Підготовка осаду до зневоднення, складування, утилізації

Обробка та утилізація осаду в нашій країні - одна з найбільш гострих та актуальних проблем. В даний час застосовується багато різних методів по обробці осаду з метою його подальшого використання в господарській діяльності або ліквідації.

При обробці осаду досягаються його стабілізація (або мінералізація), зневоднення (зменшення об'єму) і знезараження. Застосування одного будь-якого методу, як правило, не дозволяє вирішити проблему, і доводиться використовувати поєднання методів стосовно до конкретного складу стічних вод, технологічною схемою очищення, умовам експлуатації очисних споруд та практичної можливості використання осаду. У табл. 13.1 наведені можливості найбільш поширених методів обробки осаду, які слід розглядати як окремі процеси в схемах повної обробки осаду.

Таблиця 13.1

Методи обробки осаду

Метод

Результат обробки

зневоднення

стабілізація

знезараження

Гравітаційне ущільнення

+

-

-

Флотація

+

-

-

Анаеробне зброджування:

мезофильное

+

-

термофільне

-

+

+

Аеробна стабілізація

-

+

-

Компостування

-

+

+

Сушка на мулових майданчиках

+

-

-

Вакуум-фільтрація

+

-

-

Фільтр-пресування

+

-

-

Центрифугування

+

-

-

Теплова обробка

-

+

+

Термічна сушка

+

+

+

Спалювання

+

+

+

Для зменшення обсягу активного мулу, що утворюється на очисних спорудах, його ущільнюють. Ущільнення одночасно зі зменшенням обсягу призводить до збільшення питомого опору і, отже, до зниження ефективності зневоднення. Активний мул без ущільнення через його малій концентрації зневоднювати нераціонально з економічної точки зору, але враховуючи, що його питомий опір при ущільненні зростає дуже різко, слід вибирати оптимальну ступінь ущільнення. Найбільш поширеним і економічним методом ущільнення осаду є гравітаційне ущільнення в ілоуплотнітелях різних конструкцій. Тривалість ущільнення від 5 до 15 год, вологість активного мулу після ущільнення становить 97 ... 98%.

Стабілізація осаду різними методами застосовується для запобігання його загнивання при зберіганні в природних умовах, а також для зменшення обсягу осаду в результаті розкладання органічної речовини.

Стабілізація або мінералізація органічної речовини осаду може здійснюватися в анаеробних умовах (метанове бродіння) і в аеробних умовах (окислення органічної речовини бактеріями при аерації осаду повітрям).

Для обробки та зброджування сирого осаду застосовують септики, двох'ярусні відстійники (Емшер), метантенки, аеробні стабілізатори, мулові майданчики.

Септик - це споруда, де в одній ємності одночасно відбувається освітлення води і перегнивання випав з неї осаду. Зважаючи великих недоліків, властивих цим спорудам, в даний час їх застосовують тільки на установках невеликої продуктивності.

Двоярусні відстійники, або Емшер (рис. 13.1), застосовують для відстоювання стічної рідини, зброджування і ущільнення випав осаду. Завдяки простоті споруди подібного типу отримали велике поширення в практиці очищення побутових стічних вод, головним чином для невеликих і середніх установок з витратою до 10 тис. М3 / добу.

Двох'ярусний відстійник є спорудження циліндричної або прямокутної форми з конічним або пірамідальним днищем. У верхній частині споруди розташовані осадові жолоби глибиною до 2 м, а нижня частина є мулової (септичній, зброджувати осад) камерою.

Осадові жолоби, по яких протікає стічна вода, виконують функції горизонтального відстійника і в них відбувається випадання осідають зважених речовин. Випав осад сповзає по похилих стінок нижньої частини жолоба в щілину шириною 0,15 м і падає в мулову камеру. Нижні межі жолоба повинні перекривати одна одну приблизно на 0,15 м, щоб спливаючі при перегнивання частинки мулу і бульбашки газу не потрапляли в осадовий жолоб.

