Окт 17 2000

НА ГОРОДСКИХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЯХ

Опубликовано в 09:06 в категории Утилизация

ПРОБЛЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ

НА ГОРОДСКИХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЯХ

В.М. Шмандий, А.И. Святенко

Кременчугский государственный политехнический институт

Сточные воды, поступающие на городские очистные сооружения содержат весьма разнообразные по составу загрязнения минерального и органического происхождения в виде растворов, коллоидов, плавающих и взвешенных веществ.

Осадки сточных вод представляют собой суспензии, выделяемые из сточных вод в процессе их механической, биологической и физико-химической очистки. Основными видами осадков на городских очистных сооружениях являются сырой осадок, задерживаемый первичными отстойниками, и избыточный активный ил из вторичных отстойников. Активный ил представляет собой суспензию, содержащую аморфные хлопья, включающие аэробные бактерии и простейшие микроорганизмы. Влажность активного ила, выгружаемого из вторичных отстойников, установленных после аэротенков, довольно велика и составляет 99,2-99,7%. В связи с этим перед дальнейшей обработкой, активный ил уплотняют различными способами. Например, применяется сгущение его в илоуплотнителях вертикального типа до величины влажности 98%, а радиального типа - до 97%. Большая часть влаги активного ила находится в связанном состоянии, поэтому он обладает плохой водоотдачей.

Вышеуказанные осадки не могут утилизироваться непосредственно, поскольку не обладают способностью сохранять свой состав и подвержены самопроизвольному распаду под действием анаэробных микроорганизмов. Сырой осадок содержит патогенные микроорганизмы и яйца гельминтов. Биогенные элементы (азот, фосфор и калий), находящиеся в таком осадке, плохо усваиваются растениями. Эти обстоятельства не дают возможности использовать сырой осадок в качестве удобрения. Кроме этого на городских очистных сооружениях в меньшем количестве задерживается крупный мусор.

Элементарный состав сухого вещества осадков колеблется в широких пределах. Сухое вещество сырых осадков имеет следующий состав (% массы сухого вещества осадка): 35,4 – 87,8 углерода, 4,5 – 8,7 водорода, 0,2 – 2,7 серы, 1,8 – 8 азота, 7,6 – 35,4 кислорода; сухое вещество активного ила содержит, %: 44-75,8 углерода, 5-8,2 водорода, 0,9-2,7 серы, 3,3-9,8 азота, 12,5-43,2 кислорода [1]. В осадках также содержатся соединения кремния, алюминия, железа, окиси кальция, магния, калия, натрия, цинка, никеля, хрома и др.

Химический состав осадков оказывает существенное влияние на их водоотдачу. Соединения железа, алюминия, хрома, меди способствуют интенсификации процесса обезвоживания осадков. Масла, жиры, азотистые соединения являются, наоборот, неблагоприятными компонентами. Окружая частицы осадка, они нарушают процессы уплотнения.

Водоотдача осадков во многом определяется составом сточных вод и зависит от размера частиц твердой фазы. Установлено, что чем больше размеры частиц твердой фазы, тем лучше водоотдача суспензии [2]. В настоящее время на практике применяются следующие методы биологической обработки осадков городских сточных вод: анаэробная стабилизация, аэробная стабилизация, центрифугирование с последующим выпариванием и сушкой, высушивание на иловых площадках и др. [3].

На очистных сооружениях г. Кременчуга производится очистка более 46 млн.м3 сточных вод в год. При этом образуется около 193 тыс.м.3 отходов (главным образом избыточного активного ила и сырого осадка из первичных отстойников) с влажностью 96,9-97,3%, что в пересчете на абсолютно сухое вещество составляет около 6000т. В связи с этим для концентрирования избыточного ила используется 2 илоуплотнителя и иловые пруды общей площадью 17,9 га. По мере гравитационного отстаивания осадка в иловых прудах происходит некоторое увеличение концентрации активного ила и осветление надиловой жидкости. После этого данная жидкость направляется на доочистку, а оставшийся на площадке ил обезвоживается за счет испарения влаги в течение длительного времени. Подсушенный ил поступает на утилизацию. Такой способ сгущения осадков является весьма неэффективным, т.к. он длителен и требует значительных площадей. Наиболее целесообразно проводить стабилизацию осадков следующими способами:

- минерализацией органического вещества;

- изменением активной реакции среды;

- уничтожением кислотных микроорганизмов нагреванием;

- обезвоживанием осадков (удалением влаги, фильтрованием и испарением);

- введением химических веществ и соединений, подавляющих развитие микроорганизмов.

Сбраживание осадков в бескислородных (анаэробных) условиях под действием анаэробных бактерий приводит к распаду органического вещества с образованием основных конечных продуктов – метана и двуокиси углерода. Количество получаемого при сбраживании осадков газа зависит от их состава и в различных городах неодинаково.

Наряду с химическим составом процесс сбраживания зависит от температуры, дозы загрузки и влажности осадка, между которыми существует прямолинейная зависимость, сохраняющаяся до определенных доз загрузки. При сбраживании осадков распад органического вещества составляет 25-53%, соответственно уменьшается количество сухого вещества и повышается влажность (на 1,4-1,6%). Анаэробные процессы сбраживания осадков нарушаются вследствие увеличения суточной дозы загрузки, изменения температурного режима и поступления с осадками токсических веществ. В частности, установлено, что применение населением синтетических моющих средств вызывает снижение выделения газа.

Другим значительно распространенным процессом обработки отходов является их аэробная стабилизация. Заключается он в длительной (в течение нескольких суток) аэрации осадков воздухом. Процесс аэробной стабилизации проще анаэробного сбраживания по конструктивному оформлению и эксплуатации.

Процесс аэробной стабилизации осадков подобен процессу очистки стоков в аэротенках с помощью активного ила, который сначала  развивается, а затем самоокисляется, после чего образуется один вид осадка. Продолжительность стабилизации зависит от возраста активного ила. Чем последний больше, тем короче период стабилизации.

Для аэробной стабилизации могут использоваться любые емкостные сооружения на очистных сооружениях: аэротенки, переоборудованные отстойники, уплотнители и др. При проведении процесса аэробной стабилизации необходимо учитывать следующие обстоятельства:

- технологический эффект по стабилизации близок достигаемому при анаэробном сбраживании осадков;

- распад беззольного вещества зависит от продолжительности аэрации и в основном завершается для неуплотненного ила за 7-10 суток, для смеси осадка и уплотненного ила за 10-12 суток.

Процесс аэробной стабилизации приводит к сокращению патогенной микрофлоры в осадках. В зависимости от продолжительности аэрации и режима работы стабилизаторов снижение содержания кишечных палочек составляет 70-99%, наблюдается также анактивация вирусов. Однако яйца гельминтов не погибают, поэтому использование стабилизированных осадков на удобрение возможно после их дегельминтизации.

Для сокращения расхода воздуха, а следовательно, и электроэнергии, необходимо вести контроль за протеканием процесса. Процесс аэрации необходимо вести до начала затухания самоокисления ила, которое можно определить по изменению его удельного сопротивления. При минимальных значениях удельного сопротивления осадка стабилизация будет неполной, поэтому при последующей подсушке на иловых площадках может произойти загнивание и ухудшение его водоотдачи.

Вследствие большой влажности осадков городских очистных сооружений непосредственное их механическое обезвоживание затруднено. Однако, если предварительно провести процесс укрупнения и объединения в хлопья тонкодисперсных и коллоидных частиц с помощью коагулянтов, то концентрирование осадка можно осуществлять на сепараторах, вакуум-фильтрах и фильтрах-прессах. При этом большое значение имеют правильное определение дозы химических реагентов, способы их приготовления, введения в осадок и смешивания с ними.

Нами был исследован процесс коагулирования частиц активного ила с целью улучшения его дальнейшего обезвоживания. Наиболее эффективным из применяемых реагентов является хлорное железо, которое по сравнению с другими реагентами быстрее разрушает белковые соединения. При определении дозы реагента учитывались щелочность, содержание органических веществ в осадке и ряд других факторов. Нахождение оптимальной дозы хлорного железа проводилось в результате выполнения серии практических экспериментов с применением активного ила очистных сооружений левобережной части г. Кременчуга. При исследованиях проводилось поэтапное увеличение дозы коагулянта от 3 до 6% массы сухого вещества ила. Величина дозы коагулянта косвенно оценивалась изменением удельного сопротивления ила, которое уменьшалось в интервале от 3 до 5,5%, после чего оставалось постоянным. Таким образом, оптимальная доза коагулянта для ила очистных сооружений г. Кременчуга составляет 5-5,5% массы сухого вещества. Применение коагуляции позволит резко уменьшить количество иловых прудов, применяемых для обезвоживания ила на вышеуказанных очистных сооружениях. Таким образом, благодаря интенсификации обезвоживания ила с помощью коагулянтов в сельско-хозяйственный оборот может быть вовлечено около 10 га, занимаемых иловыми прудами.

Литература

1. Биологическая очистка производственных сточных вод / С.В. Яковлев, И.В. Скирдов, В.Н. Швецов и др. – М.: Стройиздат, 1985-208стр.

2. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. – М.: Стройиздат, 1982-223с.

3. Туровский И.С., Гольфарб Л.И. Исследование параметров суммі материалов во встречніх струях газовзвеси.- Инж.физ.журнал, 1972, т. XXIII, №4, с. 642-645.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.