Сооружения для обработки осадка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Реферат

по дисциплине: Инженерные сети

на тему: Сооружения для обработки осадка

Ведение

При эффективной очистке городских сточных вод образуется большое количество осадка.

В странах, частично или полностью находящихся на территории водосбора Балтийского моря, ежегодно образуется около 3,5 млн. тонн сухого вещества осадка, и это количество, как ожидается, к 2020 г. увеличится почти до 4 млн. тонн.

Управление осадком сточных вод является неотъемлемой частью работы любых современных очистных сооружений водоотведения: важно не терять содержащиеся в осадке биогенные элементы, использовать его в качестве материала и источника энергии и распоряжаться им эффективно.

Осадок сточных вод является продуктом очистки городских сточных вод. Тем не менее, на вопросы, связанные с обработкой осадка, часто обращают гораздо меньше внимания, чем на параметры очистки сточных вод, например, концентрации загрязняющих веществ на выходе или эффективность удаления различных соединений. Осадок представляет собой потенциальную угрозу для окружающей среды, так как вспенивающийся осадок может быть утерян в процессе очистки, а осадок сточных вод может даже намеренно сбрасываться в водотоки.

В практическом и техническом отношении существуют следующие проблемы обработки осадка:

- необходимость стабилизации, так как осадок не является инертным и может иметь неприятный запах;

- уменьшение влажности и объема осадка до минимума;

- использование энергетического потенциала осадка, если экономически целесообразно;

- сокращение количества вредных микроорганизмов в случае взаимодействия осадка с людьми, животными или растениями;

- извлечение фосфора для использования в сельском хозяйстве.

Обработка осадка сточных вод - это не просто уплотнение, сбраживание, обезвоживание и утилизация.

Процесс влияет на работу всех очистных сооружений:

1. Уплотнение осадка

Влажность осадка сточных вод составляет 97,0-99,5%. При уплотнении содержание сухого вещества в осадке при незначительных затратах энергии увеличивается за счет снижения содержания влаги. Уплотнение осадка может использоваться в качестве предварительной обработки перед сбраживанием или перед обезвоживанием на очистных сооружениях, которые работают без сбраживания. Гравитационному и/или механическому уплотнению может подвергаться первичный осадок, избыточный ил или их смесь. Уплотнению избыточного ила придается более важное значение, так как после вторичного отстаивания содержание сухого вещества в осадке составляет около 0,5-1,0%, а в первичном осадке - порядка 4,0%. Для уплотнения, как и для обезвоживания осадка, применяются вспомогательные неорганические или органические флокулянты (как правило, полимеры). Не для всех методов уплотнения требуются флокулянты.

2. Гравитационные уплотнители

Гравитационное уплотнение - наиболее простой способ снижения влажности осадка сточных вод при малых затратах энергии.

Осадок подается непосредственно в круглый резервуар, оснащенный медленно вращающимся скребком, который разрушает связь между частицами осадка, увеличивая осаждаемость и уплотнение ила. При гравитационном уплотнении общий объем осадка при незначительном расходе энергии можно сократить на 90% от первоначального объема. Результаты гравитационного уплотнения осадков с использованием и без использования флокулянта:

3. Механические уплотнители

Механическое уплотнение обычно используется для уплотнения избыточного ила.

Смесь осадков часто подвергается механическому уплотнению на очистных сооружениях с небольшим объемом первичного отстаивания или без метантанков.

При механическом уплотнении требуется использование флокулянтов и повышается расход электроэнергии. Механическое уплотнение чаще применяется на крупных и средних очистных сооружениях и в качестве предварительной обработки перед обезвоживанием без процесса сбраживания.

Сравнение различных типов иловых уплотнителей.

4. Стабилизация осадка

Цель стабилизации осадка - сведение биологических и химических процессов к минимуму. Анаэробное сбраживание - один из старейших и до сих пор наиболее часто используемых методов стабилизации осадка. Впервые анаэробное сбраживание стало применяться более ста лет назад в США. Содержащиеся в осадке концентрированные органические и неорганические вещества при дефиците кислорода разлагаются, превращаясь в метан и конечные неорганические продукты. Основными преимуществами сбраживания являются стабилизация осадка сточных вод, уменьшение его объема и производство биогаза.

Анаэробный процесс сбраживания может протекать как при мезофильных (около 35-40°C), так и при термофильных (53-57°С) температурах. Обширные исследования термофильного сбраживания осадка городских сточных вод в лабораторных условиях и промышленных масштабах ведутся на протяжении уже более 30 лет, однако, к сожалению, безрезультатно. Поэтому далее мы остановимся на рассмотрении сбраживания при мезофильных условиях. Основными преимуществами являются высокая стабильность, хорошее качество и надежность. Данный метод дает возможность существенно сократить объемы осадка и получить биогаз для энергоснабжения. Необходимо учитывать тот факт, что при сбраживании образуется значительное количество жидкой фазы, что увеличивает нагрузку по азоту и ХПК на очистные сооружения.? Анаэробное сбраживание в цепи обработки осадка.

