2. обработка осадков сточных вод icon

2. обработка осадков сточных вод




Назва2. обработка осадков сточных вод
Сторінка1/3
Дата23.06.2012
Розмір0.53 Mb.
ТипЗадача
  1   2   3

2. ОБРАБОТКА ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД


Основная задача обработки осадков сточных вод заключается в получении конечного продукта, свойства которого обеспечивали бы возможность его утилизации, либо свели к минимуму ущерб, наносимый окружающей среде, и проводится с целью уменьшения объёма осадка и его обеззараживания.

Технологические процессы обработки осадков сточных вод можно разделить на следующие основные стадии: уплотнение (сгущение), стабилизация органической части, кондиционирование, обезвоживание, термическая обработка, утилизация ценных продуктов или ликвидация осадков. При уплотнении в среднем удаляется 60%, при мехобезвоживании 25%, при термической сушке и сжигании до 15% общего количества иловой воды, содержащейся в исходном осадке. При этом масса обрабатываемого осадка сокращается в среднем при уплотнении в 2,5 раза, при обезвоживании в 12,5 раз, при сушке - на 60%, а при сжигании - в 150 раз.

Технологический цикл обработки осадков сточных вод, включающий все виды обработки, ликвидации и утилизации, представлен на рис. 2.1.

Уплотнение осадков сточных вод является первичной стадией их обработки и предназначено для уменьшения их объемов. Наиболее распространены гравитационный и флотационный методы уплотнения. Гравитационное уплотнение осуществляется в отстойниках-уплотнителях; флотационное – в установках напорной флотации. Применяется также центробежное уплотнение осадков в циклонах и центрифугах. Перспективно вибрационное уплотнение путем фильтрования осадка сточных вод через фильтрующие перегородки или с помощью погруженных в осадок вибрационных устройств.

Стабилизация осадков используется для разрушения биологически разлагаемой части органического вещества, что предотвращает загнивание осадков при длительном хранении на открытом воздухе (сушка на иловых площадках, использование в качестве сельскохозяйственных удобрений и т.п.).

Стабилизация или минерализация органического вещества осадка может осуществляться в анаэробных условиях (метановое брожение) и в аэробных условиях. Для стабилизации осадков промышленных сточных вод применяют, в основном, аэробную стабилизацию – длительное аэрирование осадков в сооружениях типа аэротенков, в результате чего происходит распад основной части биологически разлагаемых веществ, подверженных гниению. Период аэробной стабилизации при температуре 20оС составляет 8-11 суток, расход кислорода для стабилизации 1 кг органического вещества ила – 0,7 кг. Сбраживание осадка в метантенках в анаэробных условиях осуществляется в мезофильном (при t=33оС) или термофильном (при t=53оС) режимах, что определяется способом дальнейшей обработки осадка.

Кондиционирование осадков проводят для разрушения коллоидной структуры осадка органического происхождения и увеличения их водоотдачи






Рис. 2.1 – Технологический цикл обработки осадков сточных вод


при обезвоживании. Применяют в основном реагентный метод кондиционирования.

Обезвоживание осадков сточных вод предназначено для получения осадка (кека) влажностью 50-80%. До недавнего времени обезвоживание осуществлялось в основном сушкой осадков на иловых площадках. Однако низкая эффективность такого процесса, дефицит земельных участков в промышленных районах и загрязнение воздушной среды обусловили разработку и применение более эффективных методов обезвоживания: вакуум-фильтрование, центрифугирование, фильтрпрессование, термическая сушка.

Ликвидация осадков сточных вод применяется в тех случаях, когда утилизация их является невозможной или экономически нецелесообразной.

Выбор рациональной технологической схемы обработки осадка является сложной инженерно-экономической и экологической задачей, но в любом случае технологическая схема строится на комбинации различных методов обработки осадков, т.к. технологические схемы обработки осадков зависят от многих факторов: свойств осадков, их количества, климатических условий, наличия земельных площадей и пр.

В табл. 2.1 приведены наиболее распространенные методы обработки осадков, которые следует рассматривать как отдельные процессы в схеме полной обработки осадков.


Таблица 2.1 – Методы обработки осадков

Метод

Результат обработки

обезвоживание

стабилизация

обеззараживание

Гравитационное уплотнение

+

-

-

Флотация

+

-

-

Анаэробное сбраживание

мезофильное

термофильное

-

-

+

+

-

+

Аэробная стабилизация

-

+

-

Компостирование

-

+

+

Сушка на иловых площадках

+

-

-

Вакуум-фильтрация

+

-

-

Фильтр-прессование

+

-

-

Центрифугирование

+

-

-

Тепловая обработка

-

+

+

Термическая сушка

+

+

+

Сжигание

+

+

+


На рис. 2.2 приведена принципиальная схема образования и обработки осадков.





