Сопоставление методов механического обезвоживания осадков сточных вод

Таблица 15.1

При выборе оборудования для обезвоживания осадков сточных вод большое значение имеет увязка их параметров и режима работы со всей технологической схемой обработки и утилизации осадков, а также с работой сооружений по очистке сточных вод.

8. ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

Исследования санитарного состояния осадков, образующихся в процессах очистки сточных вод населенных мест, показывают, что не только первичные, но и сброженные в мезофильных условиях смеси содержат большое количество гельминтов и патогенных микроорганизмов. Попадая в благоприятные условия, яйца гельминтов проходят инвазионную стадию развития и становятся способными заражать людей и животных.

Во многих случаях задача обеззараживания осадков решается в основных процессах их обработки, например при термофильной стабилизации, тепловой обработке, термосушке и сжигании. Как самостоятельная она ставится в случае дальнейшего их использования в сельском хозяйстве в качестве органического удобрения.

Широкое практическое применение для этих целей получили био-термические, термические и химические методы обеззараживания осадков.

Биотермическая обработка осадков сточных вод

Биотермический процесс разложения органических веществ осадков, осуществляемый под действием аэробных микроорганизмов с целью стабилизации, обеззараживания и подготовки осадков к утилизации в качестве удобрения, называется компостированием.

Компостирование позволяет существенно сократить топливно-энергетические расходы на обеззараживание осадков и улучшить их санитарно-гигиенические показатели (вследствие гибели болезнетворных микроорганизмов, яиц гельминтов и личинок мух). В процессе жизнедеятельности аэробных микроорганизмов происходят потребление и расход органических веществ, поэтому биотермический процесс наиболее эффективен при компостировании сырых несброженных осадков. Возможно применение процесса биотермической обработки в сочетании с анаэробным сбраживанием осадков в мезофильных условиях.

Процесс компостирования состоит из двух фаз. Первая фаза продолжается в течение 1--3 недель и сопровождается интенсивным развитием микроорганизмов, а температура осадка повышается до 50--80 °С. При этом происходит обеззараживание осадка и сокращение его массы.

Вторая фаза -- созревание компоста -- более длительная. Она продолжается от двух недель до 3--6 месяцев и сопровождается развитием простейших и членистоногих организмов, понижением температуры до 40 °С и ниже. Повышение температуры окружающего воздуха интенсифицирует процесс разложения органических веществ.

В результате проведения процесса биотермической обработки получают компост в виде сыпучего материала влажностью 40--50%. Готовый компост не имеет запаха, не загнивает и является хорошим удобрением.

Основные технологические операции процесса компостирования приведены на рис. 15.11.

В последние годы разработаны и применяются различные способы компостирования осадков, среди которых можно выделить механическое компостирование. Технологические операции процесса компостирования аналогичны.

8.1 Термическая сушка осадков сточных вод

Термическая сушка предназначена для обеззараживания и уменьшения массы осадков сточных вод, предварительно обезвоженных на вакуум-фильтрах, центрифугах или фильтр-прессах. Этот прием упрощает задачу удаления осадков с территорий очистных станций и их дальнейшей утилизации.

Осадок после термической сушки представляет собой незагнивающий, свободный от гельминтов и патогенных микроорганизмов сухой сыпучий материал.

Наиболее распространен конвективный способ сушки, при котором необходимая для испарения влаги тепловая энергия непосредственно передается высушиваемому материалу теплоносителем -- сушильным агентом. В качестве сушильного агента могут использоваться топочные газы, перегретый пар или горячий воздух.

Применение топочных газов предпочтительно, так как процесс сушки осадков производится при относительно высоких температурах (500--800 °С), что позволяет уменьшить габариты сушильных установок и расход энергии на транспортирование отходящих газов.

Сушилки конвективного типа можно разделить на два типа. В сушилах первого типа осадок не смешивается с потоком сушильного агента. Наиболее известный вид сушилок этого типа -- барабанные. Во втором типе сушилок частицы осадка перемещаются и перемешиваются потоком сушильного агента. К этому типу относят сушилки со встречными струями, а также сушилки с кипящим и фонтанирующим слоем.

Любая сушильная установка состоит из сушильного аппарата и вспомогательного оборудования -- топки с системой топливо-подачи, питателя, циклона, скруббера, тягодутьевых устройств, конвейеров и бункеров, контрольно-измерительных приборов и автоматики.

