Утилизация иловых осадков

Переработанные иловые осадки, — перспективное направление в улучшении плодородия почвы

Интенсивный рост промышленности и увеличение выброса отходов захватывает все больше жизненного пространства, нанося колоссальный вред здоровью людей.

В неблагоприятных экологических условиях снижаются защитные свойства организма, страдает иммунная система человека, растет число заболеваний.

Человечество вплотную подошло к необходимости принимать экстренные меры для восстановления естественного баланса в биосфере при помощи внедрения современных технологий, дающих возможность полной утилизации разных видов отходов и восстановлению исходных свойств экосистем планеты.

Экологические проблемы, вызванные иловыми осадками

Одним из главных источников загрязнения земельных и водных объектов выступают подземные канализационные системы.

Отходы, образующиеся в виде илового осадка после очистки остатков сточных вод (ОСВ), являются большой проблемой городов, затрагивающей технический и социально-экологический аспекты.

Технический аспект – это отсутствующие до последнего времени надежные технологии, которые позволили бы полностью обезвредить отходы и переработать их в полезные для человека продукты.

Социально-экологический аспект заключается в катастрофическом расширении площадей под хранение иловых осадков, в заражении почвы, наземных и подземных вод бактериями, в распространении газов в воздухе.
Все это оказывает неблагоприятное воздействие на здоровье людей и животных, способствует возникновению эпидемий, генетических изменений в организме. Ежегодно скопление ОСВ в мире становится больше на 3,5 млрд тонн.

Долгое время ученые не могли разработать надежные технологии, которые могли бы привести эти миллиарды тонн к безопасным нормам как по санитарии, так и по содержанию тяжелых металлов, что дало бы возможность широко использовать их в сельском хозяйстве.

На выходе получается продукт без зловонного запаха с улучшенными гуммирующими свойствами.

Во что можно превратить иловые осадки

Переработка иловых осадков не просто возможность произвести ценный органоминеральный продукт из бросового сырья, но и насущная необходимость спасения Земли от экологической катастрофы. Из иловых осадков можно получить сырьевой ресурс для производства:

• Органоминеральных удобрений для улучшения плодородности почвы и увеличения урожайности с/х культур.
• Кормовой биомассы для перерабатывающих предприятий по выращиванию птиц, животных, рыб, моллюсков.
• Техногенного продукта для строительных, коммунальных, производственных предприятий, решения мировой проблемы превращения территорий в пустыни.
• Сырья для фармацевтической и химической промышленности.

При исследовании ОСВ в них было выявлено огромное количество микроэлементов, которые жизненно необходимы для активного роста сельскохозяйственных культур.

Недостатки старых технологий переработки иловых осадков

Главными направлениями переработки и утилизации остатков сточных вод в России являются следующие:

• захоронения непосредственно на иловых площадках;
• метод прямого сжигания;
• анаэробное сбраживание;
• компостирование;
• стабилизация известью;
• установки сжигания и т. д.

Главные недостатки практически всех этих методов – это необходимость применения дорогих реагентов, высокое энергопотребление и образование взрывчатых газов в процессе переработки.

При обработке осадков на иловых площадках в результате испарений загрязняется атмосфера, а результатом фильтрации в почву является заражение близлежащих водоемов и грунтовых вод. Газы, выделяемые ОСВ, значительно превышают допустимые концентрации (4–5 баллов по шкале органолептического показателя).

Методика прямого сжигания в псевдосжиженном кипящем слое разработана компанией «БАМАГ ГмбХ» (реализуется в Санкт-Петербурге).

Эта технология предусматривает сжигание ОСВ в факеле горячего песка, поднимающегося воздушной струей.

Вместе с газами уносится шлак вредных окислов, которые позднее проходят через многоуровневую систему очистных сооружений.

https://www.youtube.com/watch?v=gVj0-B9lgHw

Отношение к такому методу утилизации в странах Запада уже давно изменилось, и подобные заводы, массово открывшись в 80-е годы прошлого века, в 90-х свернули свою деятельность из-за негативного влияния на окружающую среду. Теперь повсеместно внедряют технологии, минимизирующие эксплуатационные затраты и позволяющие получать из ОСВ товарные продукты.

При этом старые технологии переработки, при которых ОСВ подвергались обработке высокой температурой, также уже уходят в прошлое. Тому есть несколько причин.

• Во-первых, воздействие высоких температур снижало полезность азота, фосфора и других микро- и макроэлементов, переходящих в процессе термообработки в неусвояемые и бесполезные для растений формы.
• Во-вторых, высокая температура уничтожала полезные вещества, необходимые живому грунту. Это значительно затрудняло применение ОСВ в качестве рекультивантов для улучшения качества почвы.

