Очистка в искусственных сооружениях

В искусственных условиях очистку проводят в аэротенках или биофильтрах.

1) Очистка в аэротенках.

Аэротенками называется железобетонные аэрируемые резервуары. Процесс очистки воды в аэротенке идет по мере протекания через него аэрируемой смеси сточной воды и активного ила.

Аэротенки подразделяют по следующим основным признакам:

а) по гидродинамическому режиму:

♦ аэротенки вытеснения,

♦ аэротенки смесители,

♦ аэротенки промежуточного типа;

б) по способу регенерации активного ила:

♦ аэротенки с отдельной регенерацией,

♦ аэротенки без отдельной регенерации;

в) по нагрузке на активный ил:

♦ высоконагруженные,

♦ низконагруженные;

г) по количеству ступеней:

♦ одноступенчатые,

♦ двухступенчатые,

♦ многоступенчатые.

Наиболее распространенные аэротенки коридорного типа, работающие на вытеснении.

Одноступенчатые схемы без регенерации ила применяют при БПК_полн. сточной воды не более 150 мг/л.

Схемы аэротенков с различной структурой потоков сточной воды и возвратного активного ила показаны на рисунке 11.71 (слайд 55).

 

 

Изучен процесс биохимической очистки с отделением активного ила не во вторичных отстойниках, а во флотаторах, рис. 11.75 (слайд 56).

 

2) Очистка в биофильтрах.

Биофильтры – это сооружения, в корпусе которых размещается кусковая насадка и предусмотрены распределительные устройства для сточной воды и воздуха.

В биофильтрах сточная вода фильтруется через слой загрузки, покрытый пленкой из микроорганизмов. Микроорганизмы биопленки окисляют органические вещества, используя их как источник питания и энергии. В качестве загрузки используются материалы с высокой пористостью (гравий, щебень, шлак, керамзит, металлические сетки, скрученные в рулоны).

В настоящее время предложено большое число конструкций биофильтров, которые делятся на биофильтры, работающие с полной и неполной биологической очисткой, с естественной и искусственной подачей воздуха, с рециркуляцией и без рециркуляции сточных вод.

Биопленка выполняет те же функции, что и активный ил.

Анаэробные методы биохимической очистки

Анаэробные методы обезвреживания используют для сбраживания осадков, образующихся при биохимической очистке производственных сточных вод.

В зависимости от конечного продукта различают следующие виды брожения:

1) спиртовое

2) пропионово-кислое

3) молочно-кислое

4) метановое и т.д.

Конечными продуктами брожения являются спирты, кислоты, ацетон, СО₂, Н₂, СН₄.

Для очистки сточных вод используют метановое брожение.

Основная реакция метанового брожения может быть записана уравнением:

СО₂ + 4Н₂А → СН₄ + 4А + 2Н₂О, где

Н₂А – органическое соединение.

Процессы брожения проводят в метантенках – герметически закрытых резервуарах.

Процессы сбраживания ведут в мезофильных (30-35°С) и термофильных (50-55°С) условиях. Полного сбраживания органических веществ достичь нельзя. Все вещества имеют свой предел сбраживания, зависящий от химической природы.

В среднем до 40% органического вещества подвергается распаду.

Существуют ПДК токсичных веществ, при которых возможно метановое брожение:

Вещество	Единица измерения	Толуол	Ацетон	Бензол	Хром	Си
					Сr3+/Сr6+
ПДК	мг/л				25/3

Процес брожения сточных вод ведут в две ступени. При этом часть осадка из второго метантенка возвращают в первый. В первой ступени обеспечивают хорошее перемешивание. При сбраживании выделяются газы, которые в среднем содержат 63-65% СН₄, 32-34% СО₂.

Теплотворная способность газа 23 МДж/кг. Его сжигают в топках паровых котлов.

Обработка осадков

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 органического состава,

3) смешанные осадки.

Осадки характеризуются:

1) содержанием сухого вещества (в г/л или в %),

2) содержанием беззольного вещества (в % от массы сухого вещества),

3) элементным составом,

4) кажущейся вязкостью и текучестью,

5) гранулометрическим составом.

Осадки сточных вод представляют собой трудно фильтруемые суспензии.

Во вторичных отстойниках в осадке находится избыточный активный ил, объем которого в 1,5-2 раза больше, чем объем осадка из первичного отстойника.

В осадках содержится 60-65% свободной воды и 30-35% - связанной (коллоидно-связанная). Связанную воду выделяют путем введения коагулянтов.

Основными стадиями обработки осадков являются:

1) уплотнение активного ила,

2) стабилизация осадков,

3) кондиционирование осадков,

4) тепловая обработка,

5) жидкофазное окисление,

6) обезвоживание,

7) сжигание.

1) Уплотнение активного ила связано с удалением свободной влаги. При уплотнении осадков удаляется 60% влаги, и масса осадка сокращается в 2,5 раза. Наиболее трудно уплотняется активный ил.

Для уплотнения используют следующие методы:

♦ гравитационный,

♦ флотационный,

♦ центробежный,

♦ вибрационный.

2) Стабилизация осадков. Этот процесс проводят дляразрушения биологически разлагаемой части органического вещества на диоксид углерода, метан и воду.

Стабилизацию ведут при помощи микроорганизмов в анаэробных и аэробных условиях. Наиболее широкое распространение получили метантенки.

3) Кондиционирование осадков - э то процесс предварительной подготовки осадков перед обезвоживанием или утилизацией.

Кондиционирование проводят реагентными и безреагентными способами.

При реагентной обработке осадка происходит коагуляция коллоидных частиц. Наиболее эффективным коагулянтом является смесь хлорного железа и извести.

4) Тепловая обработка – это нагревание осадка в автоклавах до 170-200°С в течение 1 часа. За это время разрушается коллоидная структура осадка, часть его переходит в раствор, а остальная – уплотняется и фильтруется.

5) Жидкофазное окисление заключается в том, что органическое вещество осадка окисляют кислородом воздуха при высокой температуре и давлении.

6) Обезвоживание осадков. Осадки обезвоживают на иловых площадках и механическим способом.

Иловые площадки – это участки земли (корты) со всех сторон окруженные валами.

Термические методы обработки осадков. Сушку осадков производят в случае их подготовки к рекуперации. Для сушки применяют конвективные сушилки. В качестве сушильного агента используют топочные газы, перегретый пар и горячий воздух. Наиболее часто применяют дымовые газы при 500-800°С. Широкое распространение для термической сушки обезвоженных осадков сточных вод получили барабанные сушилки.

7) Сжигание проводят в тех случаях, когда их утилизация невозможна или нецелесообразна, а также отсутствуют условия для их складирования.

Рекуперация активного ила

Считая на сухое вещество, активный ил содержит 37-52% белков, 20-35% аминокислот, а также витамины группы В.

Он может быть использован для кормления сельскохозяйственных животных, рыб и птиц.

Разработаны различные технологические схемы получения белково – витаминных кормовых продуктов (белвитамила), кормовых дрожжей и получения витамина В₁₂ для комбикормовых заводов.

Разработана технология получения активного угля. В этих целях активный ил подкисляют и смешивают с формальдегидом. Далее проводят карбонизацию, то есть пиролиз в печах без доступа воздуха при 700-800°С.