Рис 2.2 – Принципиальная схема образования и обработки осадков:

CB – сточные воды; OB – очищенная вода; СО – сырой осадок; АИ – активный ил; ИИ – избыточный ил; СмО – смесь осадков; БГ – биогаз;

ГДП – грубодисперсные примеси; СбрО – анаэробно сброженный осадок;

ОбО – обезвоженный осадок; МобО – механически обезвоженный осадок;

У – сухой осадок, подготовленный к переработке в удобрения (топливо);

Ф – подача флокулянта;

1 - первичные отстойники; 2- аэротенки; 3- вторичные отстойники;

4 – процеживатель; 5 - уплотнитель; 6 - метантенк; 7 - центрифуга;

8 - иловые площадки; 9 - бурты подсушенного осадка; 10 – сооружения для промывки осадка


^ 2.1. Уплотнение осадков

Уплотнение - наиболее распространённый способ уменьшения объёма осадка. В процессе деятельности микроорганизмов количество активного ила непрерывно увеличивается, при этом образуется избыточный активный ил, который отделяется от рециркуляционного (направляемого в аэротенки).

Учитывая высокую его влажность (до 99,2-99,7%), необходимо осуществлять уплотнение избыточного активного ила. Уплотнение – наиболее простой и дешевый метод снижения влажности и объема осадков, подлежащих дальнейшей обработке. Обычно уплотняется избыточный активный ил, в отдельных случаях – смесь активного ила и сырого осадка, достаточно редко – сырой осадок. Уплотняться могут также анаэробно сброженные и аэробно стабилизированные осадки. В наше время используются гравитационные, флотационные и сепарационные методы уплотнения осадков.

Так как влажность уплотнённого осадка резко уменьшается, то объём сооружений при дальнейшей его обработке также сокращается.

Уменьшение объема и влажности осадков гравитационным методом достигается продолжительным их отстаиванием. Уплотнение избыточного активного ила осуществляется в соответствии с закономерностями стесненного осаждения взвеси.

В процессе уплотнения активного ила удаляется только свободная вода. Уплотнение активного ила приводит к резкому возрастанию его удельного сопротивления фильтрации и к увеличению количества связанной воды, что не позволяет значительно снизить его влажность.

Иловая смесь из аэротенков уплотняется быстрее, чем активный ил из вторичных отстойников. Активный ил из аэротенков на неполную биологическую очистку уплотняется быстрее и лучше, чем из аэротенков на полную биологическую очистку.

Установлено, что степень уплотнения ила зависит от продолжительности его пребывания в зоне уплотнения и величины давления в ней. Продолжительность пребывания ила в зоне уплотнения определяется нагрузкой по сухому веществу на единицу поверхности илоуплотнителя – удельной поверхностной нагрузкой, измеряемой в кг сухого вещества на 1 м2 поверхности зеркала воды в сутки. Удельная поверхностная нагрузка для гравитационных илоуплотнителей принимается в пределах 20-30 кг/м2.сут.

На процесс уплотнения избыточного активного ила негативно влияют те же факторы, которые приводят к ухудшению работы вторичных отстойников: выделение газов в результате загнивания ила вследствие денитрификации или смены температуры осадка.

Применяются обычно илоуплотнители радиального типа, т.е. обычные радиальные отстойники. На станциях небольшой производительности используются вертикальные илоуплотнители., которые устраиваются на базе обычных первичных вертикальных отстойников с центральной трубой.

Данные для расчёта илоуплотнителей следует принимать по табл. 58 СНиП 2.04.03-85 1, согласно которой при уплотнении избыточного активного ила в вертикальных отстойниках влажность уплотненного осадка равна 98%, а продолжительность уплотнения составляет от 10 до 15 час. в зависимости от характера избыточного активного ила. В радиальных отстойниках влажность уплотненного осадка составляет 97-97,3%, а продолжительность уплотнения – от 5 до 15 час.

Из илоуплотнителей радиального типа ил удаляется непрерывно илоскрёбами или илососами и направляется на дальнейшую обработку. Из илоуплотнителей вертикального типа ил удаляется самотеком под гидростатическим давлением.

Объём уплотнённого ила определяется по формуле

, (2.1)

где V1, V2 - объём ила до и после уплотнения, %;

w1, w2 - влажность ила до и после уплотнения, %.

Работу илоуплотнителей можно интенсифицировать как путем улучшения свойств уплотняемого осадка (химической коагуляцией или термической обработкой), так и оборудованием самих илоуплотнителей стержневыми мешалками.

