul tratat este depozitat în paturi de nămol și apoi folosit ca îngrășământ.

Sedimentele depozitate care conțin săruri de metale grele, contaminate cu microfloră patogenă, ouă de helminți, viruși, reprezintă un pericol pentru mediu și necesită o abordare extraordinară a modului de plasare și eliminare.

Un anumit pericol este reprezentat și de migrarea substanțelor nocive în panza freatica. Paturile de nămol și depozitele de deșeuri în sine pot fi surse de emisii nocive în atmosferă. Emisiile de gaze au loc și din solurile fostelor gropi de gunoi, gropi de gunoi și în timpul transportului deșeurilor.

Volumul și natura poluării atmosferice depind de parametrii procesului tehnologic de prelucrare a precipitațiilor și de regimul de temperatură.

Pentru volume mari de precipitații se folosesc două categorii de metode: uscare termică și incinerare. Uscarea termică păstrează materia organică folosită ca îngrășământ. Când sedimentele sunt arse, substanțele organice sunt transformate în produse gazoase.

În majoritatea țărilor, există o tendință de creștere a cantității de nămol ars. Motorul principal este creșterea prețurilor terenurilor, ceea ce face ca dezvoltarea de noi tehnologii să fie mai rentabilă și mai eficientă din punct de vedere al mediului decât extinderea zonelor de depozitare a deșeurilor.

Precipitații arzătoare

Precipitații arzătoare se aplică dacă nu sunt supuse altor tipuri de prelucrare și eliminare. 25% nămolul produs la stațiile de epurare a apelor uzate este utilizat în agricultură, 50% plasat pe gropile de gunoi și în apropiere 25% este ars.

În prezent, epurarea apelor uzate se realizează la stațiile de epurare după schema clasică de epurare biologică completă, în care se formează un amestec de nămol brut din limpezitoarele primare și nămol activ în exces.

Precipitare- aceasta este o masă umedă nedezinfectată (până la 99,7%) care conține până la 70% substanțe organice.

Secvența operațiilor de tratare a nămolului este următoarea:

pretratare pe grătare;

amestecarea nămolului din rezervoarele de decantare primară cu nămol activ și strecurarea amestecului pe grătare subțiri;

tratarea cu reactiv - floculant și deshidratare pe presele centrale;

transportul nămolului deshidratat la incineratoare;

ardere în cuptoare „Pyrofluid” cu un strat fluidizat de nisip.

Ape uzate

Statie de epurare

sediment

frasin

Suspensiile eliberate din deșeuri și ape uzate în cursul epurării lor mecanice, biologice și fizico-chimice (reactiv) sunt sedimente.

Este indicat să se împartă proprietățile sedimentelor în cele care le caracterizează natura și structura, precum și în cele care determină comportamentul lor în procesul de deshidratare.

Influența calității inițiale a apei asupra efectului de dezinfecție	Creșterea turbidității, a culorii și a pH-ului se înrăutățește	În prezența substanțelor organice în apă, efectul bactericid nu se modifică.	Pe măsură ce crește concentrația de solide în suspensie, activitatea bactericidă scade.	Odată cu creșterea concentrației de solide în suspensie, a temperaturii și a compoziției de sare,	Prezența solidelor în suspensie reduce dramatic efectul de dezinfecție.	Nu afectează
Influența asupra proprietăților organoleptice ale apei	Îmbunătățește: oxidează fenolii la produse care nu au mirosuri clorofenolice	Agravează: miros de iod, care dispare după 40-50 de minute	Îmbunătățește: elimină mirosurile	Nu afectează	Nu afectează	Îmbunătățește: elimină mirosul
Perioada după acțiune	O zi sau mai mult, în funcție de doză			90-150 de zile in functie de doza		Nu funcționează cu Escherichia coli
Timp de decontaminare, min					Imediat
Metodă	Clorarea	iodarea	Ozonarea	Tratament cu ioni de argint	tratament UV	Iradierea gamma

masa constanta. În sedimentele lichide, este aproximativ aproape de concentrația de solide în suspensie determinată prin filtrare sau centrifugare.

În sedimentele organice hidrofile, acest indicator este adesea apropiat de conținutul de substanțe organice și caracterizează conținutul de substanțe azotate.

Compoziția elementară este deosebit de importantă pentru sedimentele organice, în primul rând în ceea ce privește indicatori precum conținutul de: carbon și hidrogen pentru a determina gradul de stabilizare sau a stabili aciditatea totală; azot și fosfor pentru a evalua valoarea de îngrășământ a sedimentului; metale grele etc.

Pentru sedimentele anorganice, este adesea utilă determinarea conținutului de săruri de Fe, Mg, Al, Cr, Ca (carbonați și sulfați) și Si.