Барабанные сушилки работают по схеме с прямоточным движением осадка и сушильного агента, в качестве которого применяют топочные газы. На рис. 15.13 показана сушилка барабанного типа.

Сушильный агрегат состоит из топки, сушильной камеры и вентиляционного устройства. Со стороны входа находится загрузочная камера, а со стороны выхода -- разгрузочная. Топка рас-

Рис. 15.13. Барабанная сушилка:

· 1 -- топка; 2 и 4 -- загрузочная и разгрузочная камеры; 3 -- барабан;

· 5 -- отвод дымовых газов положена со стороны входа в сушильную камеру. Для отсоса отработавших газов устанавливают вентилятор. Барабан установлен наклонно к горизонту под углом 3--4°, опирается на катках и имеет привод, от которого осуществляется вращение. Температура топочных газов на входе в сушилку 600--800 °С, на выходе из нее -- 170--250 °С. Влажность поступающего в барабан осадка должна быть не более 50%, иначе он будет прилипать к внутренней поверхности барабана. Для снижения влажности поступающего в барабан осадка к нему необходимо добавлять ранее высушенный осадок.

8.2 Сжигание осадков сточных вод

Сжигание осадков осуществляют, если их утилизация в исходном виде невозможна или экономически нецелесообразна.

Сжигание -- это процесс окисления органической части осадков до нетоксичных газов (диоксид углерода, водяные пары и азот) и золы. Перед сжиганием осадки должны быть или механически обезвожены, или подвергнуты термической сушке, или пройти оба этих процесса.

Возможное присутствие в газах при сжигании осадков токсичных компонентов может вызвать серьезные трудности при очистке этих газов перед выбросом их в атмосферу.

Процесс сжигания осадков состоит из следующих стадий: нагревание, сушка, отгонка летучих веществ, сжигание органической части и прокаливание для выгорания остатков углерода.

Возгорание осадка происходит при температуре 200--500 °С. Прокаливание зольной части осадка завершается его охлаждением. Температура в топке печи должна быть в пределах 700-- 900 °С.

Рис. 15.17. Схема сжигания осадков в многоподовой печи:

· 1 -- конвейєр ленточный; 2 -- бункер загрузки осадка; 3 -- шнековый питатель; 4 -- многоподовая печь; 5 -- наружная топка; 6 -- дутьевой вентилятор; 7 -- вал; 8 -- вентилятор охлаждения; 9 -- атмосферная труба; 10 -- рециркуляционный трубопровод; 11 -- мокрый пылеуловитель; 12 -- дымосос; 13 -- дымовая труба;

· 14 -- сборник золы; 15 -- насос перекачки золовой воды; 16 -- вентилятор пневмотранспорта; 17 -- шлюзовой питатель; 18 -- циклонный разгрузитель;

· 19 -- бункер выгрузки золы; 20 -- газорегуляторная установка;

· 21 -- трубопровод топливного газа; 22 -- водопровод; 23 -- золопровод;

· 24 -- трубопровод водоотведения; 25 -- воздуховод

Установки для сжигания осадков должны обеспечивать полноту сгорания органической части осадка и утилизацию теплоты отходящих газов.

Для сжигания осадков наибольшее распространение получили многоподовые печи и печи кипящего слоя.

Многоподовая печь. Корпус многоподовой печи (рис. 15.17) представляет собой вертикальный стальной цилиндр, футерованный изнутри огнеупорным кирпичом. Топочное пространство печи разделено по высоте на семь -- девять горизонтальных подов. В центре печи имеется вертикальный вал, на котором укреплены горизонтальные фермы гребковых устройств. Каждый под имеет отверстия, расположенные у одного пода на периферии, а у другого -- в центральной части.

8.3 Утилизация осадков городских сточных вод

Осадки, выделяемые при очистке сточных вод городов и населенных мест с малой долей неочищенных производственных стоков, по химическому составу относятся к ценным органоминеральным смесям.

Осадки городских сточных вод целесообразно использовать главным образом в сельском хозяйстве в качестве азотно-фосфорных удобрений, содержащих необходимые для развития растений микроэлементы и органические соединения. Попадая в почву, осадок минерализуется, при этом биогенные и другие элементы переходят в доступные для растений соединения.