С целью защиты от загрязнения окружающей среды во многих странах были установлены нормы допустимого содержания тяжелых металлов в иловых осадках, подлежащих утилизации.

Несмотря на то что технологии переработки ОСВ и производства с/х удобрений постоянно совершенствуются, некоторые западные экофермы начали отказываться от применения удобрений этого типа.

Преимущества новых технологий переработки иловых осадков

Новая технология ферментно-кавитационного воздействия позволяет добиться принципиально другого течения процесса обработки осадков СВ без использования реагентов и высоких температур, получая сохраненную живую микрофлору со способностью к регенерации почв с минимальным содержанием тяжелых металлов (в пределах безопасного природно-естественного количества). Как результат – полное обезвреживание осадка и получение ценного продукта для использования в с/х.

При этом сокращается время стабилизации до 12 часов (против 20 суток), отсутствует неприятный запах, наблюдается низкая концентрация БКП полн, а применение дорогостоящих реагентов сокращается до минимума – на 95–97 %.

Ферментно-кавитационный метод дает возможность наладить масштабное производство органических удобрений, открывает качественно новые перспективы для развития сельского хозяйства и одновременно освобождает большие загрязненные территории, улучшая экологическую обстановку.

При этом образуется горючий газ (около 55 %), полукокс (около 35 %) и жидкие органические вещества (около 15 %). При таких высоких температурных показателях все они летят вместе с газом, а полукокс предварительно подвергается газификации и также превращается в газ.

Окислы металлов откладываются в камере газификации в виде очищенного шлака, используемого в качестве минерального наполнителя.

Этот метод считается чистым, поскольку пиролизу и газификации подлежат только органические составляющие иловых осадков, а выбросы в атмосферу не содержат опасных веществ, как во время прямого сжигания.

Результаты применения продуктов переработки илового осадка

Полученное путем переработки ОСВ удобрение минерализуется, а все его составляющие (азот, фосфор, калий) становятся доступными для растений. Исследования показали, что плодородие земель на таких участках значительно возросло, увеличилась устойчивость земледелия, укрепился грунт.

Новые технологии уже успешно внедряются во многих районах России с обедненными почвами – от Новосибирска до Нижнего Новгорода, – являясь эффективным средством в борьбе с опустыниванием.

Подсчитано, что высокотехнологичная переработка ОСВ дает возможность получить от города с миллионным населением 100 тонн органических удобрений в сутки.

При этом процесс переработки зачастую не требует строительства новых очистных сооружений, а происходит на базе уже действующих. Также не стоит забывать лб утилизации осадка очистных сооружений.

Освобождение десятков тысяч километров земель, улучшение экологии, получение ценных продуктов, используемых не только в сельском хозяйстве, но и в других отраслях промышленности, – таковы на сегодня результаты переработки миллиардов тонн иловых отходов.

Источник: https://greenologia.ru/othody/utilizaciya-i-pererabotka/ilovogo-osadka.html

Технологии утилизации осадков сточных вод

Сточные воды, поступающие с предприятий или домов, подлежат очистке перед сбросом в грунт или водоемы.

Обязательное условие – степень чистоты, составляющая 95-98%. В процессе обработки появляется осадок, который повторно используется или утилизируется.

Способ утилизации осадков сточных вод определяется составом и источником.

Состав осадков сточных вод

Виды осадков сточных вод:

• отложения с поверхности решёток;
• отложения с песчаными элементами;
• тяжёлые формы отходов из первичных отстойников;
• компоненты со дна, полученные путем взаимодействия с коагулирующими веществами;
• активный ил, используемый для биохимической очистки воды в аэротенках;
• пленка биологического происхождения, располагающаяся на поверхности сточных вод в биофильтрах;
• смесь из активного ила и тяжёлых составляющих стоков.

Компоненты осадков сточных вод (ОСВ):

1. 80-85% – составляющие жирового, белкового и углеводного характера.
2. 60-80% – твердые органические вещества.
3. Остаточный объём – элементы лигнина и гумуса.

В зависимости от преобладающего компонента ОСВ различаются:

• минеральные;
• органические;
• смешанные.

Осадок, который состоит из сырых отложений, остающихся на дне очистных сооружений, содержит азот, калий фосфор. Микроэлементы часто применяются в сельском хозяйстве в качестве удобрений.

Длительное нахождение подобных веществ приводит к загниванию, выделению биогазов. Также провоцируют парадоксальную реакцию, когда осадок вместо выпадения, всплывает на поверхность воды.

Поэтому чистить контейнеры требуется регулярно.