Предварительная термическая обработка приводит к разрушению гидратной оболочки, которая обволакивает твердые частицы осадка, вследствие чего процесс его уплотнения значительно интенсифицируется. После выдерживания ила при температуре 70-90оС на протяжении 30 мин. он уплотняется в термогравитационном илоуплотнителе до влажности 96,7% на протяжении 30-60 мин. По конструкции термогравитационный илоуплотнитель подобен обычному вертикальному илоуплотнителю, в середине которого размещена камера для подогревания осадка паром. Для предотвращения потерь тепла илоуплотнители устраивают закрытыми и изолированными. Среди преимуществ сооружения следует отметить, что одновременно с уплотнением в нем происходит и стерилизация ила. Однако вследствие большой стоимости процесса термогравитационные уплотнители нашли применение только в технологиях утилизации ила как кормовой добавки.

При флотационном уплотнении осадков происходит интенсификация освобождения влаги из структурных пустот активного ила на уровне поверхностных явлений. Воздух, вводимый в виде мелких пузырьков, вступает во взаимодействие со связанной водой на поверхности частиц ила, вытесняя и переводя ее в свободное стояние. Применение флотации позволяет за 10-20 мин. достигнуть такой же степени уплотнения ила, как и после его гравитационного уплотнения на протяжении 2 ч. Влажность уплотненного активного ила в зависимости от типа флотатора и характеристики ила составляет 94,5-96,5%.

Кроме избыточного активного ила, флотационному уплотнению могут подвергаться и другие виды осадков и их смеси.

Предварительная обработка осадков флокулянтами позволяет уменьшить влажность обработанного ила с 95-96% до 94-95% и увеличить эффективность задержания сухого вещества до 95-99%.

Главными преимуществами флотационных илоуплотнителей по сравнению с гравитационными является меньшая продолжительность процесса уплотнения, их меньшие размеры, более низкая влажность уплотненного ила и значительно меньший его объем, что позволяет уменьшить объем сооружений для последующей обработки осадков. Однако флотационные илоуплотнители имеют также и существенные недостатки: большой расход электроэнергии флотационными насосами, определенная сложность конструкции и эксплуатации, необходимость размещения флотационных илоуплотнителей в здании для удобства эксплуатации в зимнее время.

Центробежное уплотнение иловых суспензий осуществляется в компактных высокопродуктивных сепараторах или центрифугах. Скорость разделения суспензий при этом в 1000 раз больше, чем при гравитационном уплотнении.

Применение тарельчатых сепараторов позволяет уплотнять ил до концентрации 40-60 г/дм3 при эффективности задержания сухого вещества в среднем 97%. Однако, даже при условии предварительного процеживания ила через сита или барабанные сетки, эксплуатация сепараторов сильно усложняется вследствие частого забивания сопел сепаратора.

Уплотнение ила на центрифугах не нашло широкого применения вследствие образования большого количества плохо обезвоживаемого фугата, хотя этот метод позволяет получать уплотненный ил с концентрацией 60-70 г/дм3 при эффективности задержания сухого вещества 85-93%.


^ 2.2. Стабилизация осадков

Осадки сточных вод подвержены процессам гниения, которые сопровождаются выделением зловонных запахов, образованием коллоидных и мелкодисперсных частиц, ухудшением водоотдачи. Кроме того, в осадках имеются все основные формы бактериальных загрязнений (возбудители желудочно-кишечных заболеваний, яйца гельминтов и т.д.). Поэтому осадки подвергают стабилизации – специальной обработке, изменяющей их физико-химические свойства и подавляющей жизнедеятельность гнилостных бактерий, чем предотвращают загнивание осадков.

Стабилизацию органического вещества осадка осуществляют при помощи микроорганизмов в анаэробных и аэробных условиях. Органические вещества твердой фазы осадка переводятся в стабильные вещества: двуокись углерода, метан и воду.

Анаэробная стабилизация или сбраживание осуществляется в следующих сооружениях:

  • в септиках (при производительности станции до 25 м3/сут);

  • в двухъярусных отстойниках или осветлителях (при производительности станции до 10 тыс. м3/сут);

  • в метантенках (при производительности станции более 10 тыс. м3/сут).

Аэробная стабилизация осуществляется в аэрационных сооружениях типа аэротенков и заключается в длительном аэрировании осадка.


^ 2.2.1. Аэробная стабилизация

Процесс аэробной стабилизации осадков заключается в длительной (в течение нескольких суток) аэрации их воздухом, при этом происходит окисление основной части органических беззольных веществ микроорганизмами в присутствии кислорода. Оставшаяся часть органических веществ стабилизируется, т.е. становится неспособной к последующему загниванию.

Для аэробной стабилизации могут использоваться любые емкостные сооружения, имеющиеся на станциях аэрации, в т.ч. аэротенки с предпочтительной высотой 3-5 м. На небольших очистных станциях обычно используют аэробные стабилизаторы, работающие по принципу полного смешения. Такое проведение процесса, однако, имеет существенный недостаток: выгружаемый осадок имеет некоторое, хотя и незначительное, количество веществ, которые пребывали в стабилизаторе очень непродолжительное время. Поэтому для стабилизации рекомендуется применять сооружения типа аэротенков-вытеснителей.

