Контролює процеси очищення природних вод. Методи обробки опадів стічних вод, застосовувані споруди

Найбільша екологічна проблемакраїн СНД - забрудненість їхньої території відходами. Особливе занепокоєння викликають відходи, утворені в процесі очищення міських стічних вод, - каналізаційні мули та опади стічних вод (далі - ОСВ).

Основна специфіка таких відходів — їх двокомпонентність: система складається з органічної та мінеральної складової (80 та 20 % відповідно у свіжих відходах та до 20 та 80 % у відходах після тривалого зберігання). Наявність у складі відходів важких металів зумовлює їх IV клас небезпеки. Найчастіше такі види відходів складуються просто неба і не підлягають подальшій переробці.

Наприклад,в Україні наразі накопичено понад 0,5 млрд т ОСВ, сумарна площа для складування яких становить приблизно 50 км 2 на приміських та міських територіях.

Відсутність у світовій практиці дієвих способів утилізації даного виду відходів та викликане цим загострення екологічної ситуації (забруднення атмосфери та гідросфери, відторгнення земельних площ під полігони для складування ОСВ) свідчать про актуальність знаходження нових підходів та технологій щодо залучення ОСВ у господарський оборот.

Відповідно до Директиви Ради 86/278/ЄЕС від 12.06.1986 «Про захист навколишнього середовища та особливо ґрунтів при використанні в сільському господарстві опадів стічних вод» у країнах Європейського союзу в 2005 р. ОСО були використані таким чином: 52 % — в сільському господарстві, 38% - спалені, 10% - складовані.

Спроба Росії перенести зарубіжний досвід спалювання ОСВ на вітчизняний ґрунт (будівництво сміттєспалювальних заводів) виявилася неефективною: обсяг твердої фази знизився лише на 20% при одночасному викиді в атмосферне повітря великої кількості газоподібних токсичних речовин та продуктів згоряння. У зв'язку з цим у Росії, як і в інших країнах СНД, основним способом поводження з ОСО залишається їх складування.

ПЕРСПЕКТИВНІ РІШЕННЯ

У процесі пошуку альтернативних способівутилізації ОСВ шляхом проведення теоретичних та експериментальних дослідженьта дослідно-промислової апробації нами було доведено, що вирішення екологічної проблеми – ліквідації накопичених обсягів відходів – можливе шляхом їх активного залучення до господарського обігу у наступних галузях:

дорожне будівництво(Виробництво органо-мінерального порошку замість мінерального порошку для асфальтобетону);
будівництво(виробництво утеплювача типу керамзит та керамічної ефективної цегли);
аграрний сектор(Виробництво високогумусного органічного добрива) .

Експериментальне впровадження результатів робіт було здійснено на низці підприємств України:

дорожнє покриття майданчика зберігання важкої техніки МД ПМК-34 (м. Луганськ, 2005 р.), ділянка об'їзної дороги навколо Луганська (на пікетах ПК220-ПК221+50, 2009 р.), дорожнє покриття вул. Малютіна у м. Антрацит (2011 р.);

ДО РЕЧІ

Результати спостережень за станом та якістю дорожнього покриття свідчать про його гарні експлуатаційні характеристики, що перевищують за рядом показників традиційні аналоги.

випуск дослідної партії ефективної полегшеної керамічної цегли на Луганському цегельному заводі № 33 (2005 р.);
виробництво біогумусу на основі ОСО на очисних спорудах ТОВ «Луганськвода».

КОМЕНТАРІ ДО НОВАЦІЇ ВИКОРИСТАННЯ ОСВ У ДОРОЖНІЙ БУДІВНИЦТВІ

Аналізуючи накопичений нами досвід утилізації ОСО у сфері дорожнього будівництва, ми можемо виділити такі позитивні моменти:

пропонований спосіб утилізації дозволяє залучати великотоннажний відхід у сферу великотоннажного промислового виробництва;
переведення ОСВ з категорії відходів у категорію сировини обумовлює їхню споживчу вартість — відхід набуває певної цінності;
в екологічному плані відхід IV класу небезпеки розміщується у дорожньому полотні, асфальтобетонне покриття якого відповідає IV класу небезпеки;
для виробництва 1 м 3 асфальтобетонної суміші можна утилізувати до 200 кг сухого ОСВ як аналог мінерального порошку з отриманням якісного матеріалу, відповідного нормативним вимогамдо асфальтобетону;
економічний ефект від прийнятого способу утилізації має місце як у сфері дорожнього будівництва (зниження вартості асфальтобетону), так і для підприємств Водоканалу (запобігання платежам за розміщення відходів та ін.);
у аналізованому способі утилізації ОСО узгоджуються технічний, екологічний та економічний аспекти.

Проблемні моментипов'язані з необхідністю:

кооперації та узгодженості різних відомств;
широкого обговорення та схвалення фахівцями обраного способу утилізації ОСВ;
розробки та введення в дію національних стандартів;
внесення змін до Закону України від 05.03.1998 № 187/98-ВР "Про відходи";
розроблення технічних умов на продукцію та проведення її сертифікації;
внесення змін до будівельних норм та правил;
підготовки звернення до Кабінету Міністрів та Міністерства охорони навколишнього природного середовища з проханням розробити дієві механізми реалізації проектів з утилізації відходів.

І наостанок ще один проблемний момент. поодинці цю проблему не вирішити.

ЯК СПРОСТИТИ ОРГАНІЗАЦІЙНІ МОМЕНТИ

На шляху широкого використання методу утилізації ОСВ, що розглядається, виникають організаційні труднощі: необхідна кооперація різних відомств з різним баченням своїх виробничих завдань — комунального господарства (в даному випадку Водоканалу — власника відходів) та дорожньо-будівельної організації. У цьому неминуче виникає низка питань, зокрема. економічних та правових, на кшталт «А чи треба це нам?», «Витратний це механізм чи прибутковий?», «Хто має нести ризики та відповідальність?»

На жаль, немає єдиного розуміння того, що загальну екологічну проблему — утилізацію ОСО (по суті відходів суспільства, накопичених комунальними підприємствами) — можна вирішити за допомогою комунальних підприємств дорожньо-будівельної галузі шляхом залучення таких відходів у ремонт та будівництво комунальних доріг. Тобто, весь процес можна здійснити в межах одного комунального відомства.

ДО ВІДОМА

У чому бачиться інтерес усіх учасників процесу?
1. Дорожньо-будівельна галузь отримує осад у вигляді аналога мінерального порошку (одного з компонентів асфальтобетону) за ціною значно нижчою від вартості мінерального порошку та виробляє якісне асфальтобетонне покриття з меншою вартістю.
2. Підприємства з очищення каналізаційних стоків позбавляються накопичених відходів.
3. Суспільство отримує якісні та дешевші дорожні покриття з одночасним покращенням екологічної ситуації на території його проживання.

Враховуючи те, що при утилізації ОСО вирішується важлива екологічна проблема, що має державне значення, у цьому випадку держава має бути найцікавішим учасником. Тому під егідою держави необхідно розробити відповідну нормативно-правову базу, яка б відповідала інтересам усіх учасників процесу. Однак для цього буде потрібний певний часовий інтервал, який в умовах бюрократичної системи може бути досить тривалим. У той же час, як було сказано вище, проблема накопичення опадів та можливість її вирішення мають безпосереднє відношення до комунальної галузі, тому й вирішувати її треба тут же, що різко скоротить час на усі погодження, а перелік необхідної документаціїзвузить до відомчих норм.