Характеристики

Осадки, получаемые при очищении стоков, обладают определенными характеристиками:

Вам будет интересно!  Утилизация куриного и перепелиного птичьего помета

Параметр	Норма
Реактивность среды в фазе активации	6-8
Температура среды	12-20 градусов
Влажность отходов, убираемых с решеток	80%
их объёмная масса	750 кг/м3
Влажность отложений из песколовок	60%
их зольность	70-90%
их объёмная масса	1500 кг/ м3
Влажность осадка из камеры-отстойника	93-95%

Наибольший объем ОСВ (90-99%) – вода. Она делится на гигроскопическую, свободную и коллоидно-связанную.

Вид воды	Гигроскопическая	Свободная	Коллоидно-связанная
Способ очистки	Для утилизации применяют способ сжигания.	Фильтрация и отжим помогает отделить воду от тяжелых компонентов.	Термическая обработка, флокуляция, коагуляция переводят коллоидно-связанную воду в свободную форму.

Обработка и стабилизация осадочных отложений

Обработка включает несколько этапов:

• сгущение с удалением 60% влаги, уменьшением общего объема на 50%;
• уплотнение;
• стабилизация;
• кондиционирование.

Обработка преследует цель – удалить жидкость и получить шлам. Последний представлен мелкодисперсными частицами, переработанными загрязнителями.

https://www.youtube.com/watch?v=YR5QNWuD3_4

Чтобы провести уплотнение используют следующие технологические подходы:

• вибрация;
• гравитация;
• флотация;
• фильтрование;
• комбинация нескольких методов.

Наиболее распространенным и простым способом уплотнения считается гравитационная методика. Предназначена для сжатия активного ила и осадков.

Применяют отстойники вертикальной и радиальной ориентации. Продолжительность – от 5 до 24 часов.

При необходимости ускорить процедуру используют:

• коагуляцию с хлорным железом;
• нагрев до 90 градусов;
• перемешивание с другими осадками.

Метод флотации основан на способности пузырьков воздуха поднимать на поверхность воды фрагменты осадка. Управление скоростью осуществляется путем изменения потока подачи воздуха.

После обработки начинается фаза стабилизации. Необходима для разделения сложных органических соединений на воду, метан и диоксид углерода. Проводят в анаэробных и аэробных условиях.

Если используют аэробную стабилизацию, то степень распада невысокая, но ОСВ характеризуется стабильностью.

Вам будет интересно!  Способы утилизации пищевых отходов

Сегодня существует несколько методик утилизации – депонирование, сжигание, пиролиз, использование в виде удобрений.

Каждый вариант обладает преимуществами и недостатками. Но все выполняют важную задачу – перерабатывают осадки. Некоторые способны давать сырье для вторичного использования.

С экологической точки зрения перспективными считаются подходы утилизации, позволяющие повторно применять полученные вещества.

Депонирование на иловых площадках

На иловых площадках сегодня утилизируется до 90% всех осадков. Недостаток методики – испарения, загрязняющие атмосферный воздух.

Выделяющийся биогаз, превышает допустимые границы, ухудшает качество воздуха. Поэтому дополнительно требуется кондиционирование осадков, полученных из сточных вод.

При попадании в грунт – зашлаковывают грунтовые воды и водоемы.

Утилизация в качестве удобрений

По классу опасности относятся к 4 группе, как наименее опасные. Поэтому их разрешается утилизировать в качестве удобрений сельскохозяйственных угодий.

Исключение – осадки, содержащие тяжелые металлы, токсичные вещества. Для контроля загрязнения создаются нормативные документы, в которых установлены допустимые границы концентрации опасных компонентов.

В странах Западной Европы фермы, специализирующиеся на выращивании экологически чистых растений, отказались от применения подобных удобрений на своих землях.

Сжигание осадков сточных вод

Метод утилизации путем сжигания осадков сточных вод реализуется следующим образом:

• активация факела из горячего песка;
• расположение над потоком воздуха;
• проведение жидкости с осадками через факел;
• сжигание с образованием газа;
• очищение газа.

Начало строительства заводов по утилизации, работающих по программе сжигания, датируется 1980 годом в США, Японии, странах Европы. Отрицательное влияние на окружающую среду приостановило дальнейшее использования данной методики уже в 1990 году.

Вам будет интересно!  Утилизация одежды и другого текстиля в H&M

В Европейских странах пользуется популярностью технологии утилизации осадков с получением сырья для вторичного использования. Также подобные способы сокращают эксплуатационные затраты.

Пиролиз

Пиролиз считается самым прогрессивным методом утилизации. В основе пиролиза – разложение органических компонентов под влиянием высоких температур (700 градусов) без участия кислорода (анаэробный способ).

Преимущество перед прямым сжиганием – исключение вредных веществ, попадающих в атмосферу вместе с газом. Причина данного явления заключается в технологии утилизации, ведь с помощью пиролиза обрабатываются исключительно органические компоненты.