Эффективность процесса стабилизации зависит от продолжительности и интенсивности аэрации, температуры, а также состава и свойств осадка.

Продолжительность аэрации, обеспечивающей полный распад беззольного вещества и стабилизацию осадка, принимается для неуплотненного ила – 2-5 суток, для смеси сырого осадка и уплотненного активного ила – 8-12 суток. Расход воздуха – 1-1,5 м33.ч. В условиях Украины применение этого метода на очистных сооружениях в последние годы резко сократилось в связи с дефицитом электроэнергии и высокой энергоемкостью длительной аэрации.

Эффективность процесса аэробной стабилизации зависит от продолжительности процесса, температуры, интенсивности аэрации, а также свойств и состава осадка.

Параметры для расчетов сооружений по стабилизации осадков приведены в п.п. 6.364 – 6.367 СНиП 1.

Скорость процесса аэробной стабилизации возрастает с увеличением концентрации осадка, однако при этом ухудшаются массопередача кислорода и водоотдающая способность осадка. Исходя из этих условий, концентрация активного ила, подающегося в аэробный стабилизатор, не должна превышать 20 г/дм3 (оптимальная концентрация 10-15 г/дм3), а концентрация смеси ила и сырого осадка – 25-27 г/дм3 (оптимальная концентрация 15-20 г/дм3). Поддержание необходимой концентрации ила может осуществляться как путем его предварительного уплотнения (но не дольше 6 ч. при условии сохранения его биологической активности) (рис. 2.3 а), так и устройством специальных отстойных зон внутри стабилизатора (рис. 2.3 б), или даже путем возврата в стабилизатор уже стабилизированного уплотненного осадка (рис. 2.3 в).

После аэробной стабилизации осадки должны находиться в течение 1,5-5 ч. в отдельно расположенных уплотнителях (рис. 2.3 г) или в специально выделенной отстойной зоне внутри стабилизатора. Влажность уплотненного аэробно стабилизированного осадка составляет при этом 96,5-98,5%. Согласно [1] иловая вода из уплотнителей, содержащая до 100 мг/дм3 взвешенных веществ и имеющая БПКполн до 200 мг/дм3, должна направляться для очистки в аэротенки.

Процесс аэробной стабилизации приводит к некоторому уменьшению содержания в осадке патогенной микрофлоры. В зависимости от продолжительности аэрации и режима работы стабилизаторов уменьшение содержания кишечной палочки достигает 70-99% и наблюдается инактивация вирусов. Однако яйца гельминтов не погибают, поэтому использование стабилизированных осадков в качестве удобрения возможно только после их дегельминтизации.





Преимуществами аэробных стабилизаторов является простота их конструкции и эксплуатации, взрывобезопасность, улучшение в отдельных случаях водоотдающей способности осадков, небольшая (особенно по сравнению с анаэробным сбраживанием) зависимость процесса стабилизации от наличия в осадке токсичных примесей, ионов тяжелых металлов, ПАВ.

К недостаткам аэробных стабилизаторов следует отнести большое использование электроэнергии на аэрацию, необходимость обязательного обеззараживания стабилизированных осадков, снижение эффективности аэробной стабилизации в зимний период вследствие переохлаждения осадка.


^ 2.2.2. Анаэробное сбраживание

Анаэробное сбраживание - процесс минерализации органического вещества осадков в анаэробных условиях, сопровождающийся усиленным газовыделением, также применяется для стабилизации осадков. Условно принято, что процесс распада органического вещества осадков в анаэробных условиях происходит в две стадии:

- кислая - гидролиз сложных органических веществ, в результате которого образуются жирные кислоты, спирты, альдегиды и т.п.;

- щелочная (метановая) - превращение этих промежуточных продуктов в метан и углекислоту, а также карбонатные соли.

Основными технологическими параметрами, определяющими эффективность процесса анаэробного сбраживания осадков являются их химический состав, температура и продолжительность сбраживания, нагрузка по органическому веществу, концентрация загружаемого осадка, а также режим загрузки и перемешивания содержимого камеры сбраживания.

Химический состав осадка определяет возможную степень его сбраживания, а также выход и состав образующегося биогаза. Установлено [10], что газ, который выделяется в процессе сбраживания осадка, образуется только за счет распада жиров, углеводов и белков. При этом 60-65% биогаза образуется при распаде жиров, а остальные 35-40% приходятся приблизительно поровну на углеводы и белки. Все три рассматриваемые компоненты сбраживаются не полностью: степень их сбраживания составляет 70% - для жиров, 62,5% - для углеводов, 48% - для белков. В свою очередь, содержание жиров, углеводов и белков в органическом веществе осадка составляет 65-80%.

