7.5. Анаэробные методы биохимической очистки

Анаэробные методы обезвреживания используют для сбраживания осадков, образующихся при биохимической очистке производственных сточных вод, а также как первую ступень очистки очень концентрированных промышленных сточных вод (БПК_полн  4…5 г/л), содержащих органические вещества, которые разрушаются анаэробными бактериями в процессах брожения. В зависимости от конечного вида продукта различают виды брожения: спиртовое, пропионовокислое, молочнокислое, метановое и др. Конечными продуктами брожения являются: спирты, кислоты, ацетон, газы брожения (СО₂, Н₂, СН₄).

Для очистки сточных вод используют метановое брожение, процесс сложный и многостадийный. Процесс метанового брожения состоит из двух фаз: кислой и щелочной (или метановой). В кислой фазе из сложных органических веществ образуются низшие жирные кислоты, спирты, аминокислоты, аммиак, глицерин, ацетон, сероводород, диоксид углерода и водород. Эти промежуточные продукты в щелочной фазе образуют метан и диоксид углерода.

Основная реакция метанообразования

СО₂ + 4Н₂А  СН₄ + 4А + 2Н₂O, (7.3)

где Н₂А - органическое вещество, содержащее Н₂.

Метан может образовываться в результате распада уксусной кислоты

СН₃СООН  СН₄ + СО₂, СО₂ + 4Н₂  СН₄ + 2Н₂O. (7.4)

При денитрификации в анаэробных условиях:

6АН₂ + 2NO₃^  6A + 6H₂O + N₂. (7.5)

При определенных условиях конечным продуктом может быть и аммиак. Основными параметрами анаэробного сбраживания является температура, доза загрузки осадка и степень его перемешивания. Процессы сбраживания ведут в мезофильных (30…35С) и термофильных (50…55С) условиях. Полного сбраживания органических веществ в метантенках достичь нельзя. В среднем степень распада органических веществ составляет около 40 %.

7.6. Обработка осадков сточных вод

В процессах биохимической очистки в первичных и вторичных отстойниках образуются большие массы осадков, которые необходимо утилизировать или обрабатывать с целью уменьшения загрязнения биосферы. Осадки, имеют разный состав и большую влажность. Их подразделяют на три группы:

1) осадки в основном минерального состава;

2) осадки в основном органического состава;

3) смешанные осадки, содержащие как минеральные, так и органические вещества.

Осадки характеризуются содержанием сухого вещества (в г/л или в %); содержанием беззольного вещества (в % от массы сухого вещества); элементным составом; кажущейся вязкостью и текучестью; гранулометрическим составом.

Осадки сточных вод представляют собой труднофильтруемые суспензии. Во вторичных отстойниках в осадке находится в основном избыточный активный ил, объем которого в 1,5…2 раза больше, чем объем осадка из первичного отстойника. Удельное сопротивление осадка (r = 7210¹⁰…78,610¹² см/г) является одним из определяющих показателей для выбора метода обработки осадков. В осадках содержится свободная (60…65 %) и связанная (30…35%) вода. Свободная вода сравнительно легко может быть удалена из осадка, связанная вода (коллоидно-связанная и гигроскопическая) гораздо труднее. Коллоидно-связанная влага обволакивает твердые частицы гидратной оболочкой и препятствует их соединению в крупные агрегаты.

Коагулянты положительно заряженными ионами нейтрализуют отрицательный заряд частиц осадка. После этого отдельные твердые частицы освобождаются от гидратной оболочки и соединяются вместе в хлопья. Освобожденная вода легче фильтруется. Разрушить гидратную оболочку можно также кратковременной термической обработкой. Обработка осадка активного ила включает:

1) уплотнение осадка гравитационным, флотационным, центробежным и вибрационным методами;

2) стабилизацию осадков в аэробных и анаэробных условиях;

3) кондиционирование осадков реагентными и безреагентными способами;

4) тепловую обработку;

5) жидкофазное окисление органической части осадка кислородом воздуха;

6) обезвоживание осадков на иловых площадках естественным путем и механическим способом;

7) сушку осадков;

8) сжигание осадков.