Результат термического разложения:

• 55% горючего газа;
• 35% полукокса;
• 15% жидких органических элементов.

Органика улетает вместе с газом, полукокс подвергается дальнейшей обработке (газификация) с получением горючего газа. После газификации оксиды металлов остаются в форме очищенного шлака, доступного дальнейшему использованию.

Использование шлака

Полученный в результате утилизации шлак, успешно применяют в строительстве и ремонте дорог. Предложено несколько способов вторичного применения:

1. Если смешать шлак с цементом, подвергнуть вибропрессовке, то на выходе получается тротуарная плитка. Толщина каждой пластины составляет 10 см. Конфигурация и цвет вариабельны, меняются в зависимости от желания покупателя.
2. Также с помощью шлака заполняют отвалы, ремонтируют поврежденные участки дорожного полотна.

Утилизация сегодня выходит на новый уровень, когда стремятся найти способ максимально полной переработки ОСВ. Применения вторичного сырья – показатель здоровой страны, желающей сохранить экологию для себя и будущих поколений.

Источник: https://bezotxodov.ru/stochnye-vody/utilizacija-osadkov-stochnyh-vod

Утилизация и переработка ила (осадка очистных сооружений)

Ни для кого не секрет, что на сегодняшний день почти треть населения Земли испытывает нехватку такого жизненно важного ресурса, как вода. Бережливое рациональное водопользование, включающее в себя и эффективные технологии водоочистки, – настоятельная необходимость.

Однако, выполненные согласно современным технологиям очистные сооружения, возвращая в природу чистую воду, генерируют отходы, самыми неприятными из которых являются активные илы, отработанные или избыточные, вместе образующие т.н. ОСВ – осадки сточных вод.

https://www.youtube.com/watch?v=-rRSxoeyN3M

На каждый килограмм суммарных органических загрязнителей в аэротенке, где происходит отстаивание стоков, образуется 350 грамм активного ила.

Поддержание баланса активного ила – один из важнейших факторов работы очистных сооружений, потому что как недостаток, так и избыток его негативно влияют на процесс водоочистки.

Таким образом, образующийся избыточный ил все время приходится отводить из аэротенков, депонируя в картах хранения.

Он генерируется в значительных количествах, измеряемых миллионами тонн в год, и относится к отходам IV класса опасности.

Не обладая ярко выраженной патогенностью, в отличие от ила первичных отстойников, он, тем не менее, может содержать болезнетворные микроорганизмы и яйца гельминтов.

Сухой остаток активного ила на 70—90% состоит из органических веществ и на 10—30% из неорганических веществ. органического углерода – более 60%. Все это делает активный ил достаточно ценным вторичным ресурсом. Утилизация иловых осадков возможна различными способами, от выбора которого зависит рентабельность производства.

Утилизация ила очистных сооружений: преимущества и недостатки существующих методов

Существует несколько способов утилизации избыточного активного ила (ИАИ):

• депонирование на иловых картах
• биологическая переработка илов очистных сооружений анаэробными микроорганизмами в метантенках
• термические методы (технологическое сжигание или пиролиз илов)

Общепризнано, что депонирование активного ила уже не является опцией, заслуживающей внимания, так как иловые карты очистных, особенно крупных городов, переполнены.

Попытки перемешивать ил с опилками с последующим получением (через нескольких лет хранения) на картах некоего «продукта» (документально весьма выгодно, когда отход превращается в продукт с непонятными свойствами) тоже не отвечает современным экологическим тенденциям. Сельское хозяйство такой компост использовать не может, в отличие от удобрений, изготовленных из активного ила после обезвоживания, очистки и осушки.

Наиболее перспективными в отношении переработки ИАИ представляются термические методы.

В силу высокого содержания летучих твердых веществ (VS) и коллоидных веществ, образующихся в ходе ферментации, избыточный активный ил с трудом поддается механическим типам обезвоживания.

Для облегчения этого процесса его смешивают с первичным илом, но это привносит патогенные характеристики в смесь.

Кроме того, если в Европе существует успешная практика использования компостов на основе иловых осадков очистных сооружений в сельском хозяйстве, то в России, согласно законодательству, в аграрном секторе такие компосты использовать нельзя – в силу недостаточной очистки на локальных очистных сооружениях и накопления в иловых осадках тяжелых металлов и других неорганических загрязнителей. Ресурс депонирования иловых осадков на картах полигонов в значительной степени в России исчерпан. Таким образом, на первый план логически выходят методы утилизации, кардинально сокращающие первоначальные объемы иловых осадков и среди них, конечно, термические, которые подразделяются на две большие группы — инсинерацию и термическую деструкцию (осушку методом пиролиза).