СНиП [1] рекомендует степень распада беззольного вещества сырого осадка первичных отстойников принимать равной 53%, а избыточного активного ила – 44%.

В составе осадков содержатся органические и неорганические вещества, которые при определенных условиях могут проявлять токсическое действие на процесс сбраживания. К таким веществам относятся ионы тяжелых металлов, растворенный кислород, сульфиды, аммонийный азот, ПАВ и др. Наиболее чувствительными к токсическим веществам являются метановые бактерии. Последствием токсического действия на них различных химических веществ является уменьшение образования метана вплоть до его полного прекращения.

Одним из важнейших факторов, влияющих на скорость роста анаэробных микроорганизмов и эффективность распада осадка, является температура. В природе метан образуется при температуре от 0 до 97оС. Выделяют три основные температурные зоны жизнедеятельности анаэробных микроорганизмов: психрофильную – до 20оС (оптимум 15-17оС), мезофильную – от 20 до 40оС (оптимум 33-35оС) и термофильную – от 50 до 70оС (оптимум 53-55оС). В каждой зоне биохимические процессы осуществляются своей специфической ассоциацией микроорганизмов.

Термофильное сбраживание отличается от мезофильного большей интенсивностью и заканчивается примерно в 2 раза быстрее, за счет чего вдвое уменьшается необходимый объем сооружений и улучшаются санитарно-гигиенические показатели осадков, но требует почти вдвое большего расхода тепла. Поддержание мезофильных или термофильных температур требует на практике подогревания осадков, что приводит к усложнению технических решений очистных сооружений.

Температура, при которой осуществляется сбраживание осадка, также существенно влияет и на процесс газовыделения, которое значительно уменьшается в интервале температур 40-50оС. Однако при бесконечно продолжающемся сбраживании выход газа в расчете на единицу сухого вещества загружаемого или сброженного осадка практически одинаковый как для мезофильного, так и для термофильного режимов сбраживания, и определяется только химическим составом осадка.

При термофильном сбраживании достигается полная дегельминтизация осадка, тогда как в условиях мезофильных температур гибнет лишь 50-80% всего количества яиц гельминтов.

Для поддержания требуемого режима сбраживания необходимо загрузку осадка в сооружения производить равномерно в течение суток, а для уменьшения «мертвых» зон, выравнивания температуры, предотвращения расслоения осадка и образования корки производить интенсивное перемешивание осадка в камере сбраживания.

Основными сооружениями для анаэробной стабилизации осадков являются септики, двухъярусные отстойники, осветлители-перегниватели и метантенки.

Септики – это сооружения, в которых одновременно осуществляется осветление сточных вод и анаэробное сбраживание полученного осадка.

Преимуществами септиков является высокий эффект выделения из сточных вод взвешенных веществ и простота эксплуатации. Они широко используются для предварительного осветления сточных вод перед последующей их очисткой на полях фильтрации, песчано-гравийных фильтрах, в фильтрующих колодцах.

Для уменьшения выноса из септиков взвешенных веществ они устраиваются двух- или трехкамерными (в зависимости от производительности).

Объем зоны отстаивания септиков определяется из расчета 3-суточного пребывания сточных вод при расходе до 5 м3/сут и 2,5-суточного пребывания - при расходе свыше 5 м3/сут.

Продолжительность пребывания осадка в септиках составляет 6-12 месяцев. Вследствие непрерывного поступления новых порций свежего осадка, в септиках происходит только первая фаза – кислое брожение. При этом распад сухого вещества осада составляет около 30%, средняя влажность сброженного осадка – 90%, хотя в нижних слоях он уплотняется до влажности 85%. Газы брожения поднимают на поверхность септика частицы осадка, что приводит к созданию уплотненной корки толщиной 0,35-0,4 м, а иногда и до 1 м. Осадок из септиков удаляется при помощи насосов, а 20% его оставляют в качестве «затравки».

Сточные воды, выходящие из септика, приобретают неприятный запах сероводорода и аммиака, имеют слабокислую реакцию. Дальнейшая их биологическая очистка более сложна, чем очистка свежих сточных вод.

Двухъярусные отстойники применяются для предварительного осветления сточных вод и одновременного анаэробного сбраживания образующегося осадка, а также избыточной биопленки или избыточного активного ила.

Обычно это круглые (иногда прямоугольные) в плане сооружения с коническим (пирамидальным) дном. В верхней части сооружения размещены отстойные желоба, нижняя часть (иловая или септическая камера) выполняет функции камеры сбраживании.

Продолжительность осветления сточных вод в отстойных желобах составляет 1,5 ч., а эффективность их осветления – 40-50%. Для повышения эффективности осветления сточных вод желоба двух соседних двухъярусных отстойников устраивают спаренными.