Активный ил представляет наибольшую ценность как органическое удобрение, особенно богатое азотом и усваиваемыми фосфатами. Содержание этих веществ в осадках определяется составом сточных вод и технологией их очистки. Отношение общего органического углерода к азоту в среднем составляет 15:1. Накопления калия в почве не происходит, так как в осадках недостаточно этого элемента.

Минеральная часть осадков представлена в основном соединениями кальция, кремния, алюминия и железа. Поступление на очистные станции городов производственных стоков обусловливает присутствие в осадках ряда микроэлементов, таких, как бор, кобальт, марганец, медь, молибден, цинк.

Внесение осадков значительно уменьшает кислотность почв и увеличивает содержание азота, гумуса и фосфора. Особенно благоприятно действует на кислые почвы осадок, обработанный известью.

Содержание большого количества органических веществ (40-- 70% массы сухого вещества) позволяет использовать осадки в качестве рекультиванта почв, у которых потерян верхний плодородный слой, что особенно важно для сохранения плодородия в условиях широкого применения минеральных удобрений, ухудшающих структуру почв, и возвращения сельскому хозяйству земель после использования их промышленностью.

Во многих городах и населенных пунктах, обслуживаемых централизованными системами водоотведения, сточные воды содержат значительную долю разнообразных производственных стоков. Осадки, выделяемые в процессах очистки таких городских сточных вод, могут содержать вредные для растений и животных вещества (яды, химические соединения, радиоактивные вещества, сорняки). Микроэлементы (бор, марганец, медь, молибден, кобальт, цинк) при повышенных концентрациях также могут оказывать неблагоприятное воздействие на рост растений и качество сельскохозяйственной продукции. Поэтому возможность использования осадков в сельском хозяйстве должна быть оценена с учетом присутствия в них этих соединений.

Перспективным направлением утилизации осадков сточных вод является их переработка с целью получения продуктов, используемых в промышленном производстве и теплоэнергетике. Важно отметить, что для этого направления переработки осадков нет жестких ограничений по санитарным показателям и присутствию токсичных соединений. Благодаря этому возможно использование процессов утилизации осадков бытовых сточных вод в комплексе с переработкой других отходов населенных мест и промышленных предприятий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агранонык Р.Я. Технология обработки осадков сточных вод с применением центрифуг и ленточных фильтр-прессов / Р.Я. Аграноник. -- М.: Стройиздат, 1985.

2. Алексеев Е.В. Физико-химическая очистка сточных вод / Е.В. Алексеев. -- М.: Издательство АСВ, 2007.

3. Алексеев М.И. Теоретические основы управления процессами очистки сточных вод / М.И. Алексеев, Ю.А. Ермолин. -- СПб.: Изд-во СПб ГАСУ, 2009.

4. Вейцер Ю.И. Высокомолекулярные флокулянты в процессах очистки природных и сточных вод / Ю.И. Вейцер, Д.М. Минц. -- 2-е изд., перераб. и доп. -- М.: Стройиздат, 1984

5. Викулина В. Б. Мониторинг состояния водных объектов / В.Б. Викулина. -- М.: Изд-во МГСУ, 2010.

6. Гогина Е.С. Удаление биогенных элементов из сточных вод / Е.С. Гогина. -- М.: Изд-во МГСУ, 2010

7. Лукиных Н.А. Методы доочистки сточных вод / Н.А. Лукиных, Б.Л. Липман, В.П. Криштул. -- М.: Стройиздат, 1978.

8. 23. Луценко Г.Н. Физико-химическая очистка городских сточных вод [Текст] / Г.Н. Луценко, А.И. Цветкова, И.Ш. Свердлов. -- М.: Стройиздат, 1984. -- 88 с.

9. Проектирование сооружений для очистки сточных вод справ, пособие к СНиП 2.04.03-85. -- М.: Стройиздат, 1990.

10. Пугачев Е.Л. Процессы и аппараты обработки осадков сточных вод / Е.А. Пугачева. -- М.: Издательство АСВ, 2010.

11. Яковлев С. В. Обработка и утилизация осадков производственных сточных вод / С.В. Яковлев, Л.С. Волкова, Ю.В. Воронов, В.Л. Волков. -- М.: Химия, 1999.

Размещено на Allbest.ru