Интересно, что химический состав активных илов, участвующих в процессе очистки стоков с разным составом, достаточно сходен между собой.

Это облегчает поиск универсальных решений, какими традиционно являются термические технологии.

Инсинерация илов очистных сооружений применяется достаточно давно. В Санкт-Петербурге действуют три завода по сжиганию иловых осадков очистных сооружений, первый из которых, на острове Белый был запущен еще в 1997 г.

Илы, содержащие большой процент органического углерода в сухом остатке, легко поддаются инсинерации со значительным уменьшением первоначального объема.

Однако, в силу способности удерживать влагу, после механического обезвоживания ил сохраняет 2/3 воды и тем затрудняет инсинерацию.

https://www.youtube.com/watch?v=YUmM87DaHJU

Традиционно иловые осадки сжигают в печах с псевдокипящим слоем, которые хотя и являются эффективным экологическим оборудованием, достаточно капризны к условиям ведения процесса и требуют дорогостоящих запасных частей и расходных материалов (песка). Кроме того, в силу высокого содержания в илах солей тяжелых металлов, образования при горении смол, а также в силу общего недостатка технологии – образования диоксинов – инсинерация ила не может рассматриваться как оптимальное решение, так как требует мощного и дорогостоящего узла газоочистки. Поиски альтернативных решений в области термических технологий ведут в сторону термической деструкции или сушки осадков.

Технологии пиролиза также давно известны и применяются в разных сферах промышленности. Суть их заключается в нагреве исходного сырья в бескислородной атмосфере, препятствующей горению.

Подводный камень технологии, успешно обойденный немногими производителями – в объемах перерабатываемого сырья.

Если изготовить пиролизное оборудование утилизации иловых осадков периодического типа (тигельную вертикальную печь) с парой рабочих циклов в сутки относительно легко, установка непрерывного пиролиза, удовлетворяющая потребностям промышленного производства, является достаточно технологически емким оборудованием.

Компания IPEC предлагает наиболее эффективный и экологически безопасный способ утилизации ИАИ — сушка иловых осадков в установке пиролиза непрерывного действия УТД-2 с дополнительным ректором.

Данный процесс не сопровождается образованием пиролизного топлива.

Его продуктом является карбонизированный гидрофобный сухой остаток V класса опасности (не опасный), что подтверждается результатами ряда испытаний, проведенных на производственной площадки компании.

Установка УТД-2 имеет блочно-модульную конструкцию и состоит из двух реакторных аппаратов, в одном из которых осуществляется подготовительная сушка илов, а в другом – карбонизация. Возможно проведение процесса в одном реакторном модуле, разделенном на зону осушки и зону карбонизации.

Основные этапы технологического процесса переработки активного ила

1. Перемещение исходного сырья (активного избыточного ила) по реактору осуществляется системой герметизированных шнеков.

2. Отходы поступают из шламонакопителя по системе шнеков в реактор, где высушиваются теплом горелок топки, пламя которых не соприкасается с перерабатываемыми материалами.

3. При продвижении отходов по камере реактора происходит их осушка и расщепление длинных молекул углеводородных соединений на более короткие.

4. Пиролизный газ и пары отводятся из камеры реактора через конденсатор и сепаратор, где происходит отделение и конденсация жидкой фракции.
5. Сухой остаток продвигается далее по камере реактора и после выхода из реактора также герметичным шнеком направляется в золоприемник.

Преимущества осушки ила на пиролизной установке УТД-2

• Значительное уменьшение объемов исходного отхода и полное необратимое обезвоживание (продукт имеет гидрофобные свойства). Это важно, так как необработанные термически обезвоженные иловые осадки при депонировании на картах полигонов имеют свойство впитывать атмосферную воду и стойко ее удерживать, увеличивая свой объем.
• Полностью обеззараживает ил сушка, удаляя патогенные микроорганизмы.
• Осушка в пиролизной установке без прямого контакта отхода с пламенем не генерирует опасных выбросов, свойственных инсинерации, таких как диоксины.
• Благодаря гибко настраиваемому автоматическому режиму работы установки можно регулировать необходимую степень осушки в зависимости от требуемых свойств получаемого продукта.

Установки термической деструкции (УТД) производства IPEC имеют высокую степень заводской готовности. Монтаж на объекте включает в себя только подготовку площадки и подведение инженерных сетей.

Санитарно-защитная зона Установки мала, так как ее выбросы – продукты горения природного газа или дизельного топлива, используемых для разогрева отходов. Они не зависят от состава сырья, подаваемого на переработку.