В отличие от септиков, в иловых камерах двухъярусных отстойников происходит метановое брожение осадка. Продолжительность сбраживания составляет 60-120 суток, а распад беззольного вещества осадка – 40%. Избыточная биопленка или избыточный активный ил подаются для сбраживания непосредственно в иловую камеру. Из-за значительного влияния температуры на протекание процессов сбраживания необходимо осуществлять мероприятия по предотвращению переохлаждения иловой части двухъярусных отстойников.

Перемешивание осадка в иловых камерах двухъярусных отстойников осуществляется только за счет пузырьков газов брожения, которые поднимаются на поверхность сооружения. Осадок, который находится в нижних слоях иловой камеры, практически не перемешивается, что замедляет процесс его сбраживания, он слеживается и уплотняется под действием собственного веса до влажности 85%. Средняя влажность осадка, который выпускается из сооружения под гидростатическим давлением, составляет 90%.

Преимуществом двухъярусных отстойников является простота конструкции и эксплуатации. Но им присущи и значительные недостатки: большая глубина сооружений, что увеличивает стоимость их строительства; необходимость размещения в отапливаемых помещениях в районах с низкими зимними температурами; возможность уменьшения до 30% эффекта осветления сточных вод из-за проникания в желоба газов брожения и частиц сброженного осадка; вероятность забивания щелей в желобах «сверху» при высокой концентрации взвешенных веществ в сточных водах или «снизу» коркой, образующейся на поверхности; уплотнение осадка в нижней части иловой камеры до влажности 85%, при которой процессы сбраживания значительно замедляются.

Дальнейшим развитием конструкции двухъярусных отстойников являются осветлители-перегниватели, представляющие собой сооружения, которые состоят из осветлителя с естественной аэрацией, концентрично размещаемый в середине перегнивателя.

Осветленные сточные воды отводятся через круговой периферийный лоток, а задержанный осадок под гидростатическим давлением самотеком поступает в насосную станцию и подается далее в перегниватель по напорному трубопроводу.

По сравнению с двухъярусными отстойниками осветлители- перегниватели имеют существенные премущества, которые заключаются в следующем:

  1. Осветлитель и перегниватель отделены один от другого, что исключает возможность попадания сбраживаемого осадка в зону осветления и обеспечивает снижение концентрации взвешенных веществ в сточных водах на 70% и БПКполн на 15%.

  2. Перемешивание осадка в перегнивателе способствует интенсификации его сбраживания, делает невозможным образование корки на поверхности и уплотнение осадка в нижней части осветлителя.

Избыточная биопленка и избыточный активный ил подаются для сбраживания непосредственно в иловую часть сооружения. Продолжительность пребывания осадка в перегнивателе определяется его влажностью, температурой сбраживания и составляет 20-140 сут. (при влажности осадка 95% доза загрузки составляет 0,72-5,0%).

Благодаря размещению осветлителя в середине перегнивателя (так же, как и отстойных желобов в двухъярусных отстойниках) температура осадка в осветлителях-перегнивателях соответствует температуре очищаемых сточных вод.

Метантенки представляют собой резервуары для анаэробного сбраживания сырого осадка, избыточного активного ила или биопленки, а также их смесей. В отличие от двухъярусных отстойников и осветлителей-перегнивателей в метантенках осуществляется подогревание осадков, их интенсивное перемешивание и получение биогаза.

В метантенках принимается мезофильный (t=33°С) или термофильный (t=53°С) режим сбраживания. На большинстве станций сбраживание осуществляется в мезофильных условиях, что даёт возможность выработки биогаза в количестве, достаточном как для подогрева метантенков, так и для получения дополнительного тепла. Термофильный процесс даёт возможность в 2 раза ускорить распад органического вещества и улучшить санитарно-гигиенические показатели осадков, однако требует почти вдвое большего расхода тепла.

При сбраживании распад органического вещества осадков составляет 43-53%, соответственно уменьшается количество сухого вещества и повышается влажность осадков. Состав образующегося биогаза: метан – 60-70%, углекислый газ – 16-34%, азот – до 3%, водород – до 3%, кислород – 0,4%, оксид углерода – 2-4%. Теплотворная способность метана 5000-5500 ккал/м3.

С
читается, что из существующих форм резервуаров метантенков (рис. 2.4) наилучшей является цилиндрическая с коническими перекрытиями и днищем форма, которая имеет максимальный объем при минимальной площади поверхности, что позволяет сократить материалоемкость при строительстве и теплопотери при эксплуатации.

Рис. 2.4– Применяемые конструкции метантенков:

а – с неподвижным незатопленным перекрытием; б – с неподвижным затопленным перекрытием; в – с плавающим перекрытием


В верхней части полусферического перекрытия метантенков расположена горловина (рис. 2.5, 2.6). Поверхность бродящей массы находится выше основания горловины, поэтому площадь свободного зеркала осадка в метантенках весьма мала, что увеличивает интенсивность газовыделения на единицу площади и уменьшает опасность образования корки. В верхней части перекрытия имеется колпак для сбора газа.

