Анаэробное сбраживание и аэробная стабилизация осадков
3. Анаэробное сбраживание и аэробная стабилизация осадков
Анаэробное сбраживание органических осадков производственных сточных вод применяется для сырых осадков из первичных отстойников, избыточного активного ила или для их смеси. Сброженный осадок направляется на иловые площадки или подвергается механическому обезвоживанию. В процессе метанового анаэробного сбраживания одним из основных продуктов распада органических веществ осадка является метан.
Сбраживание осадков проходит две фазы: кислую и щелочную. В кислой фазе сбраживания сложные органические вещества осадка и ила под действием внеклеточных бактериальных ферментов сначала гидролизуются до более простых: белки - до пептидов и аминокислот, жиры - до глицерина и жирных кислот, углеводы - до простых Сахаров. В дальнейшем образуются конечные продукты - органические кислоты. Во второй фазе щелочного или метанового сбраживания из органических кислот образуются метан и угольная кислота.
Скорость распада органических веществ осадка зависит от их химического состава, температуры, дозы загрузки, влажности осадков и других факторов.
Для анаэробного сбраживания осадков сточных вод обычно используют два температурных режима сбраживания: мезофильный при температуре 30-35°С и термофильный при температуре 52-55°С. Разумеется, для каждого вида осадков производственных сточных вод необходимо экспериментально определять оптимальные условия сбраживания (дозу загрузки, температуру и пр.). При этом следует учитывать то обстоятельство, что в осадках могут содержаться вещества, которые могут мешать процессу: ПАВ, соединения хрома, мышьяка, ионы тяжелых металлов и пр.
В последние годы все более широкое распространение находит метод аэробной стабилизации осадков, при котором происходит длительная аэрация осадков либо ила в сооружениях типа аэротенков-стабилизаторов. Этот процесс, по сравнению с анаэробным сбраживанием осадков в метатенках, отличается простотой, устойчивостью, взрывобезопасностью, меньшими капитальными вложениями. Главным недостатком метода аэробной стабилизации являются высокие энергетические затраты, необходимые для продувки осадка воздухом, и малоэффективная работа в холодное время года.
В практике применяется несколько технологических схем аэробной стабилизации осадков.
Бесплатная лекция: "Развитие ботаники и дендрологии" также доступна.
Существует метод продленной аэрации или полного окисления, суть которого состоит в длительном аэрировании ила и сточной жидкости. По экономическим соображениям этот метод применим при очистке сточных вод в количестве не более 1000 м3/сут. Другим приемом является метод раздельной стабилизации, по которому избыточный активный ил, образовавшийся в результате очистки неотстоенной сточной жидкости, направляется в стабилизатор. Распространен метод раздельной обработки, по которому сырой осадок из первичных отстойников обрабатывается в метантенках, а избыточный активный ил - в стабилизаторах.
Используется также схема, по которой на стабилизацию подается уплотненный активный ил без рециркуляции. Подача на стабилизацию уплотненного ила позволяет уменьшить объем стабилизатора. Стабилизированные осадки либо илы обычно подсушиваются на иловых площадках или подвергаются механическому обезвоживанию. Такие осадки или илы обладают значительно лучшей влагоотдачей по сравнению с сырыми или анаэробно сброженными осадками. Применяется схема стабилизации с использованием центрифуг. По этой схеме осадок после уплотнителя обезвоживается на центрифуге, а фугат направляется в стабилизатор. Центрифугирование осадков производится без добавления реагентов.
Технико-экономические сравнения анаэробного сбраживания и аэробной стабилизации осадков показывают, что последняя экономичнее для станции пропускной способностью до 50 тыс. м3/сут. При пропускной способности 50-100 тыс. м3/сут оба метода равноценны, а при пропускной способности более 100 тыс. м3/сут экономичнее анаэробное сбраживание осадков.
СНиП II-32-74 рекомендуют применять аэробную стабилизацию избыточного активного ила или смеси его с сырым осадком из первичных отстойников. Продолжительность обработки в стабилизаторе неуплотненного избыточного активного ила 7-10 сут; распад беззольного вещества 20-30%; удельный расход воздуха 1 м3/(м3-ч). Для смеси сырого осадка и ила продолжительность пребывания в стабилизаторе равна 10-12 сут; распад беззольного вещества составляет 30-40%; удельный расход воздуха 1,2-1,5 м3/(м3·ч).
Отстаивание стабилизированного осадка можно проводить в отстойной зоне стабилизатора или в отдельных отстойниках. Иловая вода возвращается в стабилизатор. Продолжительность отстаивания принимается равной 1,5-2 ч.
Для каждого вида осадков производственных сточных вод данные для расчета стабилизаторов следует устанавливать экспериментально.