Установка утилизации ила УТД-2 отличается низким энергопотреблением, суммарно 35 кВт. Для ее обслуживания в автоматическом режиме достаточно смены из двух операторов с невысокой степенью квалификации.

https://www.youtube.com/watch?v=vx056Uqoz2o

Ознакомиться с модельным рядом и заказать оборудование можно в Каталоге пиролизных установок УТД.

Специалисты компании IPEC ответят на все вопросы, касающиеся утилизации иловых осадков очистных сооружений, и помогут подобрать оптимальное технологическое решение, адаптированное под нужды объекта.

Авторы: К.В. Ладыгин, С.И. Стомпель.Статья «Проблема очистных сооружений – избыточные иловые осадки» опубликована в журнале «ЭКОИНЖ» выпуск № 19, 2019 г.

При использовании материала/любой его части ссылка на авторство и сайт (www.i-pec.ru) обязательна

Источник: https://i-pec.ru/utilizaciya-i-pererabotka-ila-osadka-ochistnyx-sooruzhenij

Существующие методы очистки осадка сточных вод

Добавить в закладкиВерсия для печати

Очистка бытовых, городских и промышленных сточных вод – проблема, решение которой ищут во всех странах. Рассмотрим подробнее, какие методы применяются сегодня для уплотнения, сушки, обеззараживания, обезвоживания и утилизации осадков сточных вод

Переработка осадков

При применении очистки промышленных и хозяйственно-бытовых ОСВ (осадков сточных вод) из воды изымается большое количество примесей, которые накапливаются и становятся проблемой. Возникает необходимость их безопасной утилизации.

Основные способы переработки и утилизации ОСВ в России:

• захоронения на иловых картах;
• анаэробное сбраживание;
• сжигание;
• компостирование;
• известковая стабилизация массы осадков и др.

Проблема очистки ОСВ более чем актуальна. Её решением занимаются в странах всего мира. Далее предлагается краткий обзор основных методов обработки ОСВ.

Уплотнение

При очистке стоковых вод образуется ОСВ двух видов: осадковые массы первичных отстойников, содержащие 93-95% влаги, избыточная масса активного ила.

Ил содержит значительное количество (97-99.5%) связанной жидкости, трудноудаляемой из-за его специфичной структуры.

Перед отправкой осадков на обезвоживание активный ил проходит предварительное уплотнение.

Это – первая стадия переработки массы ОСВ. Уплотнением достигается:

• значительное уменьшение объёма илового осадка;
• увеличение производительности оборудования механического обезвоживания;
• уменьшение времени обработки на следующих этапах и общего объёма работ;
• снижение затрат на транспортировку;
• уменьшение объёма накоплений шлама.

Уменьшение количества воды производят способами обезвоживания.

Гравитационный способ

Этим способом уплотняются активный ил, биоплёнка, снятая во вторичных отстойниках, сброженные осадки, удаляемые из метатенков.

Процесс уплотнения массы осадков длится (в зависимости от их вида) от 9 до 30 часов. Влажность осадков после уплотнения уменьшается до 95-95.

5%.

Гравитационное уплотнение ОСВ производится в отстойниках, оборудованных скребковыми устройствами. Отстойники бывают вертикальные и радиальные.

Перед стержнями движущейся решётки образуется зона сдавливания (происходит концентрация осадка), позади – зона разряжения (с вертикальными каналами в массе осадков, через которые поднимается выделяющаяся вода). Радиальные уплотнители оборудуются илососами/скребковыми устройствами.

Способ термогравитационного уплотнения

Метод основан на нагреве осадка паром с температурой до 90 градусов и последующим (0.5 – 1 час) отстаиванием.

Термогравитационное уплотнение илового осадка в 25 раз эффективнее уплотнения осадка гравитационным способом. Эффект базируется на расщеплении нагреваемой гидратной оболочки, удерживающей частицы ила.

Освобождённые частички собираются в гранулы. Они крупнее и тяжелее, поэтому оседают быстрее, лучше уплотняются.

Флотационный способ

Для уплотнения илового осадка используется напорная флотация, производящаяся в прямоугольных или круглых флотаторах, оборудованных устройствами, насыщающими иловую смесь воздухом, и скребками, которыми удаляются донный и сфлотированный осадки. Насыщение осадка воздушными пузырьками производится различными способами: вакуумным, напорным, безнапорным, биологическим, химическим путём, электрофлотацией.

https://www.youtube.com/watch?v=6pWngibTT9Y

Ил насыщается воздухом, содержащимся в подаваемой под напором воде, и осадок перекачивается в распределительную камеру по трубопроводам.

Снижение давления вызывает поднятие мелких пузырьков воздуха и образование осадочной гущи в накопительной ёмкости.

Сфлотированный осадок собирается в периферийный лоток при помощи скребка, оттуда поступает на дальнейшую переработку, имея влажность 94-95%.