Перемешивание ила в метантенке может осуществляться несколькими способами (рис. 2.7):

- гидроэлеваторами, в которых рабочей жидкостью служит осадок, подаваемый насосом из нижней зоны метантенка;

- пропеллерными мешалками (в вертикальном направлении), которые размещаются в центральной трубе в середине метантенка;

- насосами без гидроэлеваторов;

- рециркуляцией газов брожения при помощи компрессоров;

- при помощи устройств для подогревания осадка (паровыми инжекторами). Одновременно происходит подогрев содержимого метантенка острым паром.



Рис. 2.5 Метантенк Курьяновской станции аэрации:

1 трубопровод d=250 мм для загрузки сырого осадка и активного ила;

2 трубопровод d=250 мм для выгрузки сброженного осадка из конусной части метантенка; 3 трубопровод d=250 мм для опорожнения метантенка

(в футляре); 4 трубопроводы d=200 мм для удаления иловой воды и выгрузки сброженного осадка с разных горизонтов; 5 паровой инжектор d=300 мм для подогрева метантенков; 6 паропроводы d=100 мм (в настоящее время сняты); 7 пропеллерная мешалка; 8 газопровод d=200 мм от газового колпака; 9 труба для выпуска газа в атмосферу; 10 смотровой люк;

11 переливная труба; 12 шлак; 13 кирпич; 14 мягкая кровля;

15 термометр сопротивлений


Теплоизоляция метантенка обеспечивается за счёт обваловки резервуара землёй (либо обкладки кирпичом с теплоизолирующей прослойкой) и покрытия купола многослойным утеплённым перекрытием.

В метантенках происходит распад (минерализация) органических веществ осадка за счёт деятельности анаэробных микроорганизмов, в процессе чего выделяется метан (CH4) и двуокись углерода (CO2). Степень распада органического вещества составляет в среднем 40%.

Выход газа на 1 м3 загружаемой смеси осадка и ила составляет в среднем 12 м3. Газ содержит до 64% метана, а 33% азот и водород. Количество выходящего газа при сбраживании осадка зависит от состава осадка и на разных очистных сооружениях колеблется в значительных пределах.



Рис. 2.6 – Разрез метантенков и галереи управления:

1 – мостик обслуживания; 2 – свеча; 3 – газовый колпак;

4 – металлическая стремянка; 5 – напорный трубопровод инжектора;

6 – помещение инжектора; 7 – трубопровод выпуска сброженного осадка; 8 – трубопровод опорожнения; 9 – газопровод; 10 – помещение распределительных камер; 11 – таль; 12 – трубопровод для подачи сырого осадка; 13 – всасывающий трубопровод инжектора; 14 – трубопровод выпуска сброженного осадка; 15 – помещение насосной станции


Интенсивность сбраживания зависит от брожения (33 или 530C), соотношения между количеством вновь поступающего осадка и количеством уже зрелого осадка, т.е. суточной дозы загрузки, которая в свою очередь зависит от режима сбраживания и влажности загружаемого осадка (чем меньше влажность, тем ниже доза (см. табл. 59 СНиП) и от перемешивания. Причём определяющим скорость процесса брожения органических веществ является температура. Чем меньше загрузка, тем глубже распад беззольного вещества загружаемого осадка.

Для поддержания требуемого режима сбраживания нужно предусматривать: равномерную загрузку осадка в метантенки в течение суток и обогрев их острым паром, выпускаемым через эжекторные устройства.

Для регулирования давления и хранения газ (метан), получаемый в метантенках, поступает в газгольдеры, вместимость которых рассчитывается на 2-4-часовой выход газа, давление газа составляет 1,5-2,5 кПа (150-250 мм рт.ст.). Из газгольдеров метан-газ поступает к потребителям. Расчёт метантенков заключается в подсчёте количества образующихся на станции осадков, выборе режима сбраживания, определения требуемого объёма сооружений, степени распада беззольного вещества осадка и выхода газа с 1 кг органического вещества осадка.

Вместимость метантенков (их объём) в м3 определяется в зависимости от влажности осадка и режима сбраживания в соответствии с пп. 6.350 – 6.353 [1]. По табл. 59 [1] определяем суточную дозу загружаемого в метантенки осадка

Р
ис. 2.7
– Способы перемешивания осадка в метантенках:

а – механической мешалкой; б – гидроэлеватором; в – насосом;

г – рециркуляцией биогаза; д – насосом, подающим осадок через теплообменник; ж - насосом, подающим осадок через паровой инжектор;

1 – механическая мешалка в центральной трубе; 2 – гидроэлеватор в устье центральной трубы; 3 – насос; 4 – компрессор; 5 – теплогенерирующая установка; 6 – теплообменник; 7 – паровой инжектор


, %, и затем по формуле находим необходимую вместимость метантенков (их объём)

, (2.2)

где - расход осадка на станции, м3/сут.