Впуск води в осадовий жолоб і випуск з нього виконують так само, як і в горизонтальних відстійниках: у вигляді водозливних та збірних лотків на всю ширину жолоба. На початку осадової частини встановлюють вхідні напівзануреної дошку для рівномірного розподілу води по всьому перетину, а в кінці - вихідну для затримання на поверхні води спливаючих частинок.

Схема двох'ярусного відстійника

Рис. 13.1. Схема двох'ярусного відстійника:

1 - відведення перегнилого осаду; 2 - осадовий жолоб; 3 - камера ферментації; 4 - корпус відстійника; 5, 7 - подаючий і відвідний лотки; 6 '- розподільний лоток

Зброджений мул видаляють з септичній камери знизу (як у вертикальних відстійниках) через мулову трубу під гідростатичним тиском стовпа води 1,5 м, рахуючи від центру отвору мулової труби до рівня води.

Зазвичай двоярусні відстійники влаштовують з двома жолобами. Одиночні жолоби застосовують при малих діаметрах відстійників (до 5 ... 6 м).

Метантенк - спеціальне споруда, що служить для зброджування осаду при його штучному підігріві і перемішуванні. Він являє собою циліндричний або прямокутний залізобетонний резервуар з конічним днищем і герметичним перекриттям, у верхній частині якого є ковпак для збору газу, звідки він відводиться для використання (рис. 13.2). Пристрій на очисних станціях споруд для зброджування осаду дає можливість зменшити його кількість і підготувати його для подальшого використання як добрива або для утилізації.

Метантенки влаштовують з нерухомим затопленим, з нерухомим незатопленним і з рухомим (плаваючим) перекриттям. Найбільшого поширення у вітчизняній практиці отримали метантенки з нерухомими незатопленими перекриттями. Перемішування осаду виробляють насосами, що забирають мул з нижньої частини камери і подаючими його у верхню частину, гідроелеваторами або спеціальними мішалками, або здійснюють за допомогою теплової циркуляції.

Схема метантенка

Рис. 13.2. Схема метантенка:

1 - корпус; 2, 11 - подача свіжого і відведення збродженого осаду; 3 - нагрівальні елементи; 4 - центральна труба з мішалкою всередині для циркуляції осаду; 5 - електродвигун мішалки; 6 - газовий ковпак; 7 - рівень осаду; 8 - перелив стічної води під осадом; 9 - обігрівальна піч; 10 - насос для циркуляції теплоносія; 12 - відбивний диск

На сучасних очисних станціях в метантенк на зброджування надходить не тільки осад з первинних відстійників, а й надлишковий активний мул.

Осад в метантенке підігрівають різними способами: безпосереднім впусканням в метантенки гострої пари, розподілом його за допомогою ежектірующее пристроїв; подачею пара у всмоктувальну трубу насоса, що перекачує сирої осад в метантенки; подачею гарячої (до 60 ° С) води по теплообмінникам, покладеним всередині метантенка, а також комбінованими способами.

Сбраживание осаду в метантенках здійснюється в мезофільному (при 33 ° С) або термофильном (53 ° С) режимі, що визначається способом подальшої обробки осаду. Для нормальної роботи метантенків осад у них повинен надходити рівномірно і при зброджуванні підігріватися до заданої температури. Кількість осаду, що подається щодоби в метантенки, має становити при мезофільному режимі 7 ... 10% обсягу метантенка, при термофильном режимі - 14 ... 19% залежно від вологості зброджуваного осаду, тобто тривалість зброджування в мезофільних умовах 10 ... 14 сут, в термофільних - 5 ... 7 діб. Величина максимально можливого зброджування для різного за хімічним складом осаду в середньому становить для осаду первинних відстійників до 53%, для активного мулу - до 44%.

При зброджуванні осаду в метантенках утворюється метансодержащій газ, вагова кількість якого складає приблизно 1 г на 1 г розклалася органічної речовини, теплотворна здатність - 5000 ккал / м3.

До складу газу входять: метан (до 70%), вуглекислий газ, азот, водень, оксид вуглецю. Одержуваний газ після відповідної обробки може використовуватися для підігріву метантенків. Термофільне зброджування вимагає більшої витрати теплоти, а утворений осад погано віддає воду і вимагає більш ретельної підготовки до зневоднення, ніж осад, отриманий в мезофільних умовах. З іншого боку, при термофильном зброджуванні відбувається знезараження осаду.

Зброджений осад має високу вологість (95 ... 98%), що вкрай ускладнює застосування його навіть в сільському господарстві для добрива і вимагає подальшого зневоднення. Найбільш простий спосіб зневоднення - підсушування осаду на мулових майданчиках, де його вологість може бути зменшена з 95 до 80 ... 75%.

Основними шляхами інтенсифікації технології анаеробного зброджування є оптимізація вихідної вологості осаду і навантаження на метантенки; конструктивне розділення двох властивих процесу фаз: кислого і метанового бродіння - на дві і більше ступеня; підвищення температури зброджування і поліпшення умов перемішування вмісту метантенков.

При фазовому поділі анаеробного зброджування на дві і більше щаблів загальна тривалість процесу може бути скорочена до 3 ... 4 сут. В цілому анаеробне зброджування доцільно застосовувати для великих очисних станцій.

Аеробні стабілізатори осаду значно простіше і безпечніше метантенков з анаеробними процесами як конструктивно, так і в експлуатації. Аеробна стабілізація здійснюється в резервуарах типу аеротенків при тривалій аерації осаду повітрям. При аеробного стабілізації осад набуває хорошу водоотдачу. Стабілізації піддається, як правило, активний мул або суміш активного мулу з осадом первинних відстійників. Процес при температурі близько 20 ° С триває від 2 до 15 діб. в залежності від виду осаду. При зміні температури на 10 ° С аналогічно іншим біологічним процесам тривалість стабілізації змінюється в 2 ... 2,5 рази.

Тривалість процесу залежить від складу осаду, температури, інтенсивності аерації та необхідного ступеня розпаду органічної речовини для отримання максимальної зольності і поліпшення водовіддачі. Розпад органічної речовини коливається в широких межах залежно від властивостей осаду - від 5 до 50%.

Витрата повітря, що подається в аеробні стабілізатори системою пневматичної аерації, приймається 1 ... 2 м3 / год на 1 м3 обсягу стабілізатора. Інтенсивність аерації - не нижче 6 м3 / (м2 / год) для підтримки осаду в підвішеному стані.

Обсяг V аеробного стабілізатора для активного мулу визначається зі співвідношення

V = Gt / C,

де G - добова кількість сухої речовини осаду, що подається в стабілізатор, т / добу; t - необхідна тривалість зброджування, діб; С - концентрація сухої речовини, підтримувана в споруді, т / м3.

Найбільш простий і розповсюджений спосіб зневоднення сирого і збродженого осаду - сушка його на мулових майданчиках. Вони являють собою сплановані карти, обладнані дренажем ділянки землі (рис. 13.3). На мулових майданчиках здійснюються ущільнення осаду і видалення рідини з поверхні, фільтрація її через шар осаду, видалення за допомогою дренажу, випаровування з поверхні осаду. Застосовуються різні типи мулових майданчиків: на природній основі з дренажем або без дренажу, на штучному асфальтобетонному підставі з дренажем, каскадні з відстоюванням і видаленням води з поверхні.

