Обеззараживание и обезвреживание осадков сточных вод

Обезвоживание осадков сточных вод

Обезвоживание осадков производят на специальных спланированных участках - картах или иловых площадках, которые ограждают со всех сторон земляными валиками. Высоту оградительных валиков принимают равной 0,5—1,5 м с шириной поверху не менее 0,7 м. Профильтрованную воду отводят в водоем через дренаж, устраиваемый в грунте. Если же грунт водонепроницаем (глина, суглинок), то сооружают искусственное основание из слоя песка тол-щиной 0,2 м и слоя гравия, щебня или шлака толщиной 0,2 м. Дну площадки придают уклон 0,01 - 0,02 по направлению к дренам. Для дрен применяют гон-чарные трубы диаметром 75 мм, укладываемые на расстоянии 4—10 м друг от друга. Уклон дрен принимают 0,003; глубина заложения их не менее 1—1,2 м.

Отдельные карты (участки) иловых площадок для удобства эксплуата-ции делают шириной 10 - 20 м, длину принимают в зависимости от местных условий. Ил подводится к картам по трубам или лоткам, в которых устраивают выпуски. Трубы или лотки укладывают с уклоном не менее 0,01промилле.

Место иловых площадок выбирают с таким расчетом, чтобы ил посту-пал на их поверхность самотеком.

Перегнивший в метантенке ил имеет влажность в среднем от 94 до 97%. На иловых площадках (рис.4.7) его нужно подсушить в среднем до влажности 75- 80%, при которой его объем уменьшается и делается возможной его перевозка.

1-дорога; 2- шиберы; 3 - сливной лоток; 4 - щит у лотка; 5 - иловой лоток; 6- дренажный колодец; 7 - дренажная труба; 8- съезд на карту

Рисунок 4.7 - Иловые площадки

На крупных станциях применяют механическое обезвоживание осадка с помощью вакуум-фильтров. Вакуум-фильтр представляет собой горизонтальный барабан, обтянутый капроновой или хлорвиниловой фильтрующей тканью. Барабан, разделенный на несколько секторов и частично погруженный в корыто со сброженным осадком, медленно вращается. В секторах его, прогруженных в корыто, вакуум-насосом создается вакуум, в результате чего осадок прилипает к фильтрующей ткани, а вода, пройдя через эту ткань, попадает внутрь барабана, откуда отводится по трубе, осадок же отделяется от ткани ножом. Обезвоженный осадок имеет влажность 78 - 80%.

Осадок, снятый с ткани вакуум-фильтра, подвергается дальнейшей сушке до влажности 10—25 %. Существуют различные приемы сушки осадка термическим путем. Наиболее рациональным методом является сушка осадка в барабанных сушилках.

В барабанную сушилку поступают дымовые газы с температурой на входе 700—800°. После термической сушки осадок можно использовать в качестве удобрения.

В одном миллилитре сточных вод может содержаться до 1 млрд различных бактерий. Ввиду того, что основные загрязнения сточных вод выпадают в осадок, число бактериального населения осадков в единице объема значительно больше.

Кроме бактериальной микрофлоры осадки содержат значительное коли-чество гельминтов. Это яйца аскарид, власоглав, широкий лентец, солитер и др.

Для обеззараживания и обезвреживания осадков сточных вод применяются следующие методы: термические (прогревание, сушка, сжигание), биотермические (компостирование), химические (обработка химическими веществами), биологические (уничтожение микроорганизмов простейшими грибками и растениями почвы), физические (радиация, токи высокой частоты, ультразвуковые колебания, ультрафиолетовое излучение и т.д.). Практическое применение в настоящее время получили термические, биотермические и химические методы обеззараживания и обезвреживания осадков.

Для обезвреживания и одновременно активной сушки активного ила могут применяться распылительные сушилки и сушилки-грануляторы, ката-литические генераторы тепла с мягким режимом сушки, предотвращающим спекание органических веществ.

Сущность низкотемпературного (ниже 100⁰С) метода с погружными газовыми горелками заключается в том, что продукты сгорания газа пропускаются через среду, которая подвергается обеззараживанию и мельчайшие горячие пузырьки газа уничтожают микрофлору.

Для обеззараживания методом пастеризации в течение 30 мин при температуре 65⁰С используются теплообменники и реакторы.

Химическое обеззараживание используется как для обезвреживания жид-ких, так и обезвоженных осадков сточных вод.

При введении в осадки негашеной извести до рН 10 и более происходит повышение температуры осадков, деформация и гибель яиц гельминтов.

Процесс гашения извести протекает по формуле

СаО + Н₂О = Са(ОН)₂ + 65 кДж (4.6)

При использовании этого метода известь должна подвергаться помолу до крупности 1-20 мм и интенсивно смешиваться с осадком шнековыми насосами или двухвальными лопастными смесителями.

Обеззараживание может быть достигнуто добавлением в осадки аммиач-ной воды в количестве 5% и выдержке 10 суток.

Более эффективно применение вместо аммиачной воды безводного амми-ака. Обеззараживание в этом случае наступает при дозе 3% аммиака по массе осадка и экспозиции в течение 10 суток.

