40. Основные свойства осадков. Сгущение осадков. Обезвоживание осадков.

Основными свойствами осадка являются его влажность, зольность, плотность (объемная масса), концентрация взвешенных веществ и удельное сопротивление.

Отношение массы воды, содержащейся в осадке, к массе сырого осадка, выраженное в процентах, дает величину влажности. От влажности зависят пластично-вязкие свойства осадка, его объем и вес.

В зависимости от того, какая вода определяется в осадке, различают обычную влажность и гигроскопическую.

При определении обычной влажности удаляется свободная вода и коллоидно-связанная и осадок находится в воздушно-сухом состоянии.

Гигроскопическая влажность осадка обуславливается частицам воды, адсорбированными поверхностью твердых частиц осадка. Осадок, находящиеся в состоянии гигроскопической влажности, является воздушно-сухим.

Осадки городских сточных вод состоят из минеральных (зольных/) и органических (беззольных) веществ. При прокаливании навески абсолютно сухого осадка органические вещества выгорают и улетучиваются в виде газов и водяных паров, а минеральные остаются в виде золы.

Зольностью называется процентное отношение массы золы, оставшейся после прокаливания, к массе абсолютно сухого осадка.

Плотность Р, кг/м³, осадка характеризует массу единицы его объема и выражается отношением массы всех составных компонентов осадка к его объему, т.е. Р = m/V.

Сгущение предназначено для уменьшение объема осадка за счет отделения жидкой фазы и соответственно увеличения содержания взвешенных веществ в осадке. Сгущение осадка с начальной концентрацией 0.5 - 1.5% СВ до концентрации 5-8% СВ уменьшает объем от 5 до 15 раз.

Использование сгущения перед анаэробным сбраживанием и обезвоживанием осадка имеет несколько преимуществ. Во-первых, сгущение осадка позволяет значительно сократить объем материала, требуемого на следующие этапы обработки. Это может существенно увеличить эффективность использования площади предприятия, минимизировать размеры оборудования и потребности в инвестициях. Во-вторых, сгущение осадка способствует улучшению обработки на последующих стадиях. Более концентрированный осадок может быть более эффективно подвергнут анаэробному сбраживанию, что приводит к более высокому выходу биогаза. И, наконец, сгущение осадка способствует улучшению санитарно-гигиенических условий на предприятии. Более концентрированный осадок занимает меньше пространства, что позволяет более эффективно регулировать его управление, предотвращать запахи и снижать риск заражения окружающей среды.

Чисто технически процесс сгущения представляет из себя процесс сепарации, то есть разделения. В результате этого происходит разделение входного осадка на осадок с более высоким содержанием взвешенных (СВ, сухих веществ) веществ и на фильтрат. Увеличение концентрации растворенных веществ в осадке данный процесс не подразумевает. Для механического сгущения осадка в настоящее время используют хорошо зарекомендовавшее себя оборудование:

• Флотаторы.

• Барабанные сгустители.

• Ленточные сгустители.

• Дисковые сгустители.

Для эффективной работы перечисленного оборудования необходимо использование химических реагентов ‒ флокулянтов (полиэлектролитов).

При использовании очистных сооружений образуется огромное количество органических осадков (шлама), представляющего собой смесь разных механических компонентов и воды. Шлам относится к загрязнителям 4-ого класса опасности и требует обработки перед утилизацией, чтобы он не стал причиной загрязнения водоемов и грунтовых вод. Решить данную проблему призвано обезвоживание илового осадка. В результате этого процесса уменьшается его объем, снижается влажность, что значительно упрощает дальнейшее обеззараживание и утилизацию.

Существует два метода обезвоживания осадков сточных вод: механическая обработка и иловые поля. Последний вариант предполагает удаление жидкости посредством аэробного сбраживания и просушку ила. При данном способе не требуется применение механических средств, однако есть вероятность загрязнения почвы. Следовательно, на смену иловым хранилищам приходит механическое обезвоживание осадков, которое осуществляется в разных устройствах.

Механическое обезвоживание основано на отжиме осадка с помощью физических сил. Эффективность обезвоживания зависит от способности осадков отдавать влагу. Чтобы улучшить процесс водоотдачи, на начальном этапе проводят кондиционирование осадков, которое осуществляется двумя методами:

1. Реагентный. Применяются неорганические (FeCl₃, FeSO₄, Ca(OH)₂) и органические (полиэлектролиты) реагенты. Имеет ряд недостатков: необходимость внесения балластных веществ, коррозионная активность, большой расход реагентов.

2. Безреагентные. Термообработка в реакторе (140–200 °С). Из недостатков присутствуют высокие энергетические затраты, наличие остаточных органических веществ в фильтрате. Преимущество - отсутствие патогенных микроорганизмов. Переход от заморозки к оттаиванию в льдогенераторах или на иловых площадках. При последующем обезвоживании нет необходимости в применении коагулянтов.