1. Характеристика осадков

В результате первичного и вторичного осветления сточных вод образуются осадки. Осадок в первичных отстойниках называется «сырой осадок», во вторичных – «активный ил» или «биопленка», в зависимости от вида биоокислителя: аэротенк или биологический фильтр соответственно.

Сырой осадок имеет влажность 94-96%, зольность 30-35%; на 65-70% осадок состоит из органических соединений. Осадок первичных отстойников неоднороден по фракционному составу: 50-88% составляют частицы крупностью менее 1 мм, но встречаются и частицы крупностью более 7мм - таких в осадке 5-20%. Микроорганизмов в сыром осадке почти нет.

Активный ил имеет влажность 99,2-99,6%, влажность биопленки - 96%. Зольность осадка вторичных отстойников составляет 30-35%. Активный ил и биопленка довольно однородны по фракционному составу: частицы крупностью менее 1 мм составляют 98%. Активный ил представляет собой биоценоз микроорганизмов и простейших.

Основными компонентами органической части осадков являются белково-, жиро-, углеводоподобные вещества. В сыром осадке преобладают жиры и углеводы, в активном иле - белки. Активный ил и сырой осадок заражены яйцами гельминтов (личинками глистов) и патогенными микроорганизмами. Осадки имеют способность загнивать, они опасны в санитарном отношении, и поэтому их необходимо обезвреживать. Технологически удобно осадки из первичных и вторичных отстойников обрабатывать совместно; смесь сырого осадка и избыточного ила определяется общим термином «осадок».

При проектировании следует помнить, что из вторичных отстойников на обезвреживание направляется только избыточная часть ила; основную часть осадка вторичных отстойников составляет циркуляционный активный ил, он возвращается в аэротенк в качестве рабочей микрофауны.

2. Стадии обработки осадка.

В общем случае схема обработки осадка включает в себя следующие стадии: 1) стабилизация: аэробная или анаэробная, 2) уплотнение, 3) обеззараживание: дегельминтизация (уничтожение яиц гельминтов, или личинок глистов) и уничтожение патогенных микроорганизмов, 4) обезвоживание с предварительной обработкой флокулянтами, 6) сушка или компостирование, 7) утилизация или сжигание. Последовательность процессов может быть другой, некоторые стадии могут отсутствовать.

2.1. Стабилизация осадка.

Основной стадией в схеме обработки осадка является стабилизация. Это биохимическое расщепление органического вещества осадка, его минерализация. В результате стабилизации осадок теряет способность к загниванию и становится безвредным. Стабилизация может осуществляться в аэробных или анаэробных условиях.

2.1.1. Анаэробная стабилизация осадка

Анаэробная стабилизация иначе называется сбраживанием. Процесс происходит под действием анаэробных микроорганизмов без доступа кислорода воздуха. Анаэробные микроорганизмы «отбирают» химически связанный водород из органических соединений. В результате в соединении создается избыток кислорода, т.е. соединение переходит в окисленную форму. Этот процесс принято называть метановым брожением, т.к. основным его продуктом является газ метан. В процессе брожения выделяют 2 фазы:

1 - кислая. На этой стадии сложные органические вещества гидролизуются до более простых - органических кислот. В результате активная реакция вещества осадка рН понижается до 5-6. Из общего количества кислот 93% составляют уксусная, масляная и пропионовая кислоты;

2 – щелочная. Во второй фазе из кислот – продуктов первой фазы образуются метан СН₄ и углекислота Н₂СО₃. При этом рН осадка повышается до 7-8.

Процесс сбраживания характеризуется химическим составом и объемом выделяемого газа, а также качеством иловой воды. Если осадок распался на 40%, он считается глубоко минерализованым. Скорость анаэробной стабилизации зависит от температуры. При t⁰=15⁰C продолжительность сбраживания осадка составляет от 60 до 120 суток. Для ускорения брожения применяют искусственный подогрев осадка до 35⁰ или 55⁰, тогда продолжительность процесса сокращается до 1-2 недель.

Для анаэробной обработки осадка применяются сооружения: метантенки, двухъярусные отстойники, осветлители-перегниватели, септики. Во всех этих сооружениях, кроме метантенков, сбраживание происходит при температуре окружающей среды, без подогрева; в этих сооружениях протекают два процесса: 1) механическая очистка сточных вод от нерастворенных органических взвешенных веществ (как в первичных отстойниках), 2) сбраживание осадка с его одновременным уплотнением. То есть, сооружения имеют отстойную и септическую часть. Конструктивно сооружения устанавливают перед сооружениями биологической очистки (вместо первичных отстойников).

Двухъярусные отстойники, осветлители-перегниватели, септики в новые проекты пока не закладываются, хотя в СП упоминаются. Только септики иногда применяются в индивидуальных системах канализации. Это объясняется, очевидно, низкой их эффективностью. Поэтому в лекциях я не могу уделять этим сооружениям много времени; если будет у вас необходимость с ними разобраться, разберетесь самостоятельно.