5.2.2. Стабилизация осадков

Стабилизация первичных и вторичных осадков достигается путем разложения органической части до простых соединений или устойчивых в условиях окружающей среды продуктов. Эффект стабилизации может быть достигнут биологическими (анаэробное сбраживание, аэробная минерализация, компостирование), химическими (реагентная обработка) методами или их комбинацией.

Анаэробная стабилизация. При небольшом количестве осадков применяют септики, двухъярусные отстойники и осветлители-перегниватели, в которых биологический процесс разложения органической массы происходит в условиях окружающей среды.

Септики – комбинированные сооружения, в которых происходит осветление сточной воды и сбраживание выпавшего осадка. Септики применяют при очистке небольших количеств сточных вод (до 25 м³/сут), поступающих от отдельно стоящих зданий. Перегнивший осадок со дна септиков периодически выгружается и вывозится.

Двухъярусные отстойники служат для осветления сточных вод, уплотнения и сбраживания выпавшего осадка. Они применяются на станциях пропускной способностью до 10 тыс. м³/сут. В верхней части таких отстойников расположены осадочные желоба, по которым протекает сточная вода. Желоба выполняют функции горизонтальных отстойников. Выпавший осадок через нейтральный слой поступает в иловую камеру, где происходит метановое брожение. Процесс протекает при температуре окружающей среды, поэтому для созревания осадка требуется от 60 до 120 дней. Большой объем иловой части является основным недостатком двухъярусных отстойников.

Осветлители-перегниватели – это комбинированные сооружения, в которых внутри перегнивателя концентрически расположен осветлитель с естественной аэрацией. Достоинством таких сооружений является разделение зон осветления и сбраживания, что исключает попадание осадка в очищенную воду.

Метантенки – сооружения, в которых создаются условия для интенсивного анаэробного разложения органического вещества осадков ассоциацией анаэробных микроорганизмов с образованием биогаза (см. гл. 13).

Аэробная стабилизация. Аэробной стабилизации может подвергаться неуплотненный и уплотненный избыточный активный ил и его смесь с осадком первичных отстойников.

При стабилизации только активного ила процесс можно рассматривать как завершающую ступень очистки сточных вод, когда при минимуме растворенных питательных веществ происходит самоокисление клеточного вещества микроорганизмов. В этом случае продолжительность стабилизации ила составляет 2–5 сут и зависит от возраста ила: чем больше возраст ила, тем короче период стабилизации.

При совместной стабилизации избыточного активного ила и осадка первичных отстойников степень распада органического вещества и продолжительность процесса зависят от многих факторов: соотношения количеств сырого осадка и активного ила, концентрации органических веществ, интенсивности аэрации, температуры и др.

Если в мезофильных условиях подвергается стабилизации смесь неуплотненного ила и осадка первичных отстойников, продолжительность процесса составляет 6–7 сут, если ил перед смешиванием уплотнен – 8–12 сут. Содержание патогенных микроорганизмов и вирусов при этом снижается на 70–90%, однако яйца гельминтов не погибают.

Термофильная стабилизация имеет ряд преимуществ перед мезофильной: меньше продолжительность процесса (2 сут), более глубокое разложение органических веществ, улучшение седиментационных и фильтрационных характеристик осадков, гибель патогенных микроорганизмов, яиц гельминтов, семян сорняков. Однако при повышенных температурах снижается растворимость кислорода в воде и необходимый кислородный режим может быть обеспечен только механическими аэраторами, что в 2–3 раза увеличивает энергозатраты.

Аэробную стабилизацию осадков проводят в сооружениях типа аэротенков глубиной 3–5 м, отстаивание и уплотнение – в илоуплотнителях в течение 1,5–5,0 ч. Влажность уплотненного осадка 96,5–98,5%.

Анаэробно-аэробная стабилизация. При сочетании термофильного сбраживания с аэробной минерализацией достигается обеззараживание осадка и хорошие показатели влагоотдачи. Если на анаэробной стадии добиваются глубокого разложения органических веществ, то аэробный реактор рассчитывают только на период времени, необходимый для улучшения водоотдачи стабилизированного осадка.

Компостирование. Процесс компостирования эффективно идет при влажности осадков, не превышающей 60–80%, оптимальное соотношение углерода и азота составляет С : N = (20–30) : 1.

Для создания пористой структуры осадка, достижения требуемой влажности и необходимого соотношения углерода и азота, обеспечивающих проведение процесса в аэробных условиях, осадок смешивают с наполнителем. В качестве разрыхляющей и влагопоглощающей добавки используют древесную муку, опилки, листья, солому, торф и другие подобные компоненты.

В первые 2–3 недели компостирования происходит интенсивное развитие микроорганизмов, температура осадка повышается до 50–80С, происходит обеззараживание осадка, уменьшение его массы. Далее по мере потребления легкоусвояемых соединений жизнедеятельность микроорганизмов замедляется, температура снижается, развиваются простейшие и членистоногие, материал разрыхляется и постепенно приходит в равновесие с окружающей средой.

Для равномерного прогревания и обеспечения микроорганизмов воздухом в период компостирования требуется 2–3-разовое перемешивание осадка.

В результате процесса получают компост в виде сыпучего материала влажностью 40–50%. Он не имеет запаха, не загнивает.

Реагентная стабилизация. Введение реагентов оказывает в основном бактерицидное действие и не влияет на количество биологически разрушаемых органических веществ. Поэтому реагентная стабилизация может применяться как временная мера в том случае, если в сооружениях для основного процесса проводятся профилактические работы, ремонт, реконструкция.

Из реагентов наиболее часто применяют негашеную и гашеную известь вследствие ее низкой стоимости. Добавление извести приводит к увеличению значения рН и замедлению или временной остановке процессов жизнедеятельности микроорганизмов, в частности, осуществляющих брожение с образованием дурнопахнущих газов. Содержание патогенных микроорганизмов при известковании существенно снижается, однако только при дозе извести 30% от сухого вещества осадка можно добиться практически полного их исчезновения.

Реагентной стабилизации могут подвергаться жидкие или обезвоженные осадки, при этом известкование обезвоженных осадков оказывает более длительный эффект.