Для обеззараживания осадков используется также тиазон, который оказывает губительное действие не только на яйца гельминтов но и на патогенные бактерии, в том числе туберкулеза, а также на яйца и личинки мух.

Эффективно добавление в осадки тиазона в дозе 0,2-2% общей массы осадка при перемешивании в двухроторном или ленточном смесителе в течение 60 мин и экспозиции 3 – 10 суток.

Известно использование для обеззараживания осадков формальдегида в сочетании с мочевиной.

Дегельминтизация обезвоженных осадков достигается термической сушкой. Сушка осадка может производится с помощью конвекции и с помощью газовых горелок инфракрасного излучения. В отличие от контактного метода передачи теплоты или обдувки осадка горячим воздухом, инфракрасные лучи, проникая в материал, превращаются внутри него в тепловую энергию, при этом поток теплоты увеличивается по сравнению с потоком теплоты при конвективной сушке.

Биотермическая обработка осадка (компостирование) осуществляется под действием аэробных микроорганизмов (работающих в присутствии кислорода). В процессе компостирования осадок обезвоживается, стабилизируется и подготавливается к утилизации в качестве удобрения. В качестве удобрения не используются осадки, с содержанием тяжелых металлов.

Аэробный процесс разложения органического вещества происходит по уравнениям

С₆Н₁₂О₆ + 6 О₂ = 6 Н₂О (4.7)

С₁₀Р₁₉О₃N +12,5 О₂ → 10СО₂+ 8Н₂О + NH₃ (4.8)

Компостирование целесообразно применять для механически обезво-женных или подсушенных на иловых площадках осадков.

В процессе компостирования осадков протекает биотермический процесс, сопровождающийся повышением температуры до 50-80⁰С, что приводит к обеззараживанию и сокращению массы осадков. Количество органических веществ сокращается на 25-40%. Для создания пористой струк-туры и улучшения доступа кислорода к компостируемой массе добавляются наполнители (размолотая древесная кора, листья, солома, древесные опилки, торф, и др.)

Потребность в кислороде для осуществления процесса составляет 2 кг О₂ на 1 кг окисленного органического вещества.

Наибольшее применение получил метод компостирования в штабелях, формируемых на площадках с водонепроницаемым покрытием из асфальта или бетона. Высота формируемых штабелей составляет 1-3 м при естественной аэ-рации и до 5 м при принудительной аэрации. В последнем случае в основании штабеля укладываются перфорированные трубы диаметром 100-200 мм с раз-мером отверстий 8-10 мм. Воздух подается воздуходувной установкой. Расход воздуха 10-25 м³/ч на 1 тонну органического вещества. Компостируемая масса укрывается сверху готовым компостом слоем в 20 см и более для предотвраще-ния размножения мух и грызунов и обеспечения теплоизоляции. Период созре-вания компоста с аэрацией воздухом составляет 21 сутки. Готовый компост не имеет запаха, не загнивает и является хорошим удобрением.

Термическая сушка осадков предназначается для обеззараживания и сни-жения массы и объема осадков сточных вод, предварительно обезвоженных на вакуумфильтрах, фильтр-прессах, или центрифугах.

Термическая сушка осадков производится на сушильных установках, состоящих из сушильного аппарата и вспомогательного оборудования, к которому относятся топки, подогреватели-теплообменники, питатели, циклоны, скрубберы, дутьевые устройства, а также конвейеры и бункеры.

В качестве сушильного агента могут выступать топочные газы, перегре-тый пар, или горячий воздух. В практике термической сушки наибольшее рас-пространение получил способ сушки топочными газами. Это способ экономи-чен и позволяет производить сушку при высоких температурах порядка 500 -800⁰С.

Разработаны и используются десятки модификаций различных сушильных агрегатов. На рис. 4.8 показано устройство одной из конструкций.

1 – подача осадка, 2 – отвод отходящих газов в циклон, 3 – камера, 4 – выпуск сухого остатка, 5 – решетка, 6 – подача сушильного агента.

Рисунк 4.8 – Схема цилиндроконической сушилки с фонтанирующим слоем.

Сушилка работает следующим образом. Сушильный агент, подаваемый в камеру снизу под решетку проходит вверх, преимущественно по оси камеры, подхватывает частицы осадка, увлекая их за собой и отбрасывает фонтаном к периферии. По боковым поверхностям конуса частицы сползают вниз к решетке, где вновь подхватываются потоком сушильного агента. Циркулируя по сушильной камере осадок высушивается. Высушенный материал выводится в нижней части через течку. Использованный сушильный агент, содержащий частицы пыли отводится из камеры в циклон для очистки от образовавшейся в камере пыли.

Осадок после термической сушки представляет собой незагнивающий, свободный от гельминтов и патогенных микроорганизмов сыпучий материал влажностью 20-50%.

Высушенные осадки не обладают адгезией (способностью к налипанию), к металлам и другим материалам и не слипаются, в результате чего облегчается их транспортировка и утилизация в качестве удобрения.