ВОДОКАНАЛ ЯК ВИРОБНИК І СПОЖИВАЧ ВІДХОДІВ

Чи завжди потрібна кооперація підприємств? Розглянемо варіант утилізації накопичених ОСО безпосередньо підприємствами Водоканалу у своїй виробничій діяльності.

ЗВЕРНІТЬ УВАГУ

Підприємства Водоканалу після проведення ремонтних робітна трубопровідних мережах зобов'язанівідновлювати пошкоджене дорожнє полотно, що виконується далеко не завжди. Так, за результатами проведеної нами приблизної середньорічної оцінки обсягів таких робіт на Луганщині ці обсяги становлять від 100 до 1000 м 2 площі покриттів залежно від населеного пункту. Враховуючи, що у структуру великих підприємств, таких як ТОВ «Луганськвода», входять десятки населених пунктів, площа покриттів, що відновлюються, може досягати десятків тисяч квадратних метрів, для чого потрібні вже сотні кубічних метрів асфальтобетону.

Необхідність позбавлення від відходу, властивості якого дозволяють отримувати в результаті його утилізації якісний асфальтобетон, і, головне, можливість його застосування при ремонті порушених дорожніх покриттів є головними причинами можливого використання методу утилізації ОСВ підприємствами Водоканалу.

Зазначимо, що ОСО очисних споруд різних населених пунктів аналогічні за своїм позитивним впливом на асфальтобетон, незважаючи на деякі відмінності хімічного складу.

Наприклад,асфальтобетон, модифікований опадами м. Луганська (ТОВ «Луганськвода»), м. Черкаси (ВО «Азот») та «Київводоканал», відповідає вимогам ДСТУ Б В.2.7-119-2003 «Суміші асфальтобетонні та асфальтобетон дорожній та аеродромний. Технічні умови» (далі - ДСТУ Б В.2.7-119-2003) (табл. 1).

Давайте поміркуємо. 1 м 3 асфальтобетону має середню масу 2,2 т. При введенні 6-8 % осаду як замінника мінерального порошку 1 м 3 асфальтобетону можна утилізувати 132-176 кг відходу. Приймемо середню величину 150 кг/м3. Так, при товщині шару 3-5 см 1 м3 асфальтобетону дозволяє створити 20-30 м2 дорожнього покриття.

Як відомо, асфальтобетон складається із щебеню, піску, мінерального порошку та бітуму. Водоканали є власниками перших трьох компонентів як штучних техногенних родовищ: щебінь - заміна завантаження біофільтрів; пісок та депонований осад - відходи піскових та мулових майданчиків (рис. 1). Для перетворення цих відходів на асфальтобетон (корисна утилізація) потрібен лише один додатковий компонент — дорожній бітум, вміст якого становить лише 6-7 % від запланованого випуску асфальтобетону.

Наявні відходи (сировинні ресурси) та необхідність здійснення ремонтно-відновлювальних робіт із можливістю використання при цьому зазначених відходів є основою для створення у структурі Водоканалу спеціалізованого підприємства чи ділянки. Функціями такого підрозділу будуть:

підготовка компонентів асфальтобетону з наявних відходів (стаціонарна);
виробництво асфальтобетонної суміші (мобільна);
укладання суміші в дорожнє полотно та її ущільнення (мобільне).

Суть технології підготовки сировинного компонента асфальтобетону – мінерального (органо-мінерального) порошку на основі ОСВ – відображена на рис. 2.

Як випливає з рис. 2, вихідна сировина (1) - осад з відвалів вологістю до 50% - попередньо просівається через сито з розміром осередків 5 мм (2) для видалення стороннього сміття, рослин та розпушування грудок. Просіяна маса просушується (у природних або штучних умовах) (3) до вологості 10-15 % і подається на додатковий просівання через сито з осередками 1,25 мм (5). При необхідності може бути виконане додаткове подрібнення грудок маси (4). Отриманий порошкоподібний продукт (мікронаповнювач – аналог мінерального порошку) упаковується в мішки та складується (6).

Аналогічно проводиться підготовка щебеню та піску (сушіння та фракціонування). Переробка може бути здійснена на спеціалізованій ділянці, що розташована на території очисної станції, з використанням підручного або спеціального обладнання.

Розглянемо обладнання, яке можна використати на етапі підготовки сировини.

Вібросіта

Для просіву ОСВ використовуються вібросіти різних виробників. Так, вібросіту можуть мати наступні характеристики: «Регульована швидкість обертання вібраційного приводу дозволяє змінювати амплітуду та частоту вібрації. Герметичне виконання дозволяє використовувати вібросіту без системи аспірації та з використанням інертних середовищ. Система розподілу матеріалу на вході у вібросіту дозволяє використовувати 99% поверхні, що просіває. Вібросіти обладнані системою розведення розділених класів. Торцева заміна поверхонь, що просівають. Висока надійність, просте налаштуваннята регулювання. Швидка та проста заміна грудень. До трьох поверхонь, що просіюють» .

Наведемо основні характеристики віброситу ВС-3 (рис. 3):

габарити – 1200×800×985 мм;
встановлена потужність - 0,5 кВт;
напруга живлення - 380 В;
вага - 165 кг;
продуктивність - до 5 т/годину;
розмір осередків сит - будь-який на замовлення;
ціна - від 800 дол.

Сушарки

Для просушування сипучого матеріалу- грунт-ґрунту (осаду) і піску - в прискореному режимі (на відміну від природного сушіння) пропонується використовувати барабанні сушарки СБ-0,5 (рис. 4), СБ-1,7 і т.п. Розглянемо принцип дії таких сушарок та його характеристики (табл. 2) .

Через бункер завантаження вологий матеріал подається в барабан і надходить на внутрішню насадку, розташовану по всій довжині барабана. Насадка забезпечує рівномірний розподіл і хороше перемішування матеріалу по перерізу барабана, а також тісний контакт з сушильним агентом при пересипанні. Безперервно перемішуючи, матеріал переміщається до виходу з барабана. Висушений матеріал видаляється через розвантажувальну камеру.

Комплект поставки: вентилятор, сушарка, пульт управління. У сушарках СБ-0,35 та СБ-0,5 електронагрівач вбудований у конструкцію. Термін виготовлення - 1,5-2,5 місяці. Вартість таких сушарок – від 18,5 тис. дол.

Вологоміри

Для контролю вологості матеріалу можна використовувати вологоміри різних типів, наприклад ВСКМ-12У (рис. 5).

Наведемо технічні характеристикитакого вологоміра:

діапазон вимірювання вологості - від сухого стану до повного вологонасичення (реальні діапазони для конкретних матеріалів вказані у паспорті приладу);
відносна похибкавимірювання - ±7% від вимірюваної величини;
глибина зони контролю з поверхні – до 50 мм;
градуювальні залежності на всі контрольовані приладом матеріали зберігаються в незалежній пам'яті, розрахованій на 30 матеріалів;
вибраний тип матеріалу та результати вимірювання індикуються на дворядковому дисплеї безпосередньо в одиницях вимірювання вологості з дискретністю 0,1%;
тривалість одиничного виміру - не більше 2 с;
тривалість утримання показань – не менше 15 с;
електроживлення універсальне: автономне від вбудованого акумулятора та від мережі ~220 В, 50 Гц через мережевий адаптер (він же зарядний);
розміри електронного блоку – 80×145×35 мм; датчика - Æ100×50 мм;
загальна маса приладу – не більше 500 г;
повний термін служби – не менше 6 років;
ціна - від 100 дол.