Сбраживание происходит в одном или нескольких реакторах, которые могут работать в параллельном или последовательном режимах. Минимальное время - 14-15 дней, при сокращении времени сбраживания выход газа обычно уменьшается, хотя на некоторых очистных сооружениях при нахождении осадка в метантанке менее 14 дней выработка газа не снизилась. Это возможно в тех случаях, когда осадок имеет очень высокую степень разложения, например, если высока доля первичного осадка или если гидролиз происходит уже в первичном отстойнике при его больших объемах. Поэтому при обработке избыточного ила необходимо увеличить время сбраживания.

5. Обезвоживание осадка

Обезвоживание - относительно простой процесс, направленный на увеличение содержания сухого вещества в осадке с помощью различного оборудования. Для образования хлопьев избыточного ила в блоке обезвоживания необходимо использовать флокулянт. Иногда в целях повышения эффективности флокулянта (полимера) и сокращения его расхода при обезвоживании к осадку также добавляют коагулянты, такие как соли железа или алюминия. Ведутся исследования по разработке методов обезвоживания, однако получаемый эффект и степень надежности этих методов еще не достаточно высоки.

После обезвоживания содержание сухого вещества в осадке, как правило, составляет 19-30%.

В зависимости от влагоотдачи можно получить содержание сухого вещества в осадке до 40%. Например, при использовании камерных фильтр-прессов такого результата можно добиться с помощью добавления извести. Максимальное содержание сухого вещества может быть определено лабораторным путем. После достижения максимальной степени обезвоживания оставшуюся в осадке связанную на клеточном уровне воду можно удалить лишь с помощью сушки.

В настоящее время наиболее популярными методами обезвоживания на городских очистных сооружениях являются центрифуги и ленточные фильтр-прессы, что связано с их надежностью в работе и экономической эффективностью.

Камерные фильтр-прессы дороже других типов фильтр-прессов, поэтому используются на более крупных очистных сооружениях, например, в горнодобывающей промышленности. Гидравлические прессы, которые изначально были созданы для пищевой промышленности и отвечают строгим санитарно-гигиеническим требованиям, также относятся к дорогостоящему оборудованию.

Шнековые прессы подходят для обезвоживания содержащего волокнистый материал осадка сточных вод, поступающих с предприятий целлюлозно-бумажной промышленности.

6. Декантерные центрифуги

Стандартным типом центрифуг является декантерная центрифуга с непрерывной загрузкой и выгрузкой осадка. Модели центрифуг с высоким g (соответствующим максимальному центробежному ускорению или скорости вращения ротора) позволяют получить высокое содержание сухого вещества. Основными элементами центрифуги являются барабан с цилиндрической и конической секциями, конвейерный шнек внутри барабана и привод для создания вращательного движения. Корпус вокруг центрифуги служит для защиты и шумоподавления, а также для отвода и отделившейся осветленной жидкости из устройства.

7. Ленточные фильтр-прессы

Основными элементами ленточного фильтр-пресса являются рама для интегрированной загрузки осадка, верхняя и нижняя фильтровальные ленты для гравитационного дренажа и отжима, система направляющих, система промывки и система выгрузки осадка. В современных моделях часто имеется встроенный кожух для защиты от разбрызгивания осадка и фильтрата и от выхода пара, тумана и газов с неприятным запахом. Конструкция может также включать в себя отдельную систему местной вытяжной вентиляции, расположенную над блоком ленточного фильтр-пресса.

8. Камерные фильтр-прессы

Камерный фильтр-пресс состоит из ряда камер с фильтрующими плитами, закрепленными на раме. Загрузка осадка осуществляется циклами. Фильтровальные камеры с загруженным в них осадком сжимаются с помощью гидроцилиндров в течение несколько секунд под давлением до 60 бар. Обезвоженный осадок выгружают из камеры, открывая фильтровальные плиты и встряхивая ткань или плиты. Для обеспечения постоянно высоких результатов фильтрации и длительного срока службы фильтровальной ткани, камеры и саму ткань регулярно промывают. Мембранный фильтр-пресс является усовершенствованным вариантом камерного фильтр-пресса. При его использовании содержание сухого вещества можно повысить на 2-3% за счет дополнительной мембраны, расположенной между фильтровальной тканью и пластиной фильтра.