Toxicitate. Metalele conținute în nămolurile de epurare industrială (cupru, crom, cadmiu, nichel, zinc, staniu) sunt toxice. Au capacitatea de a provoca diferite tipuri de efecte biologice în corpul uman - toxice generale, mutagene și embriotoxice. Gradul de toxicitate și pericol al diferitelor metale nu este același și poate fi evaluat prin Dozele letale medii pentru animalele de laborator. Rezultatele experimentale arată că cromul și cadmiul sunt cele mai toxice pentru animale.

Conform concentrațiilor maxime admise în prezent, care iau în considerare, alături de toxicitate, proprietățile cumulate ale substanțelor, cadmiul, cromul și nichelul prezintă cel mai mare pericol pentru sănătatea publică; mai puțin periculoase sunt cuprul și zincul.

Sedimentele de la stațiile de epurare a apelor uzate ale industriilor galvanice care conțin oxizi de metale grele aparțin clasei a patra de pericol, adică substanțelor cu risc redus.

Formarea nămolului cu proprietățile dorite începe cu alegerea acelor metode de curățare care oferă posibilitatea reciclării sau depozitării în siguranță a nămolului, reducând costul deshidratării și uscării acestora.

Posibilitatea depozitării în siguranță a nămolului de epurare este determinată de următoarele caracteristici și proprietăți ale nămolului: vâscozitatea aparentă și fluiditatea asociată a nămolului, precum și natura apei conținute în nămol.

Vâscozitatea aparentă și fluiditatea asociată a sedimentelor pot fi considerate ca o măsură a intensității forțelor relației dintre particule. De asemenea, face posibilă evaluarea caracterului tixotropic al precipitatului (capacitatea precipitatului de a forma un gel în repaus și de a reveni la fluiditate chiar și cu o ușoară agitare). Această proprietate este foarte importantă pentru evaluarea capacității nămolului de colectare, transport și pompare.

Nămolul de nămol nu este un fluid newtonian deoarece vâscozitatea găsită este foarte relativă și depinde de efortul de forfecare aplicat.

Natura apei conținute în sediment. Această apă este suma apei libere, care poate fi îndepărtată cu ușurință, și a apei legate, inclusiv apa coloidală de hidratare, apa capilară, apa celulară și apa legată chimic. Izolarea apei legate necesită un efort considerabil. De exemplu, apa celulară este separată doar prin tratament termic (uscare sau ardere).

Valoarea aproximativă a acestui raport poate fi obținută termogravimetric, adică prin trasarea curbei de pierdere de masă a unei probe de sediment compactat la o temperatură constantă și prelucrarea în condiţiile relevante. Punctul în care termograma are o întrerupere poate fi determinat prin construirea dependenței K = f (5"), unde V- viteza de uscare, g/min; S - Conținutul de substanță uscată din probă, % (Fig. 2.6).

Raportul dintre apa liberă și cea legată este un factor decisiv în aprecierea deshidratării unui nămol.

Din fig. 2.6 se poate observa că primul curent critic determină cantitatea de apă care poate fi îndepărtată din nămol la viteză constantă de uscare (faza 1), și reprezintă conținutul de substanță uscată din nămol după pierderea apei libere. Apoi, apa legată este îndepărtată: mai întâi, până la obiect S2 cu o relație liniară între o scădere a vitezei de uscare și o creștere a conținutului de substanță uscată (faza 2), iar apoi cu o scădere mai accentuată a ratei de scădere a vitezei de uscare (faza 3).

Acești factori includ: capacitatea de a sigila; rezistivitate; caracteristicile numerice ale compresibilității nămolului sub influența presiunii în creștere (compresibilitatea nămolului); determinarea procentului maxim de substanţă uscată din nămol la o presiune dată.

Capacitatea de compactare este determinată din analiza curbei de sedimentare a sedimentului. Această curbă este trasată pe baza cercetare de laboratorîntr-un vas echipat cu un agitator cu acţiune lentă. Curba caracterizează gradul de separare a masei de sedimente în vas în funcție de timpul de rezidență în acesta.

Cel mai important indicator al capacității nămolului de epurare de a produce umiditate este rezistivitatea. Valoarea rezistivității (g) este un parametru de generalizare și este determinată de formula

Unde P este presiunea (vid) la care sedimentul este filtrat; F- suprafata de filtrare; ri este vâscozitatea filtratului; CU - masa fazei solide a precipitatului depus pe filtru la primirea unui volum unitar al filtratului;

Aici t este durata filtrării; V- cantitatea de precipitat.

Umiditate. Acest parametru ia în considerare modificările compoziției și proprietăților nămolului în timpul procesării și depozitării acestora.

Compresibilitatea sedimentelor. Pe măsură ce scăderea de presiune crește, porii tortului dispar și crește rezistența la filtrare. Factorul de compresibilitate a nămolului (S) determinat de formula

gr2 -gr{

Lgp2-lgi?" (2-5)

Unde r și r2 sunt rezistivitatea sedimentului, calculată prin formula (2.3), respectiv, la o presiune /> și P2.