ДО ВІДОМА

За нашими підрахунками, для організації стаціонарного пункту з підготовки наповнювачів асфальтобетону знадобиться обладнання на суму 20-25 тис. дол.

Виготовлення асфальтобетону з наповнювачем з ОСВ та його укладання

Розглянемо обладнання, яке можна використовувати безпосередньо в процесі виготовлення асфальтобетону з наповнювачем з ОСВ та його укладання.

Малогабаритний асфальтобетонний завод

Для виготовлення асфальтобетонних сумішей з виробничих відходів Водоканалу та використання їх у дорожньому покриттіпропонується найменший за потужністю із можливих комплексів - мобільний асфальтобетонний завод (міні-АБЗ) (рис. 6). Перевагами такого комплексу є низька ціна, невеликі експлуатаційні та амортизаційні витрати. Малі габарити установки дозволяють забезпечити не лише її зручне зберігання, а й енергоефективний моментальний запуск та випуск готового асфальтобетону. При цьому виробництво асфальтобетону здійснюється на місці укладання, минаючи стадію транспортування, з використанням суміші високої температури, що забезпечує високий ступінь ущільнення матеріалу та відмінну якість асфальтобетонного покриття.

Вартість міні-АБЗ продуктивністю 3-5 т/година становить 125-500 тис. дол., а продуктивністю до 10 т/година - до 2 млн дол.

Наведемо основні характеристики міні-АБЗ продуктивністю 3-5 т/годину:

температура на виході - до 160 ° С;
потужність двигуна - 10 кВт;
потужність генератора - 15 кВт;
обсяг бітумної ємності – 700 кг;
обсяг паливного бака – 50 кг;
потужність паливного насоса - 0,18 кВт;
потужність бітумного насоса - 3 кВт;
потужність витяжного вентилятора- 2,2 кВт;
потужність двигуна скіпового витягу - 0,75 кВт;
габарити – 4000×1800×2800 мм;
вага - 3800 кг.

Додатково для здійснення повного циклу робіт з виробництва та укладання асфальтобетону необхідно придбати ємність для транспортування гарячого бітуму та міні-каток для укладання асфальту (рис. 7).

Дорожні ковзанки вібраційні тандемні масою до 3,5 т мають вартість 11-16 тис. дол.

Таким чином, весь комплекс обладнання, необхідного для підготовки матеріалів, виробництва та укладання асфальтобетону може коштувати близько 1,5-2,5 млн дол.

ВИСНОВКИ

1. Застосування запропонованої технологічної схеми дозволить вирішити проблему утилізації відходів каналізаційних станційшляхом їхнього залучення до господарського обороту на місцевому рівні.

2. Реалізація розглянутого у статті способу утилізації ОСО дозволить вивести водоканали в розряд маловідходних підприємств.

3. За рахунок використання ОСВ у виробництві асфальтобетону може бути розширений перелік послуг, що надаються Водоканалом (можливість ремонту внутрішньоквартальних доріг та проїздів).

Література

Дрозд Г.Я. Утилізація мінералізованих опадів стічних вод: проблеми та розв'язання // Довідник еколога. 2014. №4. С. 84-96.
Дрозд Г.Я. Проблеми у сфері поводження з депонованими опадами стічних вод та методи їх вирішення // Водопостачання та водовідведення. 2014. №2. С. 20-30.
Дрозд Г.Я. Нові технології утилізації опадів - шлях до маловідходних каналізаційних очисних споруд // Водоочищення. Водопідготовка. Водопостачання. 2014. №3. С. 20-29.
Дрозд Г.Я., Бреус Р.В., Бізірка І.І. Депоновані опади міських стічних вод. Концепція утилізації// Lambert Academic Publishing. 2013. 153 с.
Дрозд Г.Я. Пропозиції щодо залучення депонованих опадів стічних вод у господарський оборот // Матер. Міжнародного конгресу «ЕТЕВК-2009». Ялта, 2009. C. 230-242.
Бреус Р.В., Дрозд Г.Я. Спосіб утилізації осадів міських стічних вод: Патент на корисну модель № 26095. Україна. МПК СО2F1/52, CO2F1/56, CO4B 26/26 - № U200612901. Заявл. 06.12.2006. Опубл. 10.09.2007. Бюл. №14.
Бреус Р.В., Дрозд Г.Я., Гусенцова Є.С. Асфальтобетонна суміш: Патент на корисну модель №17974. Україна. МПК CO4B 26/26 - № U200604831. Заявл. 03.05.2006. Опубл. 16.10.2006. Бюл. №10.

Каналізаційні очисні споруди: питання експлуатації, економіки, реконструкції

Постанова Уряду РФ від 05.01.2015 № 3 "Про внесення змін до деяких актів Уряду Російської Федерації у сфері водовідведення": що нового?

У підручнику висвітлено способи визначення ефективності роботи водоочисних та водопідготовчих споруд, а також установок з обробки осаду. Розглянуто методи та технології лабораторно-виробничого контролю за якістю природних, водопровідних та стічних вод. Третє видання підручника під однойменною назвою вийшло 2004 р.
Для студентів будівельних технікумів, які навчаються за спеціальністю 2912 «Водопостачання та водовідведення».

ОЦІНКА ЯКОСТІ природних, питних і технічних вод.
Джерелами водопостачання у більшості регіонів РФ є поверхневі водирічок (водосховищ) та озер, частку яких припадає 65-68% від загального обсягу водозабору. Нижче наводиться оцінка якості води в них залежно від деяких характерних показників складу: pH, мінералізованості (соловмісту), жорсткості, вмісту завислих та органічних речовин, а також фазово-дисперсного стану.

Порівнюючи оцінні та фактичні показники складу води у джерелах Російської Федерації, можна назвати переважання м'яких і дуже м'яких, і навіть мало- і среднеминерализованных вод азіатської її частини й північних районах, тобто. здебільшого території країни. Повсюдне забруднення водних об'єктівдомішками антропогенного та техногенного походження, що спостерігається останніми роками, обумовлено надходженням у них неочищених та недостатньо очищених стічних вод, господарсько-побутових та промислових, талих та зливових вод з водозборів.

ЗМІСТ
ВСТУП
РОЗДІЛ 1. ТЕХНОЛОГІЧНИЙ КОНТРОЛЬ ПРОЦЕСІВ ОБРОБКИ ПРИРОДНИХ І ТЕХНІЧНИХ ВОД.»
1.1. Оцінка якості природних, питних та технічних вод
1.2. Лабораторно-виробничий контроль якості води в системах господарського питного та виробничого водопостачання
1.3. Контроль попередньої обробки води, процесів коагулювання, відстоювання, фільтрування
1.4. Контроль процесів знезараження води
1.5. Контролює процеси фторування, обезфторювання, знезалізнення води, видалення марганцю.
1.6. Контролює процеси стабілізаційної обробки води. Видалення газів: кисню, сірководню
1.7. Контроль процесів пом'якшення, опріснення та знесолення води
1.8. Контроль гідрохімічного режиму роботи оборотних систем охолоджуючого водопостачання
1.9. Контроль процесу охолодження води
1.10. Вправи та завдання
РОЗДІЛ 2. ТЕХНОЛОГІЧНИЙ КОНТРОЛЬ ПРОЦЕСІВ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД
2.1. загальні положення
2.2. Класифікація стічних вод. Види забруднень та методи їх видалення
2.3. Контролює процеси механічного очищення стічних вод.
2.4. Контроль роботи споруд аеробного біологічного очищення стічних вод
2.5. Контролює процеси доочищення та знезараження стічних вод.
2.6. Контролює процеси обробки опадів. Процеси метанового бродіння та контроль роботи метантенків
2.7. Контроль роботи споруд зневоднення та сушіння осаду
2.8. Контроль процесів обробки промислових стоків та методів вилучення з них шкідливих речовин
2.9. Контроль деструктивних методів Очищення промислових стічних вод
2.10. Вправи та завдання
ВИСНОВОК
ЛІТЕРАТУРА.