При наличии в сточных водах ПАВ величину суточной дозы загрузки следует проверять по формуле (110) [1]

, %, (2.3)

где - содержание поверхностно-активных веществ (ПАВ) в осадке, мг/г сухого вещества осадка, принимаемое по экспрериментальным данным или табл. 60 [1];

- влажность загружаемого осадка, %;

- предельно допустимая загрузка рабочего объема метантенка в сутки, принимаемая, г/м3:

40 – для алкилбензолсульфонатов с прямой алкильной цепью;

85 – для других «мягких» и промежуточных анионных ПАВ;

65 – для анионных ПАВ в бытовых сточных водах.

Если значение суточной дозы, определенное по формуле (2.3), менее указанного в табл. 59 [1] для заданной влажности осадка, то вместимость метантенка необходимо откорректировать с учетом дозы загрузки, если равно или превышает – корректировка не производится.

Распад беззольного вещества загружаемого осадка в зависимости от дозы загрузки определяется по формуле (111) [1]:

, %, (2.4)

где - максимально возможное сбраживание беззольного вещества загружаемого осадка, %; определяется по формуле (112) [1]

, %, (2.5)

где - соответственно содержание жиров, углеводов и белков в одном грамме беззольного вещества осадка, определяемое анализом;

- коэффициент, зависящий от влажности осадка (1, табл. 61).

При отсутствии данных о химическом составе загружаемого в метантенк осадка принимается для осадков из первичных отстойников равным 53%, для избыточного активного ила – 44%, для смеси осадка с активным илом – по среднеарифметическому соотношению смешиваемых компонентов по беззольному веществу.

Весовое количество газа, получаемого при сбраживании, принимается 1 г на 1 г распавшегося беззольного вещества загружаемого осадка. Объёмный вес газа 1 кг/м3, теплотворная способность ? 5000 ккал/м3.

Газ, получаемый в результате сбраживания осадков в метантенках, целесообразно использовать в теплоэнергетическом хозяйстве очистной станции и близрасположенных объектов.

  1   2   3

Схожі:

2. обработка осадков сточных вод iconЦель обработки осадков сточных вод
При очистке сточных вод обработка образовавшихся осадков является наиболее сложной задачей
2. обработка осадков сточных вод icon3. утилизация и ликвидация осадков сточных вод пути утилизации осадков сточных вод
Осадки сточных вод (ocb) представляют собой ценный материальный и энергетический ресурс они могут использоваться в качестве органоминеральных...
2. обработка осадков сточных вод icon1. характеристика осадков сточных вод
Загрязнения, находившиеся в сточных водах в относительно разбавленном виде, при очистке сточных вод задерживаются, концентрируются...
2. обработка осадков сточных вод iconХарактеристика осадков сточных вод
Введение
2. обработка осадков сточных вод iconКонспект лекций по курсу "обработка и утилизация осадков"
Конспект лекций по курсу "Обработка и утилизация осадков" (для студентов 5 курса дневной и заочной форм обучения специалистов по...
2. обработка осадков сточных вод iconРекомендовано Ученым Советом Харьковской национальной академии городского хозяйства, протокол № от 2011 г. Душкин С. С., Дегтярь М. В., Шевченко Т. А. Ресурсосберегающие технологии очистки сточных вод: монография
Ресурсосберегающие технологии очистки сточных вод: Монография; Харьк нац акад городск хоз-ва. – Х.: Хнагх, 2011 – 10 п л
2. обработка осадков сточных вод iconКонспект лекций по курсу "Обработка и утилизация осадков" для студентов 5 курса дневной и заочной форм обучения
Конспект лекций по курсу "Обработка и утилизация осадков" (для студентов 5 курса дневной и заочной форм обучения специалистов по...
2. обработка осадков сточных вод iconХарьковская государственная академия городского хозяйства пособие к практическим занятиям и курсовой работе по технологии очистки сточных вод и микробиологии.
Пособие к практическим занятиям и курсовой работе по “Технологии очистки сточных вод и микробиологии” (для студентов 3-4 курсов всех...
2. обработка осадков сточных вод iconМетодические указания для выполнения курсового проекта «Технология очистки сточных вод от гексанорастворимых продуктов»
Методические указания для выполнения курсового проекта «Технология очистки сточных вод от гексанорастворимых продуктов» (для студентов...
2. обработка осадков сточных вод icon4. обработка и утилизация осадков водопроводных очистных станций
Кроме того, выбрасываемые с осадком ценные компоненты могли бы использоваться в народном хозяйстве, так как они содержат большое...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи