Обработка и утилизация осадков сточных вод со станций БОС.

В процессе биохимической очистки в первичных и вторичных отстойниках образуются большие массы осадков, которые необходимо утилизировать или обрабатывать с целью уменьшения загрязнения биосферы. Эти операции весьма затруднены, поскольку 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 бензольного вещества (в % от массы сухого вещества); элементным составом; кажущейся вязкостью и текучестью; гранулометрическим составом.

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 кратковременной термической обработкой Уплотнение активного ила. Уплотнение осадков связано с удалением свободной влаги

Для уплотнения используют гравитационный, флотационный, центробежный и вибрационный методы.

Гравитационный метод уплотнения является наиболее распространенным и применяется для уплотнения избыточного активного ила и сброженных осадков. Гравитационное уплотнение не эффективно: наблюдается высокая концентрация взвешенных веществ. Флотационный метод уплотнения осадков основан на прилипании частиц активного ила к пузырькам воздуха и всплыва на поверхность

Стабилизация осадков. Этот процесс проводят для разрушения биологически разлагаемой части органического вещества на СО₂, метан и воду. Стабилизацию ведут при помощи микроорганизмов в анаэробных и аэробных условиях. В анаэробных условиях проводится сбраживание в септиках, двухъярусных отстойниках, осветлителях-перегнивателях и метантенках. Септики и отстойники используют на установках небольшой производительности. Наиболее широкое распространение получили метантенки.

Кондиционирование осадков. Этот процесс предварительной подготовки осадков перед обезвоживанием или утилизацией проводят для снижения удельного сопротивления и улучшения водоотдающих свойств осадков вследствие изменения их структуры и форм связи воды. От условий кондиционирования зависит производительность аппаратов обезвоживания, чистота отделяемой воды и влажность обезвоженных осадков. Кондиционирование проводят реагентными и безреагентными способами.

При реагентной обработке осадка происходит коагуляция – процесс агрегации тонкодисперсных и коллоидных частиц. Образование при этом крупных хлопьев с разрывом сольвентных оболочек и изменением форм связи воды способствует изменению структуры осадка и улучшению его водоотдающих свойств. К безреагентным методам обработки относятся тепловая обработка, замораживание с последующим отстаиванием, жидкофазное окисление, электрокоагуляция и радиационное облучение. Тепловая обработка. Один из способов – нагревание осадка в автоклавах до 170-200 °С в течение 1 ч. За это время разрушается коллоидная структура осадка, часть его переходит в раствор, а остальная часть хорошо уплотняется и фильтруется. Метод замораживания и оттаивания Сущность его заключается в том, что при замораживании часть связанной влаги переходит в свободную, происходит коагуляция твердых частиц осадка и снижается удельное сопротивление осадка Жидкофазное окисление. Сущность метода заключается в. окислении органической части осадка кислородом воздуха при высокой температуре и высоком давлении В приемном резервуаре смесь сырого осадка и активного ила нагревают до 45-50°С. Затем осадок через теплообменник поступает в реактор. Из реактора смесь продуктов окисления, воздуха и золы направляют через теплообменник, где она отдает тепло, в сепаратор, из которого осадок через теплообменник возвращается в приемный резервуар, а затем поступает на уплотнение и обезвоживание.

Обезвоживание осадков. Осадки обезвоживают на иловых площадках и механическим способом. Иловые площадки – это участки земли (корты), со всех сторон окруженные земляными валами. Иловые площадки-уплотнители сооружают глубиной до 2 м с водонепроницаемыми стенами и дном. Принцип действия их основан на расслоении осадка при отстаивании. При этом жидкость периодически отводят с разных глубин над слоем осадка, а осадок удаляют специальными машинами. Механическое обезвоживание осадков проводят на вакуум-фильтрах (барабанных, дисковых, ленточных), листовых фильтрах, фильтр-прессах, центрифугах и виброфильтрах. На вакуум-фильтрах из осадков может быть удалено в среднем 80%, на дисковых – 90%. а на фильтр-прессах – 98% общего количества механически связанной воды. Обезвоживающие установки с центрифугами. Для обезвоживания используют в основном шнековые центрифуги, производительность которых при обработке осадков из первичных отстойников составляет 8-30 м³/ч, а сброженных осадков 12-40 м³/ч. Влажность обезвоженного осадка зависит от зольности активного ила Термические методы обработки осадков. Сушку осадков производят в случае их подготовки к рекуперации.

Сжигание. Сжигание осадков производят в тех случаях, когда их утилизация невозможна или нецелесообразна, а также если отсутствуют условия для их складирования. При сжигании объем осадков уменьшается в 80-100 раз.

Барабанные печи представляют собой вращающийся наклонный барабан с выносной топкой, где сжигают жидкое или газообразное топливо. Обезвоженный осадок загружают с противоположного от топки конца барабана и сжигают в зоне горения. Циклонные и распылительные печи применяют для сжигания в распыленном состоянии жидких или мелкодисперсных твердых осадков. Эти печи пока не получили широкого распространения.

Недостатки печей: 1) м ногоподовых – низкие удельные тепловые нагрузки, наличие вращающихся элементов в зоне высоких температур, высокие капитальные и эксплуатационные затраты; 2) барабанных – низкая удельная тепловая и массовая нагрузки топочного объема, разрушение футеровки в процессе работы, высокие капитальные и эксплуатационные затраты; 3) распылительных – низкая производительность, сложность в эксплуатации, высокие капитальные затраты;