Безкоштовно завантажити електронну книгуу зручному форматі, дивитися та читати:
Завантажити книгу Контроль якості води, Алексєєв Л.C., 2009 - fileskachat.com, швидке та безкоштовне скачування.

Завантажити djvu
Нижче можна купити цю книгу по кращою ціноюзі знижкою з доставкою по всій Україні.

Обробка та утилізація опадів стічних вод є дуже гострою проблемою для великих міст усіх високорозвинених країн. У процесі очищення завислі речовини, що містяться в стічних водах, випадають в осад у спорудах механічного очищення.

Кількість сирого осаду безпосередньо залежить від вмісту завислих частинок у воді та якості очищення: що стоїть якість очищення, то більше утворюється осаду.

На очисних станціях з біологічним очищенням, крім сирого осаду, утворюється активний мул, кількість якого сухою речовиною може досягати 50% від загального обсягу осаду.

Перед утилізацією осад повинен піддаватися попередньому обробленню.

Ціль обробки- зменшення вологості та обсягу осаду, неприємного запаху, кількості патогенних мікроорганізмів (вірусів, бактерій та ін.) та шкідливих речовин; зниження витрат на транспортування та забезпечення екологічно безпечного кінцевого використання.

Для обробки опадів будують спеціальні споруди:

метатенки;

аеробні стабілізатори,

різні установки для зневоднення та сушіння,

мулові майданчики.

Метатінки – це герметично закриті резервуари, де анаеробні бактерії в термофільних умовах (t про = 30 - 43 про З) зброджують сирий залишок на первинних та вторинних відстійників. У процесі бродіння виділяються гази: CH 4 , воденьH 2 , вуглекислий газCO 2 , аміакNH 3 та ін, які можуть потім використовуватися для різних цілей.

Аеробні стабілізатори - Це резервуари, де органічна частина тривалий час мінералізується аеробними мікроорганізмами при постійній продувки повітрям. Оброблений осад складується на мулових майданчиках і потім використовують як добриво.

Осади, що складаються, містять солі важких металів, забруднені патогенною мікрофлорою, яйцями гельмінтів, вірусами, становлять екологічну небезпеку і вимагають неординарного підходу до режиму розміщення та утилізації.

Певну небезпеку становить і міграція шкідливих речовин у грунтові води. Білові майданчики та полігони самі можуть бути джерелами виділення шкідливих речовин в атмосферу. Емісія газів походить також із ґрунтів колишніх звалищ, полігонів та при транспортуванні відходів.

Об'єми та характер забруднень атмосфери залежать від параметрів технологічного процесу обробки опадів та від температурного режиму.

При великих обсягах опадів використовуються дві категорії методів: термічне сушіння та спалювання. При термічному сушінні зберігаються органічні речовини, що використовуються як добрива. При спалюванні опадів органічні речовини перетворюються на газоподібні продукти.

У більшості країн спостерігається тенденція до збільшення обсягів опадів, що спалюються. Головним стимулом є зростання цін на землю, що робить освоєння нових технологій економічно більш вигідним та екологічно ефективнішим, ніж розширення територій полігонів.

Спалювання опадів

Спалювання опадів застосовується, якщо вони не підлягають іншим видам обробки та утилізації. 25% опадів, що утворюються на очисних спорудах, використовується в сільському господарстві, 50% розміщується на полігонах та біля 25% спалюється.

В даний час очищення стічних вод здійснюється на очисних станціях за класичною схемою повного біологічного очищення, при якій утворюється суміш сирого осаду з первинних відстійників та надлишкового активного мулу.

Опади- Це необеззаражена волога (до 99,7%) маса, що містить до 70% органічних речовин.

Послідовність операцій з обробки осаду наступна:

попередня обробка на ґратах;

перемішування осаду з первинних відстійників з активним мулом та проціджування суміші на тонких ґратах;

обробка реагентом – флокулянтом та зневоднення на центр-пресах;

транспортування зневоднених опадів до печей спалювання;

спалювання в печах «Пірофлюїд» із псевдозрідженим шаром піску.

Стічні води

Очисні споруди

осад

зола

Суспензії, що виділяються з відпрацьованих та стічних вод у процесі їх механічної, біологічної та фізико-хімічної (ре-агентної) очищення, являють собою опади.

Властивості опадів доцільно розділити на природу і структуру, що характеризують їх, а також зумовлюють їх поведінку в процесі зневоднення.

Вплив вихідної якості води на ефект знезараження	Зростом каламутності, кольоровості та рН погіршується	За наявності у воді органічних речовин бактерицидний ефект не змінюється	Зі зростанням концентрації завислих речовин бактерицидна активність падає	Зі зростанням концентрації завислих речовин, температури, сольового складу зменшується	Наявність завислих речовин різко знижує ефект знезараження	Не впливає
Вплив на органолептичні властивості води	Покращує: окислює феноли до продуктів, що не володіють хлорфенольними запахами	Погіршує: запах йоду, який випаровується через 40-50 хв	Покращує: усуває запахи	Не впливає	Не впливає	Покращує: знищує запах
Період після дії	Доба та більше в залежності від дози			90-150сутв залежності від дози		На кишкову паличку не діє
Час знезараження, мін					Миттєво
Метод	Хлорування	Йодування	Озонування	Обробка іонами срібла	Обробка УФ-променями	Гамма-опромінення

Постійна маса. У рідких осадах воно приблизно близьке до концентрації завислих речовин, що визначаються фільтруванням або центрифугуванням.

У гідрофільних органічних опадах цей показник часто близький до вмісту органічних речовин та характеризує вміст азотистих речовин.

Елементарний склад особливо важливий для органічних опадів, насамперед за такими показниками, як вміст: вуглецю та водню для визначення ступеня стабілізації або встановлення загальної кислотності; азоту та фосфору для оцінки удобрювальної цінності осаду; важких металів та ін.

Для неорганічних опадів часто корисно визначати вміст Fe, Mg, А1, Сг, солей Са (карбонатів та сульфатів) та Si.

Токсичність.Метали, які у осадах виробничих стічних вод (мідь, хром, кадмій, нікель, цинк, олово), токсичні. Вони мають здатність викликати в організмі людини різні види біологічних ефектів - загальнотоксичний, мутагенний та ембріотоксичний. Ступінь токсичності та небезпеки різних металів неоднакова і може бути оцінена за Величин середньолітальних доз для лабораторних тварин.Результати дослідів показують, що найбільш токсичними для тварин є хром та кадмій.

Згідно з прийнятими в даний час гранично допустимими концентраціями, що враховують поряд з токсичністю та кумулятивні властивості речовин, найбільшу небезпеку для здоров'я населення становлять кадмій, хром, нікель; менш небезпечними є мідь та цинк.

Осади очисних споруд гальванічних виробництв, що містять оксиди важких металів, відносяться до четвертого класу небезпеки, тобто малонебезпечних речовин.

Формування опадів із заданими властивостями починається з вибору тих методів очищення, які забезпечують можливість утилізації або безпечного складування опадів, скорочення витрат на їхнє зневоднення та сушіння.

Можливість безпечного складування опадів стічних вод визначається такими характеристиками і властивостями опадів: в'язкістю, що здається, і пов'язаної з нею плинністю опадів, а також характером води, що міститься в осаді.

В'язкість і пов'язану з нею плинність опадів можна розглядати як міру інтенсивності сил взаємозв'язку між частинками. Вона також дозволяє оцінити тиксотропний характер осаду (здатність утворювати гель у стані спокою і повертати плинність навіть при слабкому струшуванні). Ця властивість дуже важлива для оцінки здатності осаду до збирання, транспортування та перекачування.

Ілова суспензія не є ньютонівською рідиною, оскільки знайдене значення в'язкості дуже відносно і залежить від прикладеної напруги зсуву.

Характер води, що міститься в осаді.Ця вода є сумою вільної , яка може бути легко видалена, і пов'язаної, що включає колоїдальну гідратну воду, капілярну, клітинну та хімічно зв'язану воду. Виділення зв'язаної води потребує значних зусиль. Наприклад, клітинна вода сепарується лише тепловою обробкою (сушінням або спалюванням).

Приблизне значення цього співвідношення може бути отримано термогравіметрично, тобто побудовою кривої втрати маси зразком ущільненого осаду при постійній температурі та обробці відповідних умов. Точку, в якій термограма має перелом, можна визначити побудовою залежності К = f(5"), де V-швидкість сушіння, г/хв; S - Зміст сухої речовини у зразку, % (рис. 2.6).

Співвідношення між вільною та пов'язаною водою є вирішальним фактором в оцінці здатності осаду до зневоднення.

З рис. 2.6 видно, що перша критична струму визначає кількість води, здатної видалятися з осаду при постійній швидкості сушіння (фаза 1), і є вмістом сухої речовини в осаді після втрати вільної води. Далі видаляється зв'язана вода: спочатку до точки S2 при лінійному зв'язку зниження швидкості сушіння зі зростанням вмісту сухої речовини (фаза 2), а потім - при різкому зменшенні темпів зниження швидкості сушіння (фаза 3).

До цих факторів відносяться: здатність до ущільнення; питомий опір; числові характеристики стисливості осаду під впливом тиску, що збільшується (стисливість осаду); визначення максимального процентного вмісту сухої речовини в осаді при цьому тиску.

Здатність до ущільнення визначається з аналізу седиментаційної кривої для осаду. Цю криву викреслюють на підставі лабораторних дослідженьу посудині, обладнаній мішалкою, що повільно працює. Крива характеризує ступінь поділу маси осаду в посудині залежно від часу перебування в ньому.

Найважливішим показником можливості опадів стічних вод у вологовіддачі є питомий опір. Величина питомого опору (г) є узагальнюючим параметром та визначається за формулою

Де Р-тиск (вакуум), при якому відбувається фільтрування осаду; F- площа поверхні, що фільтрує; ri - в'язкість фільтрату; З -маса твердої фази осаду, що відкладається на фільтрі при отриманні одиниці об'єму фільтрату;

Тут т – тривалість фільтрування; V-обсяг виділеного осаду.

Вологість.Цей параметр враховує зміну складу та властивостей осаду у процесі їх обробки та складування.

Стиснення осаду.Зі збільшенням перепаду тиску пори кеку зникають і зростає опір фільтрування. Коефіцієнт стисливості осаду (S) визначають за формулою

gr2 -gr{

Lgp2-lgi?" (2-5)

Де г, і г2 - питомий опір осаду, що обчислюється за формулою (2.3) відповідно при тиску, Р2.

Швидкість фільтрування води збільшуватиметься, залишатиметься постійною або зменшуватиметься при збільшенні Р відповідно до того, чи буде значення S менше, дорівнює або більше одиниці.

Нерозчинні кристалічні речовини зазвичай стискуються насилу (5близько до 0 або< 0,3). Суспензии с гидрофильными частицами имеют высокую сжимаемость (5>0,5, що досягає, а іноді перевищує 1,0).

Для багатьох видів органічних опадів існує навіть критичний тиск, вище якого пори кека закриваються настільки, що дренування стає неможливим. Наприклад, для осаду міських стічних вод фільтрування під тиском вище 1,5 МПа майже безрезультатне. Ось чому вважають, що поступове збільшення тиску має деякі переваги затримуючи ущільнення кека.

Максимальний вміст сухої речовини в осаді при цьому тиску.Волога в опадах може перебувати у хімічному, фізико-хімічному та фізико-механічному зв'язку з твердими частинками, а також у формі вільної вологи. Чим більше пов'язаної вологи в осаді, тим більше енергії потрібно витратити на її видалення. Збільшення водовіддачі опадів досягається перерозподілом форм зв'язку вологи з твердими частинками у бік збільшення вільної та зменшення пов'язаної вологи різними методами обробки.

Дослідження залежності коефіцієнта фільтрації опадів від їхньої вологості показали, що зі зменшенням вологості опадів знижуються і значення коефіцієнта фільтрації. При цьому можна відзначити певні значення вологості опадів, нижче за які коефіцієнт фільтрації мало залежить від вологості. Для гідроксидних опадів стічних вод
лежить в області 67-70%, а для опадів після гальванокоагуляційної обробки стічних вод - в області 50-55%.

Міцність.Використання одного критерію вологості для прогнозування можливості зберігання шламів, що утворюються під час очищення стічних вод, недостатньо. Тому для оцінки можливості складування опадів використовуються їх характеристики міцності - міцність на зріз і несуча здатність, токсичність, вимиваність, вологість, стійкість (міцність) та фільтрування.

Вимиваність.Важкі метали містяться в опадах у вигляді гадроксидів або важкорозчинних солей, наприклад карбонатів, фосфатів, хроматів, сульфідів та ін. -хімічні процеси, що протікають при складуванні опадів Більш надійні дані можна отримати шляхом досліджень опадів стічних вод на вимивання.

Кількість забруднень, що вимиваються, залежить від багатьох факторів. З погляду фазового складу опади стічних вод можуть бути охарактеризовані як кристалічна решітказ розчинними та напіврозчинними складовими та порами, заповненими рідиною. Рідка фаза опадів містить осадові кількості важких металів і розчинені солі у вигляді аніонів SO4 , СГ, СО2" та ін. зростає солевміст, що сприяє зниженню творів розчинності гідроксидів.При впливі на осад вилуговує рідини фази.

Експериментальне визначення вимивання опадів здійснюється в статичних та динамічних умовах. Сутність статичного дослідження полягає в замочуванні зразків осаду в дистильованій воді без перемішування і заміни води з подальшим контролем вмісту компонента у воді, що вимивається, протягом 6-12 місяців. Динамічним експериментом передбачається зберігання зразків у природних умовах на спеціально обладнаних майданчиках, де вони зазнають усіх видів зовнішніх атмосферних впливів (дощі, заморожування тощо). Вимивання елемента контролюється як у пробах води, що відводиться з майданчика, так і за його втратою в осаді за час експерименту (6-12 місяців і більше).

