8. Сооружения по обработке осадков сточных вод24

Характеристика осадков сточных вод. При полной биологической очистке из сточной воды извлекается до 90—95% первоначального содержания загрязнений, оцениваемого количеством взвешенных ве­ществ²⁵ и величиной БПК, а при наличии фильтров доочистки—до 98—99%.

В процессе очистки сточных вод на решетках задерживаются крупные отбросы — остатки овощей, тряпки, бумага и прочее. Эти отбросы дробятся и направляются для совместной переработки с другими видами осадков очистных сооружений.

В зависимости от принятых методов очистки сточных вод и обработки образующихся осадков различают следующие виды осадков: песок, задерживаемый песколовками, сырой осадок и плавающие вещества, улавливаемые в первичных отстойниках, активный ил или биологическая пленка, задер­живаемые во вторичных отстойниках (на станциях с аэротенками или биофильтрами), анаэробно сброженный осадок в септиках²⁶, двухъярусных отстойниках, осветлителях-перегнивателях или метантенках, аэробно стабилизированный актив­ный ил или смесь его с осадком из первичных отстойников, обработанный в аэробных стабилизаторах, сгущенный актив­ный ил в сепараторах, уплотненный активный ил в илоуплотнителях, механически обезвоженный осадок из вакуум-филь­тров, центрифуг или фильтр-прессов, осадок, подсушенный на иловых площадках и термически высушенный в сушилках различной конструкции.

Объем осадков, образующихся на городской очистной станции, составляет 0,5—1% расхода обрабатываемых сточ­ных вод.

Сырой осадок из первичных отстойников представляет собой суспензию, органическая часть которой составляет 75 — 80%, влажность осадка 94—96%.

Активный ил имеет относительно однородный состав — более 98% частиц ила имеют крупность менее 1 мм. Активный ил представляет собой биоценоз микроорганизмов и простейших, его органическая часть составляет 70—75%. Влажность активного ила, выгружаемого из вторичных отстойников, равна 99,2-99,5%.

Основную массу органической части сырого осадка и активного ила составляют белковые, жиро- и углеводоподобные вещества (80—85%). Остальные 15—20% приходятся на долю лигнино-гумусового комплекса соединений.

Высокие концентрации органических веществ в сыром осадке и активном иле вызывают способность их быстро загнивать, а высокая бактериальная загрязненность и наличие яиц гельминтов вызывают опасность возникновения инфек­ций.

Для анаэробного сбраживания осадка и ила используют септики, двухъярусные отстойники, осветлители-перегниватели и метантенки. Для обработки относительно небольших количеств активного ила и сырого осадка применяют метод аэробной стабилизации (минерализации).

Сброженный осадок в зависимости от типа сооружения, в котором он обрабатывается, имеет влажность 90—97%. Сбро­женный осадок содержит в высоких концентрациях азот, фосфор и калий и может использоваться в сельском хозяйстве в качестве удобрения. Но для такого использования и с целью удобства транспортирования осадок необходимо обезвожи­вать, т.е. удалять из него воду.

Наиболее распространенным методом обезвоживания сброженного осадка является сушка его на иловых площадках, на которых преимущественно за счет испарения теряется значи­тельная часть воды.

Для крупных очистных сооружений, где образуется значи­тельное количество осадка, и ила для обезвоживания его на иловых площадках требуются значительные земельные пло­щади. На таких станциях осуществляют механическое обезво­живание осадков на вакуум-фильтрах, центрифугах или фильтр-прессах различных конструкций. Если по каким-либо сообра­жениям необходимо более глубокое (до влажности 25—30%) обезвоживание механически обезвоженных осадков, то приме­няют их термическую сушку. Иногда при соответствующем технико-экономическом обосновании применяют сжигание осадков.

Разработаны также другие методы обработки осадков: обеззараживание жидких осадков нагреванием, химическое обеззараживание осадков, дегельминтизация обезвоженных осадков, компостирование осадков, совместная обработка осадков сточных вод и твердых бытовых отходов, тепловая обработка осадков сточных вод и т.д.

Ана­эробное биохимическое окисление — широко применяет­ся в нашей стране при обработке осадков городских сточ­ных вод. На станциях малой пропускной способности для этой цели применяются двухъярусные отстойники, осветлители-перегниватели, а на станциях большой про­пускной способности — метантенки. При сбраживании осадков эффект обеззараживания по бактериальным за­грязнениям может быть очень высоким, особенно в условиях термофильных температур.

В осадках при высокой концентрации в них сухого вещества все еще содержится 92—98% воды. Транспор­тирование лишней воды, например, при использовании осадков в качестве удобрений, нерентабельно. Поэтому важной задачей в общей системе обработки осадков яв­ляется удаление лишней влаги. Современными техниче­скими средствами можно добиться любой степени умень­шения влажности. Процессы снижения влаги до 70— 80% принято называть обезвоживанием, а с 70—80% до 5—40% —сушкой осадков. Разные названия двух степе­ней удаления влаги носят условный характер, но они мо­гут быть до некоторой степени оправданы тем, что каж­дая степень соответствует разрушению определенного вида связи воды в осадке. Поскольку сушка осуществля­ется в аппаратах при высокой температуре, то одновременно с интенсивным испарением влаги происходит пол­ная дезинфекция осадка. Кроме перечисленных выше приемов обработки осад­ков применяется и способ уничтожения их путем сжигания (в тех случаях, когда полезное использование осад­ков затруднительно и неэкономично). Компоновка системы полной обработки осадка может быть самой разнообразной, в особенности на станциях малой и средней пропускной способности. Так, стадия сбраживания осадка может вообще отсутствовать. В этом варианте обезвоживаются сырые осадки, после чего они подвергаются дезинфекции (компостированием, облучением, прогреванием и т. п.) либо сжигаются. На станциях большой пропускной способности, как правило, устраиваются метантенки с последующим обезвожива­нием и сушкой сброженного осадка в естественных или искусственных условиях.

Процессы метанового брожения и их технологическая оценка. Для описания процессов распада органических ве­ществ при сбраживании осадков широко пользуются схемой, предложенной Баркером. По этой схеме процесс брожения состоит из двух фаз — кислой и метановой, по­следовательно сменяющих одна другую и протекающих с одинаковыми скоростями.

CO₂ ,СН₄

Н₂S