Методы уплотнения в центрифугах и замораживания

Центрифугирование осадковой массы с целью уплотнения заключается в применении центробежных сил.

Сила тяжести частиц шлама возрастает в сотни раз, процесс отделения их от воды ускоряется.

При замораживании до – 5 – 10 градусов Цельсия и последующем оттаивании, осадок активного ила изменяет свои свойства, поскольку в нём происходит перераспределение форм водных связей. С уменьшением связанной влаги возрастает объём свободной воды. Твёрдая фаза ила коагулируется, вследствие чего отпадает необходимость применения химреагентов при иссушении.

Стабилизация

Цель метода – сведение к минимуму химико-биологических процессов, происходящих в осадковом веществе.

Заключается он в разложении органики осадка до простейших соединений или веществ, длительно ассимилируемых окружающей средой.

Стабилизация шлама может производиться разными методами:

1. биотермическим – компостирование (используется для осадков, подсушенных естественно или обезвоженных механически);
2. биологическим (аэробное и анаэробное – метановое сбраживание) для жидких шламов;
3. термическим/термохимическим,
4. химическим (с применением реагентов),
5. биологическим.

Выбор метода определяется несколькими условиями: видом шлама, его количеством, возможностью последующего применения осадкового вещества и др.

Химический метод

Реагентная стабилизация проводится применением извести, тиазона, формальдегида, аммиака или мочевины. Этим достигается обеззараживание, повышается питательная ценность, эффективность использования осадков в земледелии.

При применении этих реагентов они оказывают действие на осадковое вещество, на почву, так как часть их остаётся в осадке после обработки. Этим останавливается реактивация патогенов в последующем.

В зависимости от температурных условий, метода обработки, состава шлама количество вносимых реагентов может быть разным.

Молотая известь смешивается со шламом в лопастном двухвальном смесителе.

Добавка извести повышает кислотность до рН 10 и выше, подавляется активность бактерий и других микроорганизмов, ОСВ утрачивают запах.

Термический метод

Заражение яйцами гельминтов – основное бактериальное загрязнение шламов. Задача обеззараживания – дегельминтизация осадков.

Наиболее распространённый и приемлемый способ дегельминтизации – нагревание биомассы до 60-65 градусов Цельсия.

Наиболее простым способом обезвреживания обезвоженных осадков является их термическое радиационное нагревание.

Производится обработка в камерах КДГМ, состоящих из пластинчатого металлического транспортёра, на который тонким слоем раскладывается осадок. Лента транспортёра, двигаясь, проходит под горелками инфракрасного излучения, нагревающего осадок до нужной температуры.

Биотермический метод

Стабилизация и обеззараживание осадков в процессе компостирования производится деятельностью аэробных микроорганизмов.

Осадки компостируются совместно с твёрдыми бытотходами, торфом, соломой, измельчённой древесной корой и др.

Благодаря этому создаётся пористая структура нужной влажности с оптимальным углеродо-азотным соотношением. Компост улучшают добавками калия и извести.

Биологический метод

Наиболее распространённым методом является биологическая стабилизация – сбраживание при помощи аэробных и анаэробных микроорганизмов.

Для шламов промышленных стоков используют в основном аэробный метод, при котором распад подверженных гниению разлагаемых биологических веществ производится длительным аэрированием в аэротенках.

https://www.youtube.com/watch?v=D1nF3gnlbC0

Старейший способ стабилизации осадкового вещества – анаэробное сбраживание.

При дефиците кислорода органические и неорганические шламовые вещества разлагаются, образуя метан и конечную неорганику.

Анаэробное сбраживание производится в септиках, двухярусных отстойниках, осветлителях-перегнивателях и метатенках. Септики и отстойники используются при малых объёмах обрабатываемого шлама.

Шлам из первичных отстойников и уплотнённая иловая биомасса стабилизируются сбраживанием в метатенках под воздействием анаэробных микроорганизмов.

С повышением температуры скорость разложения каждого компонента возрастает.

Основную (до 80%) часть органики составляют белки, жиры, углеводы. При их распаде образуется биогаз, основная доля которого – от распада жиров.

Доля жиров больше в шламе первичных отстойников, тогда как в ИАИ больше белков. Высвободившийся биогаз собирается, идёт на сжигание.

В процессе стабилизации происходит уменьшение объёма ОСВ и обеззараживание.

Обезвоживание

Минеральные осадки обезвоживаются сравнительно легко. Органические осадки, избыточный активный ил обезводить проблематичнее.

Из-за значительного разнообразия веществ, содержащихся в осадковом веществе городских и промышленных сточных вод, невозможно создание какого-либо универсального метода обезвоживания осадка. Чаще всего на практике используется сушка осадка на иловых площадках и обезвоживание его механическим способом.

