47. Анаэробное (метановое) сбраживание осадков. Схема процесса. Принцип действия
Анаэробное сбраживание органических осадков производственных сточных вод производится для сырых осадков из первичных отстойников, избыточного активного ила или их смеси. Сброженный осадок направляется на иловые площадки или подвергается механическому обезвоживанию. В процессе метанового анаэробного сбраживания одним из основных, продуктов распада органических веществ осадка является метан.
Брожение осадков проходит в две фазы: кислую и щелочную. В кислой фазе брожения сложные органические вещества осадка и ила под действием внеклеточных бактериальных ферментов сначала- гидролизу-
Рис 7.7. Барабанный фильтр-сгуститель 1— трубопровод для подачи суспензии; 2 — распределительное устройство; 3 — резервуар для суспензии; 4— вращающийся барабан: 5 — суженная часть резервуара; 6 — мешалка; 7 — трубопровод для отвода сгущенной суспензии; 8—то же. фильтрата: 9— трубопровод для подачи возвратного фильтрата
Рис. 7.8. Динамический фильтр-сгуститель
1 — фильтрующие диски неподвижные; 2 — то же, вращающиеся: 3 — пустотелый вал для сбора фильтрата; 4 — трубопровод для подачи осадка; 5 — сборник фильтрата с неподвижных дисков; 6 — трубопровод для отвода сгущенного осадкаются до более простых: белки — до пептидов и аминокислот, жиры — до глицерина и жирных кислот, углеводы — до простых Сахаров. В дальнейшем образуются конечные продукты — органические кислоты. Во второй фазе щелочного или метанового брожения из органических кислот образуются метан и угольная кислота.
Скорость распада органических веществ осадка зависит от их химического состава, температуры, дозы загрузки, влажности осадков и других факторов.
Для анаэробного сбраживания осадков сточных вод обычно используют два температурных режима сбраживания: мезофильный при температуре 30—35° С и термофильный при температуре 52—55° С. Разумеется, для каждого вида осадков производственных сточных вод необходимо экспериментально определять оптимальные условия сбраживания (дозу загрузки, температуру и пр.). При этом надо учитывать то обстоятельство, что в осадках могут содержаться вещества, которые могут мешать процессу — ПАВ, соединения хрома, мышьяка, ионы тяжелых металлов и пр. •
В последние годы все более широкое распространение находит метод аэробной стабилизации осадков, сущность которого состоит в длительном аэрировании осадков либо ила в сооружениях типа аэротенков-ста-билизаторов.
Этот процесс, по сравнению с анаэробным сбраживанием осадков в метантенках, отличается простотой, устойчивостью, взрывобезопас-ностью, меньшими капитальными затратами. Главным недостатком метода аэробной стабилизации являются высокие энергетические затраты, необходимые для продувки осадка воздухом.
В практике применяется несколько технологических схем аэробной стабилизации осадков.
Существует метод продленного аэрирования или полного окисления, сущность которого состоит в длительном аэрировании ила и сточной жидкости. По экономическим соображениям, этот метод применим при очистке сточных вод в количестве не более 1000 м3/сут. Другим приемом является метод раздельной стабилизации, по которому избыточный активный ил, образовавшийся в результате очистки неотстоенной сточной жидкости, направляется в стабилизатор. Распространен метод раздельной обработки, по которому сырой осадок из первичных отстойников обрабатывается в метантенках, а избыточный активный ил — в стабилизаторах.
Используется также схема, по которой на стабилизацию подается уплотненный активный ил без рециркуляции. Подача на стабилизацию уплотненного ила позволяет уменьшить объем стабилизатора. Стабилизированные осадки либо илы обычно подсушиваются на иловых площадках, или подвергаются механическому обезвоживанию. Такие осадки либо илы обладают значительно лучшей влагоотдачей по сравнению с сырыми или анаэробно сброженными оаддками. Применяется схема стабилизации с использованием центрифуг. По этой схеме осадок после уплотнителя обезвоживается на центрифуге, а фугат направляется в стабилизатор. Центрифугирование осадков производится без добавления реагентов.
Технико-экономические сравнения анаэробного сбраживания и аэробной стабилизации осадков показывают, что аэробная стабилизация экономичнее для станции пропускной способностью до 50 тыс. м3/сут. При пропускной способности 50—100 тыс. м3/сут оба метода равноценны, а при более 100 тыс. м3/сут экономичнее анаэробное сбраживание осадков.
СНиП П-32-74 рекомендуют применять аэробную стабилизацию избыточного активного ила либо смеси его с сырым осадком из первичных отстойников. Продолжительность обработки в стабилизаторе неуплотненного избыточного активного ила 7—10 сут; распад беззольного вещества 20—30%; удельный расход воздуха 1 м3/(м3-ч). Для смеси сырого осадка и ила продолжительность пребывания в стабилизаторе 10— 12 сут; распад беззольного вещества 30—40%; удельный расход воздуха 1,2—1,5 м3/(м3-ч).
Отстаивание стабилизированного осадка можно проводить в отстойной зоне стабилизатора или в отдельных отстойниках. Иловая вода возвращается в стабилизатор. Продолжительность отстаивания принимается 1,5—2 ч.
Для каждого вида осадков производственных сточных вод данные для расчета стабилизаторов следует устанавливать экспериментально.