Водовіддача опадів багато в чому залежить від розмірів їхньої твердої фази. Чим дрібніші частки, тим гірша водовіддача опадів. Органічна частина опадів швидко загниє, при цьому збільшується кількість колоїдних та дрібнодисперсних частинок, внаслідок чого знижується водовіддача.

На рис. 2.7 показаний типовий граф процесів, які застосовуються для обробки опадів стічних вод.

Сучасними технічними засобамиможна досягти будь-якого ступеня зменшення вологості.

В даний час застосовують (див. рис. 2.7) чотири методи ущільнення та згущення опадів: гравітаційне, флотаційне, згущення у відцентровому полі та фільтрування.

Гравітаційне ущільнення є найпоширенішим методом ущільнення опадів. Воно просто в експлуатації та порівняно недорого. Час ущільнення встановлюється експериментально і може бути різним - від 2 до 24 год і більше.

З метою зниження тривалості ущільнення, отримання осаду з меншою вологістю та зменшення виносу завислих речовин з ущільнювача застосовують різні прийоми: перемішування в процесі ущільнення, циклічне згущення, коагулювання, спільне ущільнення різних видівопадів та термогравітаційний метод.

При перемішуванні осаду під час ущільнення відбувається часткове руйнування суцільної просторової структури осаду. Лопаті мішалки, розсовуючи відірвані одна від одної частини структурованого осаду, створюють умови для безперешкодного виходу вільної вологи, раніше захопленої просторової структурою осаду. Повільне перемішування сприяє зближенню окремих частинок осаду, що призводить до їхньої коагуляції з утворенням великих агрегатів, які інтенсивніше ущільнюються під дією власної маси.

На рис. 2.8 представлена залежність ступеня згущення осаду від тривалості та швидкості перемішування у стрижневій мішалці.

Максимальний ефект ущільнення був досягнутий при швидкостях перемішування кінця лопатей мішалки 0,04 м/с, вміст завислих речовин у освітленій воді не перевищував 50 мг/дм3.

Циклічне згущення здійснюється шляхом послідовного накопичення згущеного осаду від декількох циклів згущення при повільному перемішуванні стрижневою мішалкою та відкачуванні освітленої води після кожного циклу згущення. Ефективність процесу циклічного згущення можна пояснити тим, що при зростанні гідростатичного тиску, що визначається числом послідовних циклів згущення осаду, і повільному механічному перемішуванні більш інтенсивно, ніж при одноразовому наливі, спостерігається вторинне утворення пластівців у скоагульованому раніше осаді, яке призводить до обтяження. осаду.

Збільшення гідростатичного тиску вищележачих шарів згущеного осаду на нижчележачі призводить до деформації структури осаду, що супроводжується переходом частини води, пов'язаної в структурах хлоп'єподібних осаду, у вільну воду, що видаляється фільтрацією через поровий простір шару згущеного осаду.

Як коагулянти застосовують різні мінеральні та органічні сполуки. У системі реагентного господарства контролюють якість розчинів реагентів (хлорного заліза та вапна) за концентрацією в них активного агента. Ретельний контроль розчинів реагентів необхідний, оскільки їх надлишок не покращує фільтрації опадів, у той же час перевитрата дефіцитних речовин тягне за собою необґрунтоване подорожчання вартості експлуатації.

При термографічному методі ущільнення осад піддається нагріванню. Під час нагрівання гідратна оболонка навколо частки осаду руйнується, частина зв'язаної води перетворюється на вільну, тому процес ущільнення поліпшується. Оптимальна температура нагрівання активного мулу стічних вод гідролізних заводів становить 80-90°С. Після нагрівання протягом 20-30 хв з подальшою витримкою мулу та ущільненням його вологість знижується з 99,5 до 96-95%. Загальний час обробки становить 50-80 хв.

Флотація.Перевага цього методу полягає в тому, що його можна регулювати шляхом оперативної зміни параметрів. До недоліків методу відносяться вищі експлуатаційні витрати та неможливість накопичення великої кількості осаду в ущільнювачі.

Зазвичай застосовують імпеллерну, електро- та напірну флотацію. Остання набула найбільшого поширення.

При проектуванні флотаційного ущільнювача призначають питоме навантаження сухої речовини 5-13 кг/(м2 х год) і гідравлічне навантаження менше 5 м3/(м2 х год); концентрацію ущільненого осаду приймають: без поліелектролітів 3-4,5% по сухій речовині, із застосуванням поліелектролітів 3,5-6% відповідно до дози поліелектроліту та навантаженням.

Об'єм накопичувача осаду повинен бути розрахований на кілька годин, тому що після закінчення цього часу бульбашки повітря виходять з осаду і він знову набуває нормальної питомої маси.

Фільтраційне ущільнення.Фільтрування найчастіше використовується як метод механічного зневоднення опадів, а їх згущення застосовується вкрай рідко. Поширені такі типи сучасних ущільнювальних фільтрів: барабанний фільтр, барабанний сітчатий фільтрта фільтруючий контейнер.

Для анаеробного зброджування зазвичай використовують два температурні режими: мезофільний при температурі 30-35°С і термофільний при температурі 52-55°С.

Контроль процесів метанового бродіння включає систему вимірів та аналізів твердої, рідкої та газоподібної фаз. Вимірювання кількості опадів і активного мулу за обсягом дозволяє розрахувати добову дозу завантаження метантенка за обсягом Д в %. Загальний обсяг метантенка приймають за 100%. Обсяг опадів, що надходять за добу, виражений у відсотках від загального обсягу метантенка, і становить об'ємну дозу завантаження споруди. Ця величина може бути виражена або у відсотках від повного об'єму метантенка, або в частках від одиниці його об'єму, тобто м3 осаду, що припадає на 1 м3 обсягу за добу. Наприклад, якщо доза Д = 8%, другий варіант виразу цієї величини 0,08 м3/(м3 х сут).

Приймають, що в процесі зброджування обсяг осаду і загальна кількість води, що надійшла в метантенк, не змінюються. Таким чином, в обліку нехтують кількістю вологи, що надходить з перегрітою парою (використовується для нагріву маси, що зброджується), а також губиться з видаленими газами бродіння.

Не рідше 1-2 разів на тиждень для вступників та зброджених опадів виконують аналізи з визначенням їх вологості та зольності. Знаючи вологість і зольність вихідних опадів, і навіть Д, неважко підрахувати дозу завантаження метантенка по беззольному речовини Дбз. Ця величина, яка вимірюється в кілограмах беззольного речовини, що припадає на 1 м3 обсягу споруди за добу, аналогічна навантаженню на одиницю обсягу, що визначається для аеротенків. Залежно від виду опадів, що завантажуються, і їх характеристик по вологості і зольності величина Д63 коливається в широких межах: для мезофільного режиму зброджування від 1,5 до 6 кг/(м3 х сут), а для термофільного - від 2,5 до 12 кг/ (М3 х добу).