Механическое обезвоживание шлама производственных сточных вод производится интенсивными и экстенсивными методами.

Интенсивное сгущение и обезвоживание илового осадка производится фильтрованием, гидроциклонированием, центрифугированием.

Экстенсивное обезвоживание производится в уплотнителях различного рода.

Обезвоживание на иловых площадках

Для обезвоживания используются большие территории, поделённые на участки (карты), окружённые валами из земли.

Иловые площадки могут быть устроены непосредственно на грунте (с естественным основанием), либо делают площадки уплотнения с водонепроницаемым искусственным основанием и стенками. Эти площадки работают по принципу отстаивания.

Если грунт площадок с естественным основанием плохо проводит влагу, то в канавки укладывают дренажные трубы и засыпают их щебнем.

Некоторая часть влаги впитывается в грунт, основная доля влаги испаряется. Подсушенный осадок по своей структуре приближается к влажной земле.

Влажность подсушенного осадка – 70-80%.

Выделившаяся иловая вода отводится вновь на отстойник очистных сооружений.

Метод фильтрации

К этому способу в основном обращаются, когда требуется обезвоживание ОСВ, представляющих собой осадковые суспензии высокой концентрации.

Причём, если в начале процесса фильтратором является фильтрующая ткань, то в последующем, по мере налипания на тканевую сетку задерживающегося осадка, возникает дополнительно фильтрующий слой (кек), который перенимает на себя роль основного фильтра, поддерживаемого слоем ткани. Качество очистки фильтрата увеличивается вместе с нарастанием дополнительного слоя. Но понижается скорость фильтрации. Способность суспензий фильтроваться сквозь создаваемый ею кек характеризуется удельным сопротивлением осадка (кека). Он является основным показателем, на основании которого подбирается метод фильтрации.

Фильтры различаются направленностью создаваемого давления. Фильтрация производится за счёт разности давлений. Так, за пористой перегородкой вакуум-фильтров создаётся давление меньше 0.1 мПа, в пресс-фильтрах – давление пульпы выше атмосферного.

Сушка

Для уменьшения объёма и массы иловых осадков, прошедших обезвоживание механическими способами, и для обеззараживания их от патогенных микроорганизмов и гельминтных яиц используется термическая сушка. Прошедший термическую сушку осадок – сыпучий материал с влажностью от 10 до 50%. Он обеззаражен, не загнивает.

https://www.youtube.com/watch?v=U9joWtcOB_g

Применяемые сушильные процессы различны: сублимирование в электромагнитном поле, конвекция, кондукция.

Процесс производится в сушилках различного действия, например, в сушилках с фонтанирующим слоем (рисунок), в пневматических и барабанных сушилках и др.

Более всего распространена сушка конвекцией, когда тепло передаётся осадковой массе сушильным агентом (носителем тепла) – горячим воздухом, топочными газами или перегретым паром.

Утилизация

Осадковые вещества утилизируются в основном в следующих направлениях:

1. хоронятся на иловых картах;
2. используются как удобрения;
3. сжигаются;
4. утилизируются с применением пиролиза;
5. преобразуются в техногенный гумус (наилучшая перспектива использования осадка).

После обеззараживания и компостирования ОСВ используются в земледелии в качестве питательных веществ, содержащих фосфорные и азотные элементы. Наиболее ценен компост. Его внесение снижает кислотность почв и насыщает их питательными компонентами.

Сжигание

Если утилизация иловых осадков невозможна или нецелесообразна экономически, то осадковые массы сжигают.

В результате сжигания образуются водяные пары, нетоксичные газы, выделяются минеральные составляющие в виде золы или расплавов. Основные ОСВ сгорают с небольшой отдачей тепла.

Однако некоторые ОСВ по теплоте сгорания аналогичны бурому углю, при их сжигании может получаться энергия.

Для сжигания используются системы сжигания ОСВ – печи:

1. КС (с кипящим слоем);
2. многоподовые;
3. циклонного типа (циклонные реакторы);
4. влажного окисления;
5. барабанные вращающиеся;
6. сжигания в сочетании с устройствами резкой сушки;
7. сжигания распыленной суспензии.

Сжигание осадковых масс может производиться совместно с другими энергетическими источниками (например, сжигание с углем, твёрдыми бытовыми отходами) или отдельно – моносжигание. В основном моносжигание производят в печах КС.

В ряде случаев зола и шлак от сжигания вещества ОСВ могут быть пригодны для вторичного применения в строительстве, сельском хозяйстве и в промышленности.

Источник: https://www.kanalizaciya-stroy.ru/ochistka_osadka.html