Rata de filtrare a apei va crește, rămâne constantă sau scade pe măsură ce P crește, în funcție de faptul că valoarea lui S este mai mică, egală sau mai mare decât unu.

Substanțele cristaline insolubile sunt de obicei greu de comprimat (5 aproape de 0 sau< 0,3). Суспензии с гидрофильными частицами имеют высокую сжимаемость (5>0,5, ajungând și uneori depășind 1,0).

Pentru multe tipuri de nămol organic există chiar o „presiune critică” peste care porii turtei se închid într-o asemenea măsură încât drenajul devine imposibil. De exemplu, pentru nămolurile de epurare urbană, filtrarea sub presiune peste 1,5 MPa este aproape ineficientă. Acesta este motivul pentru care se crede că o creștere treptată a presiunii are un avantaj în întârzierea compactării turtei.

Conținutul maxim de substanță uscată al nămolului la o presiune dată. Umiditatea din precipitații poate fi în legături chimice, fizico-chimice și fizico-mecanice cu particule solide, precum și sub formă de umiditate liberă. Cu cât umiditatea legată este mai mare în sediment, cu atât mai multă energie trebuie cheltuită pentru a-l îndepărta. O creștere a randamentului de apă al precipitațiilor se realizează prin redistribuirea formelor de legare a umidității cu particulele solide către o creștere a umidității libere și o scădere a umidității legate prin diferite metode de procesare.

Studiile privind dependența coeficientului de filtrare al precipitațiilor de umiditatea acestora au arătat că odată cu scăderea umidității precipitațiilor scad și valorile coeficientului de filtrare. În același timp, se pot observa anumite valori ale umidității precipitațiilor, sub care coeficientul de filtrare depinde puțin de umiditate. Pentru nămolul hidroxid al apelor uzate de la instalațiile de galvanizare, acesta
se află în regiunea de 67-70%, iar pentru sedimentele după tratarea galvanică a apelor uzate - în regiunea de 50-55%.

Putere. Utilizarea unui singur criteriu de umiditate pentru a prezice capacitatea de stocare a nămolului de apă uzată nu este suficientă. Prin urmare, pentru a evalua posibilitatea de stocare a sedimentelor, se folosesc caracteristicile de rezistență ale acestora - rezistența la forfecare și capacitate portantă, toxicitate, leșiere, umiditate, stabilitate (rezistență) și filtrabilitate.

Lavabilitate. Metalele grele sunt conținute în sedimente sub formă de hidroxizi sau săruri puțin solubile, cum ar fi carbonați, fosfați, cromați, sulfuri etc. Utilizarea datelor din literatură privind solubilitatea compușilor metalici în apă nu permite determinarea clasei de pericol a precipitațiilor. cu suficientă precizie, deoarece procesele chimice complexe care au loc în timpul depozitării sedimentelor. Date mai fiabile pot fi obținute prin testarea nămolului de epurare pentru levigare.

Cantitatea de poluare eliminată depinde de mulți factori. Din punct de vedere al compoziției fazelor, nămolul de epurare poate fi caracterizat ca celulă cristalină cu constituenți solubili și semisolubili și pori umpluți cu lichid. Faza lichidă a sedimentelor conține cantități sedimentare de metale grele și săruri dizolvate sub formă de anioni SO4, SG, CO2 ” etc. În timpul depozitării sedimentelor, are loc îmbătrânirea fizico-chimică a hidroxizilor metalici, în urma căreia cationi desorbiți. iar anionii trec în faza lichidă, valoarea pH-ului scade și conținutul de sare crește, contribuind la reducerea produșilor de solubilitate a hidroxidului. Atunci când sunt expuși la sedimentul lichidului de levigare, se dizolvă compușii semisolubili, cum ar fi gipsul, care, de asemenea, duce la o creștere a salinității fazei lichide.Dacă lichidul de leșiere conține anhidride de acizi (sulfuric, carbonic, nitric), scade și valoarea pH-ului.

Determinarea experimentală a spălării sedimentelor se realizează în condiții statice și dinamice. Esența studiului static este înmuierea probelor de sediment în apă distilată fără amestecarea și schimbarea apei, urmată de monitorizarea conținutului de componentă levigabilă în apă timp de 6-12 luni. Un experiment dinamic prevede păstrarea probelor în condiții naturale pe locuri special echipate, unde acestea sunt expuse la toate tipurile de influențe atmosferice externe (ploaie, îngheț etc.). Spălarea elementului este controlată atât în probele de apă prelevate de pe amplasament, cât și prin pierderea acestuia în sediment în timpul experimentului (6-12 luni sau mai mult).

Debitul de apă al sedimentelor depinde în mare măsură de mărimea fazei solide a acestora. Cu cât particulele sunt mai mici, cu atât cantitatea de apă a precipitațiilor este mai slabă. Partea organică a sedimentului putrezește rapid, în timp ce numărul de particule coloidale și fine crește, rezultând o scădere a pierderilor de apă.

Pe fig. Figura 2.7 prezintă un flux tipic de proces utilizat pentru tratarea nămolului de epurare.

Modern mijloace tehnice poate fi atins orice grad de reducere a umidității.

În prezent, sunt utilizate patru metode de compactare și îngroșare a sedimentelor (vezi Fig. 2.7): gravitația, flotația, îngroșarea în câmp centrifugal și filtrarea.

Compactarea gravitațională este cea mai comună metodă de compactare a sedimentelor. Este ușor de utilizat și relativ ieftin. Timpul de compactare este stabilit experimental și poate fi foarte diferit - de la 2 la 24 de ore sau mai mult.

Pentru a reduce durata compactării, a obține un sediment cu conținut mai mic de umiditate și a reduce eliminarea solidelor în suspensie din compactor, se folosesc diverse metode: amestecarea în timpul compactării, îngroșarea ciclică, coagularea, compactarea rosturilor. diferite feluri precipitaţii şi metoda termogravitaţională.

Când nămolul este agitat în timpul compactării, are loc o distrugere parțială a structurii spațiale continue a nămolului. Paletele agitatorului, împingând părțile nămolului structurat rupte unele de altele, creează condiții pentru eliberarea nestingherită a umidității libere captate și reținute anterior de structura spațială a nămolului. Amestecarea lentă contribuie la convergența particulelor individuale de sedimente, ceea ce duce la coagularea lor cu formarea de agregate mari, care sunt compactate mai intens sub acțiunea propriei mase.

Pe fig. 2.8 arată dependența gradului de îngroșare a sedimentului de durata și viteza de amestecare într-un mixer cu tijă.

Efectul maxim de compactare a fost atins la viteze de amestecare ale capătului paletelor mixerului de 0,04 m/s, conținutul de solide în suspensie în apa limpezită nu a depășit 50 mg/dm3.

Îngroșarea ciclică se realizează prin acumularea succesivă a nămolului îngroșat din mai multe cicluri de îngroșare cu agitare lentă cu un agitator cu tije și pomparea apei clarificate după fiecare ciclu de îngroșare. Eficiența procesului de îngroșare ciclică poate fi explicată prin faptul că, la creșterea presiunii hidrostatice, determinată de numărul de cicluri succesive de îngroșare a nămolului, și amestecarea mecanică lentă mai intens decât la o singură umplutură, se observă floculare secundară în cazul anterior. nămol coagulat, ceea ce duce la ponderarea fulgilor și la accelerarea tirajului de compactare.

O creștere a presiunii hidrostatice a straturilor supraiacente ale sedimentului îngroșat față de cele subiacente duce la deformarea structurii sedimentului, însoțită de tranziția unei părți din apa legată în structurile floculante ale sedimentului în apă liberă, care este îndepărtată. prin filtrare prin spaţiul poros al stratului de sediment îngroşat.

Ca coagulanți sunt utilizați diferiți compuși minerali și organici. În sistemul de management al reactivilor, calitatea soluțiilor de reactivi (clorură ferică și var) este controlată de concentrația agentului activ în acestea. Este necesar un control atent al soluțiilor de reactivi, deoarece excesul lor nu îmbunătățește filtrabilitatea sedimentelor, în timp ce, în același timp, consumul excesiv de substanțe rare implică o creștere nerezonabilă a costului de funcționare.

În metoda de compactare termografică, precipitatul este supus încălzirii. În timpul încălzirii, învelișul de hidratare din jurul particulei de sediment este distrus, o parte din apa legată trece în apă liberă și, prin urmare, procesul de compactare se îmbunătățește. Temperatura optimă pentru încălzirea nămolului activ al apelor uzate de la instalațiile de hidroliză este de 80-90°C. După încălzire timp de 20-30 de minute, urmată de reținerea și compactarea nămolului, conținutul de umiditate scade de la 99,5 la 96-95%. Timpul total de procesare este de 50-80 de minute.

Flotația. Avantajul acestei metode este că poate fi controlată prin modificarea parametrilor din mers. Dezavantajele metodei includ costuri de operare mai mari și imposibilitatea acumulării unei cantități mari de sedimente în compactor.

În mod obișnuit, se utilizează rotor, flotație electrică și sub presiune. Acesta din urmă este cel mai răspândit.

La proiectarea unui compactor prin flotație se prescrie o sarcină specifică de substanță uscată de 5-13 kg / (m2 x h) și o sarcină hidraulică mai mică de 5 m3 / (m2 x h); se ia concentrația sedimentului compactat: fără polielectroliți 3-4,5% de substanță uscată, cu utilizarea polielectroliților 3,5-6% în funcție de doza de polielectrolit și de sarcină.

Volumul acumulatorului de nămol trebuie calculat timp de câteva ore, deoarece după acest timp bulele de aer părăsesc nămolul și își recapătă greutatea specifică normală.

Etanșare de filtrare. Filtrarea este folosită cel mai adesea ca metodă de deshidratare mecanică a nămolului și este rar folosită pentru îngroșarea acestora. Următoarele tipuri de filtre moderne de etanșare sunt comune: filtru tambur, tambur filtruși recipientul filtrant.

Pentru digestia anaerobă se folosesc de obicei două regimuri de temperatură: mezofil la o temperatură de 30-35°C și termofil la o temperatură de 52-55°C.

Controlul proceselor de fermentare a metanului include un sistem de măsurători și analize ale fazelor solide, lichide și gazoase. Măsurarea cantității de precipitații care intră și a nămolului activ în volum face posibilă calcularea dozei zilnice de încărcare a digestorului în volum D în%. Volumul total al digestorului este considerat 100%. Volumul de precipitații care intră pe zi, exprimat ca procent din volumul total al digestorului, este doza volumetrică de încărcare a structurii. Această valoare poate fi exprimată fie ca procent din volumul total al digestorului, fie în fracțiuni de unitate din volumul acestuia, adică în m3 de sediment la 1 m3 de volum pe zi. De exemplu, dacă doza D = 8%, atunci a doua versiune a expresiei pentru această valoare este 0,08 m3 / (m3 x zi).

Se presupune că în timpul procesului de fermentație, volumul de sediment și cantitatea totală de apă care intră în digestor nu se modifică. Astfel, în contabilitate, se neglijează cantitatea de umiditate care intră cu aburul supraîncălzit (utilizată la încălzirea masei fermentate) și se pierde și cu gazele de fermentație îndepărtate.

De cel puțin 1-2 ori pe săptămână pentru nămolurile primite și digerate, se efectuează analize pentru a determina conținutul de umiditate al acestora și conținutul de cenușă. Cunoscând umiditatea și conținutul de cenușă al sedimentelor inițiale, precum și D, nu este dificil să se calculeze doza de încărcare a digestorului folosind substanța fără cenușă Dbz. Această valoare, măsurată în kilograme de substanță fără cenușă la 1 m3 de volum al structurii pe zi, este similară cu sarcina pe unitatea de volum determinată pentru aerotancuri. În funcție de tipul de sedimente încărcate și de caracteristicile acestora în ceea ce privește conținutul de umiditate și cenușă, valoarea lui D63 variază foarte mult: pentru modul mezofil de fermentație de la 1,5 până la 6 kg / (m3 x zi), iar pentru modul termofil - de la 2,5 până la 12 kg / (m3 x zi).

În timpul funcționării digestoarelor, analiza chimică a sedimentelor pentru conținutul de componente care formează gaze, precum și fosfați, agenți tensioactivi și azot total este de obicei efectuată o dată pe trimestru (mai puțin de o dată pe lună). Analiza se face din probe medii colectate pe perioada de studiu. Se folosesc precipitatele uscate rămase după determinarea conținutului de umiditate.

Contabilitatea cantității de gaze de fermentație se efectuează continuu folosind dispozitive de înregistrare automată. Analiza chimică a compoziției gazelor se efectuează o dată pe deceniu sau pe lună. Se determină CH4, H2, CO2, N2 și 02. Dacă procesul este stabil, atunci conținutul de H2 - produsul primei faze a fermentației - nu trebuie să depășească 2%, conținutul de CO2 nu trebuie să depășească 30-35% . În acest caz, oxigenul ar trebui să fie absent, deoarece acest proces este strict anaerob. Prezența oxigenului este detectată numai din cauza nerespectării izolării complete de aerul atmosferic a instrumentelor utilizate pentru analiză. Cantitatea de metan este de obicei de 60-65%, azot - nu mai mult de 1-2%. Dacă se modifică rapoartele obișnuite în compoziția gazelor, atunci motivele ar trebui căutate cu încălcarea regimului de fermentație.

Modificările profunde și pe termen lung ale compoziției gazelor, exprimate într-o scădere a procentului de metan și o creștere a conținutului de dioxid de carbon, pot fi dovezi ale acririi digestorului, care va afecta în mod necesar compoziția chimică a digestorului. apa interstitiala. Produșii în fază acidă, în special acizii grași inferiori (LFA), vor apărea în acesta în cantități mari, cu o scădere simultană a alcalinității apei interstițiale, care este determinată, pe lângă NFA, de conținutul de compuși carbonatați și hidrocarbonati.

În acest caz, există o scădere bruscă a randamentului de gaz pe unitatea de volum a sedimentului încărcat și o scădere a valorii pH-ului la 5,0. Hidrogenul sulfurat H2S apare în gazele de fermentație acidă, metanul CH4 scade, iar concentrația de dioxid de carbon CO2 crește foarte mult. Toate acestea sunt însoțite de formarea spumei și acumularea unei cruste dense în interiorul digestorului.

În regim stabil de fermentație, conținutul de SFA în apa interstițială este la nivelul de 5-15 mg-eq/dm3, iar alcalinitatea este de 70-90 mg-eq/dm3. Suma tuturor acizilor organici este determinată prin echivalentul acidului acetic, iar alcalinitatea este determinată prin echivalentul ionului bicarbonat.

Compoziția chimică a apei interstițiale se determină de 1-3 ori pe săptămână (conform programului de determinare a conținutului de umiditate al sedimentelor). În apa interstițială, în plus, se determină conținutul de azot al sărurilor de amoniu, care apare ca urmare a defalcării componentelor proteice. În timpul funcționării normale a digestorului, concentrația de azot a sărurilor de amoniu în apa interstițială este de la 500 la 800 mg/dm3.

Conform analizei și măsurătorilor, se fac o serie de calcule, în urma cărora se determină D și D63, procentul de descompunere a substanței fără cenușă a precipitației P63 (luat în considerare prin modificările de umiditate și conținut de cenușă) , precum și producția de gaz Рg, producția de gaz din 1 kg de substanță uscată încărcată și 1 kg de substanță fermentată fără cenușă și consumul de abur per 1 m3 de sediment.

Motivele pentru încălcări ale fermentației normale pot fi: o doză mare de încărcare a digestorului cu nămol proaspăt, o fluctuație bruscă a temperaturii și încărcarea în digestor a impurităților care nu pot fi digerate. Ca urmare a impactului acestor cauze, activitatea microorganismelor producătoare de metan este inhibată, iar intensitatea procesului de fermentare a nămolului scade.

Contabilitatea funcționării digestorului se realizează în forma dată în tabel. 2.17.

La punerea în funcțiune se verifică în primul rând etanșeitatea digestoarelor, prezența supape de siguranță, precum și prezența și performanța dispozitivelor de amestecare; Se atrage atenția asupra posibilității de apariție a scânteilor din cauza posibilei pășuni a pieselor rotative din oțel pe părțile staționare ale structurilor.

Tabelul 2.17

Declarație de contabilitate lunară a activității digestoarelor

Următoarele dispozitive sunt utilizate pentru controlul automat al parametrilor tehnologici ai digestoarelor de funcționare.

1. Dispozitive pentru monitorizarea contaminării cu gaz a spațiilor și semnalizarea conținutului de gaz antiexploziv (până la 2%) din aer. Senzorul dispozitivului de semnalizare este instalat pe peretele din camera de injecție, iar dispozitivul indicator este instalat pe panoul de comandă, care poate fi scos din senzor la o distanță de până la 500 m. Când concentrația de urgență de metan în se ajunge la aer, ventilatorul de urgență și semnalul sonor (luminos) de urgență se pornesc automat.

2. Dispozitiv de control al temperaturii nămolului. Include un dispozitiv primar - o rezistență termică de cupru sau platină într-un manșon încorporat în rezervorul digestorului și un dispozitiv secundar pe panoul de control.

3. Pentru a măsura debitul de gaz din digestoare, se folosește un manometru de presiune diferențială cu membrană sau clopot ca convertor primar, iar ca secundar se folosește un înregistrator. Cantitatea de gaz eliberată se înregistrează zilnic.

În plus, modelele tipice ale digestoarelor prevăd măsurarea temperaturii gazului în conductele de gaz de la fiecare digestor și măsurarea presiunii gazului.

Controlul proceselor de fermentare a metanului se realizează pentru a atinge următoarele obiective:

Reducerea duratei digestiei atunci când se atinge un anumit grad de degradare pentru a reduce volumul structurilor și, în consecință, costurile de capital;

Creșterea cantității de biogaz eliberat în timpul procesului de fermentație pentru a-l utiliza pentru a reduce costul încălzirii digestoarelor în sine și pentru a obține suplimentar și alte tipuri de energie;

Creșterea conținutului de metan în biogaz pentru a crește puterea calorică și eficiența de utilizare a acestuia;

Obținerea proprietăților bune de compactare și de eliberare a apei ale nămolului digerat pentru a reduce costul instalațiilor pentru deshidratarea acestuia.

Sarcina principală a tratării nămolurilor de epurare este obținerea produsului final, ale cărui proprietăți fac posibilă utilizarea acestuia în interesul economie nationala sau a minimiza daunele cauzate de mediu inconjurator. Schemele tehnologice utilizate pentru implementarea acestei sarcini sunt foarte diverse.

Procesele tehnologice de tratare a nămolului de epurare la toate stațiile de epurare pentru epurare mecanică, fizică, chimică și biologică pot fi împărțite în următoarele etape principale: compactare (îngroșare), stabilizarea părții organice, condiționare, deshidratare, tratament termic, reciclarea produselor valoroase sau eliminarea sedimentelor (schema 2) .

Figura 5 - Etape și metode de tratare a nămolurilor de epurare

Compactarea precipitatiilor

Compactarea nămolului este asociată cu îndepărtarea umidității libere și este o etapă necesară în toate schemele tehnologice de tratare a nămolului. În timpul compactării, în medie, 60% din umiditate este îndepărtată și masa sedimentului este redusă de 2,5 ori.