При експлуатації метантенків хімічний аналіз опадів на вміст газоутворюючих компонентів, а також фосфатів, СПАР, азоту загального виконують зазвичай один раз на квартал (рідше одного разу на місяць). Аналіз роблять із середніх проб, що набираються за період дослідження. Використовують висушені опади, що залишаються після визначення вологості.

Облік кількості газів бродіння роблять безперервно з використанням приладів автоматичної реєстрації. Хімічний аналіз складу газів виконують один раз на декаду або на місяць. Визначають СН4, Н2, С02, N2 та 02. Якщо процес проходить стійко, то вміст Н2 – продукту першої фази бродіння – не повинен перевищувати 2%, вміст С02 має бути не більше 30-35%. При цьому кисень повинен бути відсутнім, оскільки зазначений процес строго анаеробний. Присутність кисню виявляється лише через недотримання повної ізоляції від атмосферного повітря приладів, які застосовуються аналізу. Кількість метану зазвичай становить 60-65%, азоту – трохи більше 1-2%. Якщо звичайні співвідношення у складі газів змінюються, причини слід шукати порушення режиму бродіння.

Глибокі та тривалі зміни у складі газів, що виражаються у зменшенні відсоткового вмісту метану та збільшенні вмісту вуглекислоти, можуть бути свідченням «закисання» метантенка, що обов'язково позначиться і на хімічному складі мулової води. У ній у великій кількості з'являться продукти кислої фази, зокрема нижчі жирні кислоти (НЖК), при одночасному зниженні лужності мулової води, що визначається крім НЖК вмістом карбонатних та гідрокарбонатних сполук.

При цьому спостерігається різке падіння виходу газу з одиниці об'єму осаду, що завантажується, і зниження величини рН до 5,0. У газах кислого бродіння утворюється сірководень H2S, зменшується метан СН4 і сильно підвищується концентрація вуглекислоти С02. Все це супроводжується утворенням піни та накопиченням щільної кірки всередині метантенка.

При стійкому режимі бродіння вміст НЖК в муловій воді становить 5-15 мг-экв/дм3, а величина лужності - 70-90 мг-экв/дм3. Сума всіх органічних кислот визначається через еквівалент оцтової кислоти, а лужність – через еквівалент гідрокарбонат-іону.

Хімічний склад мулової води визначають 1-3 десь у тиждень (за графіком визначення вологості опадів). В муловій воді, крім того, визначають вміст азоту амонійних солей, що виникає внаслідок розпаду компонентів білка. При нормальній роботі метантенка концентрація азоту амонійних солей у муловій воді становить від 500 до 800 мг/дм3.

За даними аналізів та вимірів роблять ряд розрахунків, в результаті яких визначають Д і Д63, відсоток розпаду беззольного речовини опадів Р63 (врахований щодо зміни вологості та зольності), а також по виходу газу Рг, вихід газу з 1 кг завантаженої сухої речовини та 1 кг зброженого беззольного речовини та витрата пари на 1 м3 осаду.

Причинами порушень нормального бродіння можуть бути: висока доза завантаження метантенка свіжим осадом, різке коливання температури та завантаження в метантенк забруднень, що не піддаються збродженню. Внаслідок впливу цих причин пригнічується діяльність метанпродукуючих мікроорганізмів та знижується інтенсивність процесу зброджування осаду.

Облік роботи метантенка проводиться у разі формі, даної в табл. 2.17.

При пусконалагоджувальних роботах насамперед перевіряється герметичність метантенків, наявність запобіжних клапанів, а також наявність і працездатність пристроїв, що перемішують; звертається увага на можливість появи іскор внаслідок можливого зачеплення сталевих частин, що обертаються, про нерухомі деталі конструкцій.

Таблиця 2,17

Відомість місячного обліку роботи метантенків

Для автоматизованого контролю технологічних параметрів діючих метантенків застосовують такі прилади.

1. Прилади контролю загазованості приміщень та сигналізації вибухобезпечного (до 2%) вмісту газів у повітрі. Датчик сигналізатора встановлюють на стіні в приміщенні інжекторної, а прилад, що показує, - на щиті управління, який може бути видалений від датчика на відстань до 500 м. При досягненні аварійної концентрації метану в повітрі автоматично включається аварійний вентилятор і звуковий (світловий) сигнал аварії.

2. Прилад контролю температури осаду. Він включає первинний прилад - мідний або платиновий термоопір у гільзі, заробленій в резервуар метантенка, і вторинний прилад на щиті управління.

3. Для вимірювання витрати газу від метантенків як первинний перетворювач використовується мембранний або дзвоновий дифманометр, а як вторинний - самописець. Кількість газу, що виділяється, реєструють щодня.

Крім того, у типових проектах метантенків передбачають вимірювання температури газу в газопроводах від кожного метантенка та вимірювання тиску газу.

Контроль процесів метанового бродіння проводять для досягнення таких цілей:

Скорочення тривалості зброджування при досягненні заданого ступеня розпаду зменшення обсягів споруд, отже, капітальних витрат;

Підвищення кількості біогазу, що виділяється у процесі бродіння, з метою використання його для скорочення витрат на обігрів самих метантенків та додаткового отримання інших видів енергії;

Збільшення вмісту метану в біогазі для підвищення його теплоти згоряння та ефективності утилізації;

Досягнення хорошого ущільнення та водовіддаючих властивостей збродженого осаду для скорочення витрат на споруди для його зневоднення.

Основне завдання обробки опадів стічних вод полягає в отриманні кінцевого продукту, властивості якого забезпечують можливість його утилізації на користь народного господарстваабо зводять до мінімуму збитки, що завдаються довкілля. Технологічні схеми, що застосовуються для реалізації цього завдання, відрізняються великою різноманітністю.

Технологічні процеси обробки опадів стічних вод на всіх очисних станціях механічного, фізико-хімічного та біологічного очищення можна розділити на наступні основні стадії: ущільнення (згущення), стабілізація органічної частини, кондиціювання, зневоднення, термічна обробка, Утилізація цінних продуктів або ліквідація опадів (схема 2).

Рисунок 5 - Стадії та методи обробки осаду стічних вод

Ущільнення опадів

Ущільнення опадів пов'язане з видаленням вільної вологи та є необхідною стадією всіх технологічних схем обробки опадів. При ущільненні в середньому видаляється 60% вологи та маса осаду скорочується у 2,5 рази.

Для ущільнення використовують гравітаційний, фільтраційний, відцентровий та вібраційний способи. Гравітаційний спосіб ущільнення є найпоширенішим. Він заснований на осіданні частинок дисперсної фази. Як мулоущільнювачі використовують вертикальні або радіальні відстійники.

Ущільнення активного мулу, на відміну ущільнення сирого осаду, супроводжується зміною властивостей мулу. Активний мул як колоїдна система має високу структуроутворювальну здатність, внаслідок чого його ущільнення призводять до переходу частини вільної води в пов'язаний стан, А збільшення вмісту пов'язаної води в мулі призводить до погіршення водовіддачі.

Застосовуючи спеціальні методи обробки, наприклад, обробку хімічними реагентами, можна домогтися переведення частини зв'язаної води у вільний стан. Проте значну частину зв'язаної води можна видалити лише у процесі випаровування.

Стабілізація осаду

Анаеробна стабілізація

Основним методом знешкодження опадів міських стічних вод є анаеробне зброджування. Бродіння називається метановим, тому що в результаті розпаду органічних речовин опадів як один з основних продуктів утворюється метан.