Мулові майданчики

Рис. 13.3. Мулові майданчики:

1 - ілоразводящій лоток; 2 - шибер; 3 - зливний лоток; 4 - дренажні труби; 5 - дерев'яний щит під зливним лотком; 6 - з'їзд на карту; 7 - дорога; 8 - кювет огороджувальної канави; 9 - збірна дренажна груба; К-1 - К-5 - колодязі

Сирий осад з відстійників або зброджений осад з метантенків, двоярусних відстійників або інших споруд, має вологість від 90% (з двох'ярусних відстійників) до 99,5% (незброджений активний мул), періодично наливається невеликим шаром на ці ділянки і підсушується до вологості 75. ..80%. Фільтрація йде інтенсивно перші 3 ... 4 сут, вологість осаду при цьому зменшується до 91 ... 87%. Навантаження на мулові майданчики залежно від кліматичних умов, виду осаду, методу його попередньої підготовки і типу мулових майданчиків становить 0,8 ... 2,5 м3 / (м2 • рік).

На малих очисних станціях для зручності експлуатації ширину окремих карт приймають не більше 10 м. Па середніх і великих станціях ширина карт може бути збільшена до 35 ... 40 м. Карти відокремлюють один від одного огороджувальними валиками. Розміри карт на середніх і великих станціях доцільно призначати з урахуванням розміщення мулу, що випускається за один раз, при товщині шару влітку 0,25 ... 0,3 і взимку 0,5 м.

Іл до майданчиків підводиться по трубах, що укладається здебільшого в тілі розділового валика з ухилом 0,01 ... 0,03 і постачають випусками. Мулові майданчики необхідно своєчасно звільняти від підсушеного осаду для використання в якості добрива.

Тривалість процесу, несприятливі для природної сушки атмосферні умови, перевантаження за кількістю надходить осаду і відсутність достатнього рівня експлуатації у зв'язку з недосконалістю або відсутністю прибиральних механізмів часто визначають незадовільну роботу мулових майданчиків, незалежно від їх конструкції, що призводить до розвитку методів механічного зневоднення.

Для механічного зневоднення осаду можуть бути застосовані центрифугування, фільтр-пресування і вакуум-фільтрування.

При центрифугування і (або) фільтр-пресуванні можливе руйнування міцнісних зв'язків вологи, що знаходиться в осаді, це підтверджується практикою для зневоднення осаду міських стічних вод на фільтр-пресах і центрифугах, де відфільтрований осад має більш низьку вологість в порівнянні з його вологістю після вакуум- фільтрування. Процес видалення води з осаду центрифугуванням заснований на дії відцентрової сили. Він завершується протягом декількох хвилин.

Для зневоднення осаду великого поширення набули осаджувальні горизонтальні центрифуги безперервної дії з шнекової вивантаженням кеку (продукту низької вологості). Роботу центрифуги характеризують її продуктивність, ефективність затримання сухої речовини осаду і вологість одержуваного кеку. Ефективність затримання сухої речовини в залежності від виду осаду варіюється від 10 до 65%, вологість кеку - від 60 до 85%. Для підвищення ефективності центрифугування використовують катіонні флокулянти, які дозволяють підвищити ефективність затримання сухої речовини до 90 ... 95%, а в деяких випадках до 99%, тоді як мінеральні коагулянти підвищують цей показник до 70 ... 80%. Враховуючи велику кількість сухої речовини, що залишається в Фугат (отделяемая волога), при використанні центрифуг доводиться передбачати додаткову обробку фугата, крім випадків ефективного застосування флокулянтів.

При застосуванні для зневоднення осаду фільтр-пресів отримують осад вологістю 50 ... 70%. Рамні і камерні фільтр-преси є установками періодичної дії, стрічкові горизонтальні, вертикальні, барабанні фільтр-преси - безперервної дії. Продуктивність фільтр-пресів: для зброджених опадів з первинних відстійників - від 7 до 17 кг / (м2 - год), для активного мулу - від 2 до 7 кг / (м2 • год).

Перед механічним зневодненням осаду для зниження його питомого опору необхідно застосовувати реагентної обробку, наприклад хлорне залізо (FeCl3) і вапно (СаО). Метод обробки осаду флокулянтами простий і безпечний в експлуатації, не вносить сторонніх додаткових компонентів, а в порівнянні з хлорним залізом значно менші дози флокулянтів знижують питомий опір осаду до величин, що дозволяють обробляти його на вакуум-фільтрах і фільтр-пресах, і при тому не вимагають застосування вапна.