9. Гидравлические прессы

Гидравлический пресс представляет собой инновационное решение для обработки осадка, которое может применяться для обезвоживания осадка городских сточных вод в особых случаях - при низкой влагоотдаче осадка и (или) необходимости получения высокого содержания сухого вещества. Гидравлический пресс был разработан для разделения твердой и жидкой фаз биологических веществ. В Германии, Австрии и Швейцарии имеются несколько установок одного и того же поставщика, в регионе Балтийского моря используется одна такая установка (Стокгольм, очистные сооружения «Кэппала»). Гидравлические прессы.

10. Обеззараживание осадка

Обеззараживание (дезинфекция) осадка городских сточных вод направлено на снижение числа патогенных микроорганизмов до определенного уровня, установленного санитарными нормами. Необходимость обеззараживания зависит от метода утилизации осадка, что особенно важно, если осадок будет использоваться в сельском хозяйстве или для благоустройства территорий. Для обеззараживания обычно применяются два метода обработки:

- нагревание осадка до температуры свыше 55-70°C в течение определенного периода времени;

- повышение рН осадка более 12 в течение определенного периода времени.

Во время обработки микроорганизмы погибают, что должно подтверждаться результатами соответствующих лабораторных исследований.?Методы обеззараживания осадка сточных вод.

11. Термическая обработка

При термической дезинфекции температура осадка повышается до уровня, при котором бактерии погибают. Термическое обеззараживание рекомендуется (а иногда даже требуется), если в метантанке вместе с осадком хозяйственно-бытовых сточных вод сбраживаются остатки животного происхождения и отходы скотобоен.??Ниже перечислен ряд методов, с помощью которых можно обеспечить высокую температуру для обеззараживания:

- (предварительная) пастеризация;

- термическое кондиционирование;

- сушка;

- анаэробная термофильная стабилизация;

- аэробная термофильная стабилизация;

- аэробная термофильная предварительная обработка;

- компостирование.

Наиболее распространенным методом термического обеззараживания является пастеризация, предложенная Луи Пастером еще в 1860-х гг. Данный метод обычно используется для консервирования пищевых продуктов. На очистных сооружениях водоотведения он применяется следующим образом: первичный осадок и избыточный ил нагреваются в резервуаре для обеззараживания до температуры 65-100°C. Время обработки при 65°C составляет 30 минут, при 70°C - 25 минут, при 80°C - 10 минут. Условия пастеризации (температура и время обработки) регламентируются национальными нормами.

12. Химическая обработка

Обеззараживающий эффект может также достигаться при применении содержащих кальций реагентов (CaO или Ca(OH)?) за счет повышения и поддержания величины рН осадка около 12 до момента прекращения биологической активности. Минимальное время обеззараживания при рН более 12 составляет 2 часа. Доза извести, как правило, регулируется путем измерения pH, расход зависит от жесткости и других химических свойств сточных вод. Эксплуатация и техническое обслуживание установки являются относительно простыми. В ее состав входят оборудование для дозирования реагента и резервуар-хранилище, а также устройства для перемешивания осадка с реагентами. При использовании извести для обеззараживания необходимо учитывать следующее:

- общий объем осадка с учетом реагента увеличивается, следовательно, возрастают расходы на его утилизацию;

- повышается величина рН, что является положительным моментом при утилизации обработанного известью осадка в сельском хозяйстве;

- для предотвращения выбросов в атмосферу аммиака может потребоваться промывка осадка кислым раствором;

- в связи с высокой щелочностью необходимо обеспечить химическую защиту;

- доза реагента достигает 300-400 кг на тонну сухого вещества.

Обработанный известковым молоком и обезвоженный осадок.

13. Биологическая обработка

шлам механический термический

Компостирование представляет собой аэробный процесс бактериального разложения с целью стабилизации органических отходов и производства гумуса (компоста). Компостирование является простым и проверенным методом обеззараживания (60°C в течение 3-6 дней) и получения полезных продуктов, таких как компост и удобрение. При этом необходимо учитывать требования национального законодательства, поскольку в некоторых странах необходимое время компостирования может значительно превышать шесть дней.

Для компостирования осадка содержание сухого вещества в нем должно составлять не менее 15%. Для этого требуется сгущение и обезвоживание первичного осадка и избыточного ила. Данный метод может применяться для осадка, подвергшегося анаэробной стабилизации (сбраживанию), а затем обезвоживанию. Смешивание с наполнителями (например, сухими опилками) помогает достичь необходимого содержания сухого вещества и баланса углерода и азота.

Данные технологии являются проверенными, их возможности и ограничения известны. Наиболее экономически выгодные технологии обработки осадка - компостирование в валках и туннельное компостирование.

Эксплуатация и техническое обслуживание при применении обоих методов относительно просты и требуют лишь базовых знаний биологии и биохимии компостирования.

Размещено на Allbest.ru