Pentru compactare se folosesc metode gravitaționale, de filtrare, centrifuge și vibrații. Compactarea gravitațională este cea mai comună. Se bazează pe decantarea particulelor din faza dispersată. Bacurile de decantare verticale sau radiale sunt folosite ca agent de îngroșare a nămolului.

Compactarea nămolului activ, spre deosebire de compactarea nămolului brut, este însoțită de o modificare a proprietăților nămolului. Nămolul activat ca sistem coloidal are o capacitate mare de formare a structurii, drept urmare compactarea sa duce la trecerea unei părți din apa liberă în stare legată, iar o creștere a conținutului de apă legată în nămol duce la o deteriorare a pierderilor de apă.

Prin aplicarea unor metode speciale de tratare, de exemplu, tratarea cu reactivi chimici, este posibil să se realizeze transferul unei părți din apa legată într-o stare liberă. Cu toate acestea, o parte semnificativă din apa legată poate fi îndepărtată numai prin evaporare.

Stabilizarea nămolului

Stabilizare anaerobă

Digestia anaerobă este principala metodă de eliminare a nămolurilor de epurare urbană. Fermentația se numește fermentație a metanului, deoarece ca urmare a descompunerii materiei organice în sedimente, metanul se formează ca unul dintre produsele principale.

Procesul biochimic de fermentare a metanului se bazează pe capacitatea comunităților de microorganisme de a oxida substanțele organice din nămolul de epurare în timpul activității lor de viață.

Fermentarea industrială a metanului se realizează printr-o gamă largă de culturi bacteriene. Teoretic se are in vedere fermentarea sedimentelor, formata din doua faze: acida si alcalina.

În prima fază a fermentației acide sau hidrogenului, substanțele organice complexe ale sedimentelor și nămolului sunt mai întâi hidrolizate la altele mai simple sub acțiunea enzimelor bacteriene extracelulare: proteine la peptide și aminoacizi, grăsimi la glicerol și acizi grași, carbohidrați - până la zaharuri simple. Transformările ulterioare ale acestor substanțe în celulele bacteriene duc la formarea produselor finite din prima fază, în principal acizi organici. Peste 90% din acizii formați sunt acizi butiric, propionic și acetic. Se formează și alte substanțe organice relativ simple (aldehide, alcooli) și substanțe anorganice (amoniac, hidrogen sulfurat, dioxid de carbon, hidrogen).

Faza acidă a fermentației este efectuată de saprofiti obișnuiți: anaerobi facultativi precum acidul lactic, bacteriile de acid propionic și anaerobii stricti (obligați) precum bacteriile butirice, acetonobutil, celulozice. Majoritatea speciilor bacteriene responsabile de prima fază a fermentației formează spori. În a doua fază de fermentație alcalină sau metanică, metanul și acidul carbonic se formează din produsele finale ale primei faze ca urmare a activității vitale a bacteriilor formatoare de metan - anaerobi obligați nepurtători de spori, foarte sensibili la condițiile de mediu. .

Metanul se formează ca urmare a reducerii CO2 sau a grupării metil a acidului acetic:

unde AH2 este o substanță organică care servește ca donor de hidrogen pentru bacteriile care formează metan; de obicei aceștia sunt acizi grași (cu excepția aceticului) și alcooli (cu excepția metilului).

Multe tipuri de bacterii formatoare de metan oxidează hidrogenul molecular format în faza acidă, apoi reacția de formare a metanului are forma:

Microorganismele care utilizează acid acetic și alcool metilic efectuează următoarele reacții:

Toate aceste reacții sunt surse de energie pentru bacteriile producătoare de metan și fiecare dintre ele este o serie de transformări enzimatice succesive ale materiei prime. S-a stabilit acum că vitamina B 12 participă la procesul de formare a metanului, căruia i se atribuie rolul principal în transferul hidrogenului în reacțiile redox energetice ale bacteriilor care formează metan.

Se crede că ratele de transformare a substanțelor în fazele acide și metanice sunt aceleași, prin urmare, cu un proces de fermentație stabil, nu există acumulare de acizi - produse din prima fază.

Procesul de fermentație se caracterizează prin compoziția și volumul gazului eliberat, calitatea apei interstițiale și compoziția chimică a nămolului digerat.

Gazul rezultat constă în principal din metan și dioxid de carbon. În timpul fermentației normale (alcaline), hidrogenul ca produs al primei faze poate rămâne în gaz într-un volum de cel mult 1-2%, deoarece este utilizat de bacteriile care formează metan în reacțiile redox ale metabolismului energetic.

Hidrogenul sulfurat H 2 S eliberat în timpul descompunerii proteinei practic nu intră în gaz, deoarece în prezența amoniacului se leagă ușor cu ionii de fier disponibili în sulfura de fier coloidal.

