Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технологии очистки сточных вод. Учебное пособие.pdf
X
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. СТОЧНЫЕ ВОДЫ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА
- •1.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ СТОЧНЫХ ВОД
- •1.2. ВИДЫ ЗАГРЯЗНЕНИЙ СТОЧНЫХ ВОД
- •1.3. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
- •2.2. БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
- •1.4. ОСНОВНЫЕ НОРМИРУЕМЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДЛЯ СБРОСА СТОЧНЫХ ВОД В ВОДОЁМ
- •Контрольные вопросы по разделу
- •2. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
- •2.1. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД
- •2.4. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
- •Контрольные вопросы по разделу
- •3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В АЭРОТЕНКАХ
- •3.2. СОВРЕМЕННЫЕ СХЕМЫ ОЧИСТКИ СТОКОВ
- •Контрольные вопросы по разделу
- •4.2. ИЗВЕСТНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД МИКРОВОДОРОСЛЯМИ
- •Контрольные вопросы по разделу
- •5. УТИЛИЗАЦИЯ ОСАДКОВ. СТЕРИЛИЗАЦИЯ ВОДЫ
- •5.1. УТИЛИЗАЦИЯ ОСАДКОВ
- •5.2. СТАБИЛИЗАЦИЯ
- •5.3. ХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
- •5.4. КОМПОСТИРОВАНИЕ
- •5.6. КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ
- •5.7. ОБЕЗВОЖИВАНИЕ
- •5.8. ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
- •5.9. ПАСТЕРИЗАЦИЯ
- •5.10. ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ СТОЧНЫХ ВОД. СТЕРИЛИЗАЦИЯ
- •Контрольные вопросы по разделу
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

NO
NO
PO
NH
мг/л
-
,
3
-
2
3+
4
-
4
Аэробный
3 и 4 коридоры
NO
NO
PO
NH
-
,
3
-
2
3+
4
-
4
Время, ч
Рис. 4.6. Изменение концентрации загрязняющих веществ
в аэробном коридоре
Контрольные вопросы по разделу
1. В чём состоит превосходство биоочистки микро-
водорослями над активным илом?
2. Какие недостатки использования микроводорослей
в очистке сточных вод?
3. Опишите схему очистки сточных вод с помощью
микроводорослей.
4. Какие виды микроводорослей используются
в процессе очистки?
5. Какие биохимические превращения протекают
в клетке во время очистки стоков?
61

5. УТИЛИЗАЦИЯ ОСАДКОВ. СТЕРИЛИЗАЦИЯ ВОДЫ
5.1. УТИЛИЗАЦИЯ ОСАДКОВ
Осадок – это твёрдый материал, удаляемый во время
очистки сточных вод. Различают три вида осадка: осадок
сточных вод от муниципальных очистных сооружений;
осадок, перекачиваемый из септиков; промышленный
осадок. Осадок остаётся как после первичной, так и после
вторичной очистки сточных вод.
Есть множество способов переработки осадка, позволяющие его обезвреживать и таким образом не наносить
вред окружающей среде.
Чаще всего, осадок подвергается переработке микроорганизмами в анаэробных условиях – сбраживанию
в метантенках. Основным продуктом, образующимся в результате брожения, является метан, который может быть
использован в качестве дополнительного источника энергии на очистных сооружениях. Использование данного
процесса позволяет уничтожить до 90% патогенных микроорганизмов, содержащихся в осадке, и стабилизирует
его, устраняя запах и тенденцию к дальнейшему распаду.
Так же некоторые очистные сооружения обрабатывают
отработанный ил путём обезвоживания, термической обработки, добавлением химических веществ, помещением его
в шламовые лагуны или компостированием. В других государствах существуют методы обработки осадка при помощи
его облучения в целях уничтожения микроорганизмов.
В своём составе осадок содержит питательные вещества (азот, фосфор, калий), неободимые растениям, а также
гумусоподобный материал, который улучшает способность
62

бедных почв удерживать воду и воздух. В связи с этим его
можно использовать в качестве удобрения. Но так как,
сточные воды содержат токсичные вещества, а также болезнетворные бактерии, вирусы и паразиты, использование
осадка в качестве удобрения на территории Российской
федерации запрещено.
В России, по разным оценкам, образуется около
2 млрд. м3 в год осадков с влажностью 96…97%. Уровень
их использования оценивается в 1,0…1,5%.
5.2. СТАБИЛИЗАЦИЯ
Процедура стабилизации обычно снижает содержание
органического вещества и воды, уменьшает запах и концентрацию патогенных микроорганизмов. Целью стабилизации является либо получение конечного продукта,
содержащего патогены ниже допустимых пределов (класс
А), либо получние осадка, со сниженным числом патогенов уменьшается (класс В).
Стабилизацию можно осуществлять двумя основными
способами: стабилизацией анаэробного сбраживания
(мезофильное или термофильное) и аэробным сбраживанием. Главным отличием этих двух способов является способность уменьшать содержпние патогенных микроорганизмов, содержащихся в осадке сточных вод.
В процессе анаэробного разложения вырабатываются
метан, двуокись углерода и ряд других газов в небольших
количествах, незначительные количества тепла и конечный
продукт (стабилизированный ил с более высоким содержанием азота, чем при аэробном сбраживании). В результате
аэробного разложения образуются двуокись углерода,
аммиак и некоторые другие газы в небольших количествах
63

и конечный продукт. Стабилизированный ил, полученный
в аэробных условиях, имеет более высокие уровни минерализации (содержание азота от 19 до 50%) после 16 недель
инкубации при 30 °C. Данное явление может быть объяснено малым содержанием углерода (необходим для почвенной микрофлоры) в анаэробно обработанном осадке,
что приводит к неполной минерализации присутствующего в почве азота. Различия в минерализации также могут
зависеть от конкретных групп или соединений, присутствующих в осадке, таких как полифенолы (задерживают
минерализацию путём связывания с азотом в белках), растворимых углеводов или содержания воды в почве.
Сбраживание может осуществляться либо в мезофильных (от 30 до 38 °C), либо в термофильных (от 50 до 60 °C)
условиях. Именно температура, при которой осуществляется стабилизация осадка, является критическим параметром при инактивации патогенов. Действительно, большинство бактерий в стадиях вегетативного роста инактивируются во время теплового воздействия, при условии, что
температура значительно выше оптимальной температуры
роста, а период воздействия достаточен для их уничтожения. Обработка осадка при более высоких температурах
является более эффективной, чем мезофильный вариант для
снижения содержания вегетативных патогенных бактерий
и кишечных паразитов. Например, Salmonella enterica
serovar Typhimurium и Mycobacterium paratuberculosis
инактивируются в течение 24 ч в термофильных условиях,
в то время как тот же самый в мезофильных условиях
может занять несколько недель и месяцев.
Основным преимуществом анаэробного разложения
является то, что конечные продукты – метан и двуокись
64

углерода (биогаз) могут использоваться для снижения
энергетических потребностей очистного сооружения.
Биогаз обычно содержит от 60 до 70% метана, от 30 до
40% диоксида углерода и небольшие количества других
газов, включая аммиак, сероводород и меркаптаны, что
делает его чрезвычайно ценным газом, который богат легкоизвлекаемой энергией. Кроме того, анаэробное сбраживание не требует ввода воздуха или кислорода в систему, что
является чрезвычайно рентабельным в отношении систем
обработки осадка, требующих присутствия кислорода.
5.3. ХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
Стабилизация известью является интересной альтернативой анаэробной и аэробной стабилизации, главным образом, благодаря её экономически эффективному и функциональному характеру. Гидратированную известь (гидроксид кальция) добавляют в жидкий осадок сточных вод
с концентрацией, достаточной для повышения рН до 12,0
в течение, по меньшей мере, 2 часов. При рН 12,0 ионы
+
NH , присутствующие в осадке, депротонируются, обра-
4
зуя газообразный аммиак, способный диффундировать через клеточные мембраны микроорганизмов и обладающий
бактерицидным действием. Сочетание высокого рН и аммиака в незначительной степени уменьшает присутствие
бактерий-индикаторов колиформ и фекальных стрептококков. В нескольких исследованиях подтверждается необходимость стабильного поддержания рН на уровне 12,0
в течение 20 – 60 дней для эффективного удаления сальмонеллы из осадка сточных вод, что делает стабилизацию
известью относительно длительным способом. Альтерна-
65

тивой гидратированной извести является негашёная
известь (оксид кальция), которая вызывает экзотермическую реакцию с водой. Выделение тепла обычно повышает
температуру осадка до 70 °C, что сопоставимо с температурой, полученной во время пастеризации.
Дополнительным преимуществом стабилизации известью является то, что высокое значение рН потенциально
осаждает большинство металлов, присутствующих в осадке, тем самым уменьшая их растворимость и подвижность.
Свободные ионы кальция образуют комплексы гидратированной извести с пахучими видами серы, такими как сероводород, что приводит к образованию осадка с меньшим
запахом. Кроме того, известь увеличивает содержания
твёрдого вещества, что облегчает обработку и хранение
осадка.
Также в качестве реагента можно использовать мочевину или перуксусную кислоту (ПАА). Мочевина способствует уничтожению E. coli, Enterococcus spp. и Salmonella
spp. в течение 3 недель. ПАА уменьшает количчество жизнеспособных бактерий в течение 12 ч после применения,
включая вегетативные формы Clostridia spp. Чтобы избежать повторного роста бактерий в обработанном ПАА
осадке, обработку необходимо проводить непосредственно
перед распределением на почве. В случае мочевины
во время стабилизации не потребляется аммиак, тем самым
снижается риск повторного роста бактерий.
Таким образом, стабилизация осадка с применением
химических веществ является дешёвым и легкодоступным
способом, не наносит ущерб окружающей среде и даже
повышает эффективность использование осадка в качестве
удобрения.
66

При компостировании жидкий ил смешивается с наполнителем, таким как древесная щепа или сухой компост.
Микроорганизмы, присутствующие в груде компоста,
окисляют питательные вещества осадка, что приводит
к повышению температуры, особенно в центре кучи
(до 60 °C или выше). Температура компостной кучи
уменьшается до температуры окружающей среды, как
только источники питательных веществ истощаются,
а органические соединения осадка минерализуются до CO2
и H2O или превращаются в гуминоподобные вещества.
Основными факторами, определяющими инактивацию
патогенов при использовании данного метода, являются
температура и время. Кроме того, на процедуру микробной
инактивации влияют и другие агенты, такие как аммиак,
органические компоненты, растворённые твёрдые вещества и анионы гидроксидов. Уменьшение количества патогенных бактерий в компосте также может потенциально
зависеть от биологического взаимодействия: антагонизма
или конкуренции между разными видами бактерий, присутствующими в куче. К примеру, некоторые виды молочнокислых бактерий ингибируют патогенные бактерии
человека, присутствующие в осадках сточных вод, что
указывает на значительный потенциал компостирования
со стандартными микробиологическими агентами, такими
как антибактериальные метаболиты. Таким образом, компостирование представляет собой довольно эффективную
процедуру санитарной обработки при условии, что температура достигает желаемого уровня, поддерживается
в течение достаточного периода времени и остаётся неизменно высокой во всей стопке компоста.
5.4. КОМПОСТИРОВАНИЕ
67

5.5. СУШКА ОСАДКОВ
НА ИЛОВЫХ ПЛОЩАДКАХ
Сброженные в метатенках осадки подсушиваются на
иловых площадках или в иловых прудах. Этот метод находит широкое распространение, но требуются большие
земельные площади.
При механическом обезвоживании иловые площадки
используются в качестве аварийных сооружений.
Площадь иловых площадок определяется из условий
подачи на них 20…25% годового количества осадка, и
площадки могут быть:
а) без дренажа;
б) с дренажом на искусственном дренирующем или
асфальтобетонном основании;
в) каскадные иловые площадки с оттаиванием и поверхностным удалением иловой воды;
г) площадки-уплотнители;
д) площадки с механическим удалением осадка
При подсушивании на них осадка протекают процессы
уплотнения осадка, удаления жидкой фазы с поверхности,
фильтрации жидкой фазы через слой осадка с удалением её
с помощью дренажа и испарения жидкости со свободной
поверхности осадка.
Нагрузка на иловую площадку зависит от конструкции
иловых площадок, климатических условий, гранулометрического состава твёрдой фазы осадка, влагоотделения
осадка и т.д.
Для интенсификации работы иловых площадок и повышения на них нагрузки можно проводить предварительную промывку труднофильтрующихся осадков очищенной
сточной воды, коагуляцию осадков химическими реаген-
68

тами, замораживание и оттаивание. Промывка позволяет
увеличить нагрузку на 70%, коагуляция в 2–3 раза, замораживание и оттаивание способствует лучшему обезвоживанию. Для равномерного отвода воды с площадок водоотводящие колодцы с водосливами устраивают по периметру
карт на расстоянии 30…50 м друг от друга.
Кондиционирование – предварительная подготовка
осадка перед обезвоживанием. Цель – улучшение водоотталкивающих свойств осадка путём изменения его структуры и форм связи воды. Существует несколько способов
кондиционирования.
1. Элюирование – процесс кондиционирования, в котором осадок промывают либо пресной, либо сточной водой,
чтобы уменьшить его щёлочность, в частности, путём удаления аммиачных соединений.
В процессе разложения осадка большая часть сложного азотистого материала, присутствующего в сыром осадке, разрушается до более простых соединений. Также наблюдается увеличение количества мелкодисперсного
взвешенного твёрдого вещества.
Сброженный осадок разводят в три – пять раз элюирующим веществом и подвергают предварительному отстаиванию. Супернатантный раствор уносит растворимые
продукты разложения. Осадок, оставшийся в резервуаре,
можно консолидировать и затем переходить к следующему
этапу кондиционирования и обезвоживания.
2. Химическое кондиционирование. Применяется для
облегчения отделения твёрдых веществ. Используют следующие реагенты: известь, медь, хлоргидрат алюминия.
5.6. КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ
69

Известь почти всегда используется в сочетании
с медью. Основное назначение – кондиционирование
осадка, подлежащего обезвоживанию в фильтр-прессах.
Преимущество извести состоит в том, что она увеличивает
значение pH осадка и таким образом подавляет выброс
сероводорода. Однако в результате высокого значения рН
обычно выделяется аммиак и поэтому необходимо использование хорошей вентиляции.
Алюминиевый хлоргидрат, представляющий собой
водный раствор, содержащий максимум 15% масс. А12О3,
наиболее часто используется в качестве кондиционирующего агента для осадка, обезвоживаемого на фильтрпрессах, поворотных вакуумных фильтрах и в сушилках.
Преимущество алюминиевого хлоргидрата состоит в том,
что он не оказывает существенного влияния на массу осадка. Перед использованием раствор хлорогидрата алюминия
требует 10 – 20-кратного разбавления.
3. Термическое кондиционирование облегчает отделение
жидкости от осадка. Кроме того, тепло вызывает разрушение клеточных стенок и высвобождение внутриклеточного
материала. Твёрдая и жидкая фазы затем при охлаждении
быстро разделяются. Тепловое кондиционирование признано наиболее эффективными из всех систем кондиционирования. Кондиционированный ил способен противостоять
сжатию во время последующего обезвоживания и, кроме
того, в нём значительно снижено количество патогенов.
5.7. ОБЕЗВОЖИВАНИЕ
Обезвоживание осадка – удаление из него воды до
содержания сухих веществ более 15%. Обезвоживание
является лишь частью процесса обработки осадка; обычно
ему предшествует кондиционирование.
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