В основі біохімічного процесу метанового бродіння лежить здатність угруповань мікроорганізмів у ході своєї життєдіяльності окислювати органічні речовини опадів стічних вод.

Промислове метанове бродіння здійснюється широким спектром бактеріальних культур. Теоретично розглядають бродіння опадів, що складається з двох фаз: кислої та лужної.

У першій фазі кислого або водневого бродіння складні органічні речовини осаду та мулу під дією позаклітинних бактеріальних ферментів спочатку гідролізуються до більш простих: білки – до пептидів та амінокислот, жири – до гліцерину та жирних кислот, вуглеводи – до простих цукрів. Подальші перетворення цих речовин у клітинах бактерій призводять до утворення кінцевих продуктів першої фази, переважно органічних кислот. Більше 90% кислот, що утворюються, складають масляна, пропіонова і оцтова. Утворюються інші відносно прості органічні речовини (альдегіди, спирти) і неорганічні (аміак, сірководень, діоксид вуглецю, водень).

Кислу фазу бродіння здійснюють звичайні сапрофіти: факультативні анаероби типу молочнокислих, пропіоновокислих бактерій та суворі (облігатні) анаероби типу маслянокислих, ацетонобутилових, целюлозних бактерій. Більшість видів бактерій, відповідальних першу фазу бродіння, належить до спорообразующим формам. У другій фазі лужного або метанового бродіння з кінцевих продуктів першої фази утворюються метан і вугільна кислота в результаті життєдіяльності метанообразующих бактерій - неспороносних облігатних анаеробів, дуже чутливих до умов довкілля.

Метан утворюється в результаті відновлення СО 2 або метильної групи оцтової кислоти:

де АН 2 - органічна речовина, що служить для метанотворних бактерій донором водню; зазвичай це жирні кислоти (крім оцтової) та спирти (крім метилового).

Багато видів метанотворних бактерій окислюють молекулярний водень, що утворюється в кислій фазі. Тоді реакція метаноутворення має вигляд:

Мікроорганізми, що використовують оцтову кислоту та метиловий спирт, здійснюють реакції:

Всі ці реакції є джерелами енергії для метанообразующих бактерій, і кожна з них є серією послідовних ферментативних перетворень вихідної речовини. В даний час встановлено, що в процесі метаноутворення бере участь вітамін В12, якому приписують основну роль у перенесенні водню в енергетичних окисно-відновних реакціях метаноутворюючих бактерій.

Вважається, що швидкості перетворення речовин у кислій та метановій фазах однакові, тому при сталому процесі бродіння не відбувається накопичення кислот - продуктів першої фази.

Процес зброджування характеризується складом і обсягом газу, що виділяється, якістю мулової води, хімічним складом збродженого осаду.

Утворений газ складається в основному з метану та діоксиду вуглецю. При нормальному (лужному) бродіння водень як продукт першої фази може залишатися в газі обсягом не більше 1 - 2%, так як використовується метанообразующими бактеріями в окислювально-відновних реакціях енергетичного обміну.

Сірководень Н 2 S, що виділився при розпаді білка, практично не потрапляє в газ, так як у присутності аміаку легко зв'язується з наявними іонами заліза в колоїдний сульфід заліза.

Кінцевий продукт амоніфікації білкових речовин - аміак - пов'язується з вуглекислотою в карбонати та гідрокарбонати, які зумовлюють високу лужність мулової води.

Залежно від хімічного складу опадів при зброджуванні виділяється від 5 до 15 м3 газу на 1 м3 осаду.

Швидкість процесу бродіння залежить від температури. Так, при температурі осаду 25-27°С процес триває 25-30 днів; при 10 ° С тривалість його збільшується до 4 місяців і більше. Для прискорення зброджування та зменшення об'єму необхідних для цього споруд застосовують штучний підігрів осаду до температури 30-35°С або 50-55°С.

Для нормально протікаючого процесу метанового бродіння характерні слаболужна реакція середовища (рН? 7,б), висока лужність мулової води (65-90 мг-екв/л) і низький вміст жирних кислот (до 5 - 12 мг-екв/л). Концентрація амонійного азоту в муловій воді досягає 500 – 800 мг/л.

Порушення процесу може бути результатом перевантаження споруди, зміни температурного режиму, надходження з осадком токсичних речовин і т. д. Порушення проявляється у накопиченні жирних кислот, зниженні лужності мулової води, падінні рН. Різко зменшується обсяг газу, що утворюється, збільшується вміст у газі вугільної кислоти і водню - продуктів кислої фази бродіння.

Кислотоутворюючі бактерії, відповідальні за першу фазу бродіння, витриваліші до всякого роду несприятливим умовам, У тому числі і до перевантажень. Опади, що надходять на зброджування, значно обсіменені ними. Швидко розмножуючись, кислотоутворюючі бактерії збільшують асиміляційну здатність бактеріальної маси і таким чином пристосовуються до збільшення навантажень. Швидкість першої фази при цьому зростає, серед з'являється велика кількість жирних кислот.

Метанові бактерії розмножуються дуже повільно. Час генерації для деяких видів становить кілька днів, тому вони не в змозі швидко збільшувати чисельність культури, а їх у сирому осаді незначно. Щойно нейтралізуюча здатність бродячої маси (запас лужності) виявляється вичерпаною, рН різко знижується, що зумовлює загибель метанообразующих бактерій.

Велике значення для нормального зброджування осаду має склад стічних вод, зокрема наявність таких речовин, які пригнічують або паралізують життєдіяльність мікроорганізмів, що здійснюють процес зброджування осаду. Тому питання можливості спільного очищення виробничих я побутових стічних вод слід вирішувати у кожному окремому разі залежно від їх характеру і фізико-хімічного складу.

При змішуванні побутових стічних вод з виробничими необхідно, щоб суміш стічних вод мала рН = 7 - 8 і температуру не нижче 6 ° С і не вище

30°С. Вміст отруйних чи шкідливих речовин не повинен перевищувати гранично допустимої концентраціїдля мікроорганізмів, що розвиваються в анаеробних умовах. Наприклад, при вмісті міді в осаді понад 0,5% сухої речовини мулу відбувається уповільнення біохімічних реакцій другої фази процесу зброджування та прискорення реакцій кислої фази. При дозі гідроарсеніту натрію 0,037% маси беззольного речовини свіжого осаду уповільнюється процес розпаду органічної речовини.

Для обробки та зброджування сирого осаду застосовують три види споруд: 1) септики (септиктенки); 2) двоярусні відстійники; 3) метантенки.

У септиках одночасно відбувається освітлення води і перегнивання осаду, що випав з неї. Септики нині застосовують на станціях невеликої пропускної спроможності.

У двоярусних відстійниках відстійна частина відділена від гнильної (септичної) камери, розташованої в нижній частині. Розвитком конструкції двоярусного відстійника є освітлювач-перегниватель.

Для обробки осаду в даний час найбільш широко використовують метантенки, що служать тільки для зброджування осаду при штучному підігріві та перемішуванні.

Зброджений осад має високу вологість(95 - 98%), що утруднює застосування їх у сільському господарстві для добрива (через труднощі переміщення звичайними) транспортними засобамибез пристрою напірних мереж, що розводять). Вологість є основним фактором, що визначає обсяг осаду. Тому основним завданням обробки осаду є зменшення його обсягу за рахунок відокремлення води та отримання транспортабельного продукту.