Produsul final de amonificare a substanțelor proteice, amoniacul, se leagă cu acidul carbonic pentru a forma carbonați și bicarbonați, care provoacă o alcalinitate ridicată a apei interstițiale.

În funcție de compoziția chimică a sedimentelor în timpul fermentației, se eliberează de la 5 la 15 m 3 de gaz la 1 m 3 de sediment.

Viteza procesului de fermentare depinde de temperatură. Deci, la o temperatură a sedimentului de 25 - 27 ° C, procesul durează 25 - 30 de zile; la 10°C, durata sa crește la 4 luni sau mai mult. Pentru a accelera fermentația și a reduce volumul instalațiilor necesare pentru aceasta, se utilizează încălzirea artificială a nămolului la o temperatură de 30 -35 ° C sau 50 - 55 ° C.

Un proces normal de fermentare a metanului este caracterizat printr-o reacție ușor alcalină a mediului (pH? 7.b), alcalinitate ridicată a apei interstițiale (65–90 mg-eq/l) și un conținut scăzut de acizi grași (până la 5–12 mg-echiv/l). Concentrația de azot de amoniu în apa interstițială ajunge la 500 - 800 mg/l.

Întreruperea procesului poate rezulta din supraîncărcarea unei instalații, schimbare regim de temperatură, aportul de substanțe toxice cu sedimente etc. Perturbarea se manifestă prin acumularea de acizi grași, scăderea alcalinității apei interstițiale și scăderea pH-ului. Volumul gazului rezultat scade brusc, conținutul de acid carbonic și hidrogen, produșii fazei acide de fermentație, crește în gaz.

Bacteriile acide responsabile de prima fază a fermentației sunt mai rezistente la orice fel de Condiții nefavorabile, inclusiv suprasarcina. Sedimentele care intră pentru fermentare sunt în mare măsură însămânțate cu ele. Bacteriile care se înmulțesc rapid și care formează acid cresc capacitatea de asimilare a masei bacteriene și astfel se adaptează la încărcături crescute. În acest caz, rata primei faze crește, iar în mediu apare o cantitate mare de acizi grași.

Bacteriile metan se înmulțesc foarte lent. Timpul de generare pentru unele specii este de câteva zile, astfel încât acestea nu sunt capabile să crească rapid numărul de culturi, iar conținutul lor în sedimentul brut este nesemnificativ. De îndată ce capacitatea de neutralizare a masei de fermentare (rezerva de alcalinitate) este epuizată, pH-ul scade brusc, ceea ce duce la moartea bacteriilor care formează metan.

De mare importanță pentru fermentația normală a nămolului este compoziția apelor uzate, în special prezența în acestea a unor astfel de substanțe care inhibă sau paralizează activitatea vitală a microorganismelor care desfășoară procesul de fermentare a nămolului. Prin urmare, problema posibilității epurării în comun a apelor uzate industriale și menajere ar trebui rezolvată în fiecare caz individual, în funcție de natura și compoziția fizico-chimică a acestora.

La amestecarea apelor uzate menajere cu ape uzate industriale, este necesar ca amestecul de apă uzată să aibă un pH = 7 - 8 și o temperatură nu mai mică de 6 ° C și nu mai mare.

30°C. Conținutul de substanțe toxice sau nocive nu trebuie să depășească limita concentrație admisă pentru microorganismele care cresc în condiții anaerobe. De exemplu, atunci când conținutul de cupru din sediment este mai mare de 0,5% din substanța uscată a nămolului, reacțiile biochimice din a doua fază a procesului de fermentație încetinesc, iar reacțiile fazei acide se accelerează. La o doză de hidroarsenit de sodiu de 0,037% din greutatea substanței fără cenușă a sedimentului proaspăt, procesul de descompunere a materiei organice încetinește.

Pentru prelucrarea și fermentarea nămolului brut se folosesc trei tipuri de structuri: 1) fose septice (fose septice); 2) rezervoare de decantare cu două niveluri; 3) digestoare.

În fosele septice apa este limpezită, iar sedimentele căzute din ea putrezesc în același timp. Fosele septice sunt utilizate în prezent în stațiile cu un debit mic.

În rezervoarele de decantare cu două niveluri, partea de decantare este separată de camera putrefactivă (septică) situată în partea inferioară. Dezvoltarea designului unui rezervor de decantare cu două niveluri este un clarificator-descompunetor.

Pentru tratarea nămolului, cele mai utilizate în prezent sunt digestoarele, care servesc doar pentru fermentarea nămolului cu încălzire și agitare artificială.

Nămolul digerat are umiditate crescută(95 - 98%), ceea ce face dificilă utilizarea în agricultură pentru îngrășământ (din cauza dificultății de a se deplasa cu cele convenționale vehicule fără rețele de distribuție a presiunii). Umiditatea este principalul factor care determină cantitatea de sedimente. Prin urmare, sarcina principală a tratării nămolului este reducerea volumului acestuia prin separarea apei și obținerea unui produs transportabil.