Періодично потрібно регенерація фільтрувальної тканини 10% -ним розчином ингибированной соляної кислоти.

Вакуум-фільтр являє собою горизонтально розташований барабан, обтягнутий фільтруючої металевій або пластмасовій сіткою або тканиною. Приблизно на 1/3 діаметра він занурений у корито, до якого надходить підлягає зневоднення осад.

Внутрішніми поздовжніми перегородками, розташованими радіально, барабан розділений на декілька секторів - самостійних камер. При обертанні барабана камери входять почергово в зіткнення з трубами від вакуум-насоса або компресора, приєднаними до нерухомого диску, що знаходиться в однієї з торцевих стінок барабана. У камерах, занурених у корито з осадом, останній внаслідок вакууму присмоктується до поверхні барабана і налипає на неї шаром 10 ... 30 мм. У цих же камерах (при виході їх з корита) також під дією вакууму відбувається відділення води від твердої речовини, тобто власне процес зневоднення осаду. Далі камери з'єднуються з компресором, який віддувався зневоднений налиплий осад.

Зневоднений осад, знятий з поверхні барабана спеціальним ножем, надходить на конвеєр, звідки його направляють на подальшу сушку або до місця використання (рис. 13.4). Профільтрувати вода (фільтрат) перекачується відцентровим насосом на біологічну очистку. Швидкість обертання барабана дорівнює в середньому 4 об / хв.

Схема установки механічного зневоднення осаду

Рис. 13.4. Схема установки механічного зневоднення осаду:

1 - метантенк; 2 - мірний резервуар; 3 - повисітельний насос; 4,5 - подача води і стисненого повітря; 6 - резервуар для промивання осаду; 7 - ущільнювач; 8 - збірка ущільненого осаду; 9 - ємність для коагулирования осаду; 10 - вакуум-фільтр; 11 - конвеєр; 12 - передача осаду в відділення термічного сушіння

Продуктивність вакуум-фільтра залежить від складу осаду, вологості, способу коагуляції, фільтруючого матеріалу та ін. Добре фільтрується зброджений осад з первинних відстійників. Зниження вологості до 93,2% підвищує продуктивність фільтра до 32,5 ... 35 кг / м2, підвищення вологості до 96% знижує його продуктивність до 15 ... 17,5 кг / м2.

Величина необхідного вакууму при зневодненні осаду з первинних відстійників дорівнює 53 ... 67 кПа, при зневодненні активного мулу 33 ... 47 кПа. Кількість відсмоктаного повітря становить 0,5 ... 0,6 м3 / хв на 1 м2 поверхні фільтра. Витрата стисненого повітря з тиском 40 ... 50 кПа дорівнює 0,1 м3 на 1 м2 поверхні фільтра. Залежно від якості осаду і наявності в ньому активного мулу продуктивність вакуум-фільтра коливається в межах 15 ... 40 кг / м2 • год по сухій речовині при вакуумі 40 ... 67 кПа. Зневоднений осад має вологість 70 ... 80%. Для знищення яєць гельмінтів його підігрівають до 60 ° С або піддають термічній сушці.

Термічна сушка дозволяє отримати незагнівающій продукт при вологості всього тільки 20 ... 25%, що значно полегшує умови його перевезення та зберігання. Зневоднений цим способом осад можна в розфасованому вигляді доставляти до місця його використання.

Для термічної обробки осаду застосовують сушарки млини, обертаються сушарки барабанного твань, шахтні або вальцьові сушарки і сушку з наступним спалюванням в печах.

Осад сушиться проходять через сушилку топковим газами, отриманими шляхом спалювання в спеціальній котельній камері газом з метантенків. Температура надходять топкових газів близько 800 ° С, що виходять - 246 ° С.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >