Глава 5. Обработка и утилизация осадков сточных вод

5.1. Состав и свойства осадков сточных вод

В процессах механической, биологической и физико-хими-ческой очистки сточных вод на очистных сооружениях образуются различного вида осадки, содержащие органические и минеральные компоненты. Объем влажных осадков составляет 2–10% объема очищаемых вод. Содержание сухого вещества в осадках в зависимости от их вида находится в пределах от 0,3 до 7%. В Республике Беларусь образуется около 0,7 млн. т (по абсолютно сухому веществу) осадков в год, в США – 6,5, в Великобритании – 1,1, в Германии – 2,4, во Франции – 0,8, в Японии – 2,8 млн. т.

В зависимости от условий формирования и особенностей отделения различают осадки первичные и вторичные.

Первичные осадки. К ним относят грубодисперсные примеси, которые находятся в твердой фазе и выделены из воды методами механической очистки (седиментация, флотация, фильтрация, осаждение в центробежном поле).

Грубые осадки (отбросы) задерживаются решетками. В состав отбросов входят крупные взвешенные и плавающие примеси, преимущественно органического происхождения: бумага, тряпье, древесина, полимерные материалы и др. Отбросы часто подвергаются дроблению с последующим выпуском их в канал перед решеткой. Переработка отбросов вместе с другими осадками может осуществляться в метантенках, на пиролизных установках либо они направляются на компостирование.

Тяжелые осадки (песок, камни, кирпич, уголь, битое стекло) задерживаются песколовками. Влажность тяжелых осадков составляет около 60%.

Плавающие осадки задерживаются жироловками или всплывают в отстойниках.

Сырые осадки задерживаются первичными отстойниками. В бытовых сточных водах эти осадки представляют собой студенистую, вязкую суспензию, содержащую до 60–75% органических веществ. Влажность осадков при самотечном удалении после 2-часового отстаивания составляет 95%, при удалении плунжерными насосами – 93–94%.

Вторичные осадки. К ним относят примеси, которые первоначально находились в воде в виде коллоидов, молекул, ионов, но в процессе биологической или физико-химической очистки были переведены в твердую фазу и удалены из сточных вод. Осадок, который образуется после биологической очистки, – избыточный активный ил, после физико-химической очистки – шлам.

Активный ил, задерживаемый вторичными отстойниками после аэротенков, представляет собой хлопьевидную массу бурого цвета, обладающую флокулирующими свойствами. По механическому составу он относится к тонким суспензиям, поскольку на 98% по массе состоит из частиц размерами меньше 1 мм. Активный ил отличается высокой влажностью, которая достигает 99,2–99,7%. Содержание органических веществ в активном иле составляет 70–75%, в том числе: белков – 45–50%, жиров – 15–20%, углеводов – 5–8%. По сравнению с сырым осадком из первичных отстойников активный ил содержит белков вдвое больше, а углеводов в 2,5–3 раза меньше. Сырой активный ил имеет в своем составе патогенные микроорганизмы и яйца гельминтов. Высокая влажность и химический состав ила обусловливают его способность к самопроизвольному разложению с образованием специфического гнилостного запаха.

Влажность избыточной биопленки, выносимой из биофильтров, после вторичных отстойников составляет 96%.

Шламы при физико-химической очистке выделяются с применением реагентов, адсорбции, ионного обмена, экстракции и других методов и задерживаются отстойниками или другими сооружениями.

Формы связи влаги. Все осадки имеют очень высокую влажность. Условия и степень удаления влаги из осадков определяются их структурой и особенностями распределения воды. Влага в структуре осадка может находиться в свободном состоянии, в физико-меха-нической связи с твердыми частицами, а также в виде физико-хими-чески и химически связанной.

Свободная влага имеет наименьшую энергию связи со структурой осадка и может быть из него удалена механическими методами и естественной сушкой осадков на иловых площадках.

Физико-механически связанная влага – это капиллярная вода, вода смачивания и структурная влага. Физико-механическая связь нарушается при выпаривании и удалении влаги под давлением.

Физико-химической связью удерживается адсорбционная и осмотическая влага.

Химически связанная вода, входящая в состав веществ, не выделяется даже при термической сушке осадков.