Обработка, подготовка и утилизация осадков сточных вод

При проведении процессов очистки сточных вод происходит образование различных осадков. Они содержат большое количество элементов и веществ, которые при грамотном использовании, могут нести существенную пользу. Но перед продуктивным применением, осадки нужно привести в подходящее качественное состояние. Для решения этой задачи применяются различные мероприятия подготовки и обработки.

Осадок сточных вод

Утилизация осадка сточных вод необходимо для экологической безопасности

После того как проведена качественная обработка осадка, его свойства приведены к нужным параметрам, он может быть утилизирован. Обработка и утилизация осадков сточных вод имеет существенное значение для экологии и требует детального рассмотрения.

Осадки стоков: что это такое?

В канализационных системах скапливаются жидкие стоки с содержанием твёрдых загрязнителей и нейтральных веществ. Их концентрация может достигать 10% от общего объёма. Все сточные воды, независимо от источника происхождения (система водоснабжения, производство и т. д.) и степени загрязнения, должны проходить процедуру удаления загрязнений. Перед выводом в окружающую среду они должны быть очищены на 95—98%. Во время проведения различных процессов удаления загрязнений образуются осадки.

Осадки сточных вод (ОСВ) – твёрдые вещества и элементы, возникающие во время отстаивания и очистки в накопителях, отстойниках, аэротенках, метатенках, других резервуарах удаления загрязнений сточных жидкостей.

В процессе удаления загрязнений образуются осадки общим объёмом от 0,5 до 10% от начального количества поступивших жидких веществ.

Состав осадков:

  1. Отложения с твёрдой структурой (до 2/3 или 4/5 от общего количества) – в основном органические элементы (жиры, белки и углеводы). Около 15—20% составляют питательные почвенные компоненты.
  2. Жидкие отложения. Такие осадки содержат бактерии, вирусы, грибки, яйца паразитических червей.

В зависимости от концентрации структурных соединений выделяются три основных вида осадочных образований: с преимущественно минеральным составом, с преобладанием органических составляющих, комплексные.

ОСВ подразделяются на шесть групп, в зависимости от источника поступления:

  • крупные твёрдые осадки, выбранные решётками;
  • элементы, отложившиеся в песколовках;
  • тяжёлые отходы из резервуаров первичного отстаивания;
  • донные отложения из резервуаров с флокулянтами (вещества, под действием которых в жидкостях образуются рыхлые хлопьевидные агрегаты) и коагулянтами (вещества, вызывающие в жидкостях сгущение, слипание в крупные структуры твёрдых веществ);
  • отработанный ил из аэротенков;
  • отработанная плёнка из биофильтров.

ОСВ из решёток, песколовок и первичных отстойников имеют неизменённую структуры. Отложения из остальных блоков очистки имеют изменённую структуру и состав в результате воздействия и обработки биологическими и химическими реагентами.

Два основных направления использования осадков стоков:

  1. Применение в качестве органоминеральных удобрений.
  2. Как сырьевой элемент для выработки тепла при сжигании.

ОСВ содержат большое количество питательных элементов, необходимых для культивируемой растительности. Кроме того, в смесь включены микроэлементы, что делает их ценность сопоставимой с органическими удобрениями, которые традиционно применяются для улучшения параметров и характеристик слоя земли под выращивание с/х культур.

Второстепенными направлениями современного применения осадочных элементов являются:

  • шлак и зола от сжигания осв служат составным элементом при производстве многочисленных наименований изделий, предназначенных для строительства;
  • осадки используются в качестве сорбента (вещества, используемые для избирательного поглощения газов) в канализационных коллекторах;
  • восстановление участков истощённых земель.

Осадок сточных вод

Осадок сточных вод имеет в своем составе тяжелые металлы

Главным недостатком осадков является то, что в их состав входят тяжёлые металлы. Такие осадки эффективно применяются при производстве нескольких видов кирпича и цементных растворов. Добавление осадочных пород с металлами повышает прочность и схватываемость.

ОСВ с тяжёлыми металлами эффективно использовать в качестве удобрений на участках лесоразведения и озеленения городов. Такие растения не применяются в пищу, поэтому содержание металлов не несёт угрозы. Зато редкие элементы влияют на улучшение свойств почв.

При попадании в системы очистки, большая часть отстойных частиц формируется в резервуарах первичного отстаивания. Осадочные элементы также образуются в блоках биологического (воздушного и безвоздушного) удаления загрязняющих элементов.

Отстоенный слой из аэротенков (кислородная очистка) можно применять для повышения полезных характеристик участков за городом и на даче. А вот в метатенках (без воздуха) оседающие вещества слишком токсичны. Они непригодны как средство повышения свойств почв и требуют переработки.

Технологический цикл обработки осадков жидкостей:

  1. Поступление исходных отстоев.
  2. Уплотнение.
  3. Стабилизация: сбраживание или анаэробная обработка.
  4. Обезвоживание: естественная и термическая сушка, фильтрация в вакуумных и вибрационных камерах, центрифугах.
  5. Кондиционирование: реагентная, тепловая, замораживающая, полиэлектролитная, поликоагуляционная обработка.
  6. Ликвидация: сжигание, окисление, концентрация в накопителях, выведение в почвенные пустоты, транспортировка на свалки.
  7. Утилизация: с/х удобрения, производство продукции для строительных целей, сорбентов, выделение и восстановление металлов.

Обработка и стабилизация

Обработка осадков сточных вод включает следующие процедуры:

  • сгущение: удаляется до 60% всей влаги, объём отстоев уменьшается на 50%;
  • уплотнение;
  • стабилизация;
  • кондиционирование.

Основная цель обработки удаление жидкости и получение шлама (осадок из мельчайших частиц, переработанных загрязнителей). Наиболее распространённый и простой способ обезвоживание – сушка на площадках. Но для того чтобы обрабатывать ОСВ этим методом требуются большие площади земли. Этот метод малоэффективен.

На этапах сгущения и уплотнения происходит выведение всей свободной влаги. Эти методы являются первичными при обработке осадочных элементов.

Методики уплотнения:

  • вибрационная;
  • центробежная;
  • гравитационная;
  • флотационная;
  • фильтрационная;
  • смешанная.

Наиболее простой и дешёвый способ уплотнения, используемый в очистных системах везде – гравитационный. Для его реализации применяются вертикальные и радиальные резервуары отстаивания. Процесс уплотнения занимает от нескольких часов до нескольких суток. Для придания более высоких темпов применяются коагулянты, содержащие хлорное железо, нагретые до температуры в 90 градусов.

При флотационном методе применяются пузырьки воздуха. К ним прилипают различные элементы и поднимаются на поверхность. Образуется плёнка, которую достаточно просто удалить. Метод эффективен и управляем, за счёт простого регулирования количества подаваемого кислорода в жидкость. При центробежном методе применяются циклоны и центрифуги.

Аэротенк

В аэротенке происходит стабилизация осадков сточных вод

В септиках, аэротенках, метатенках и определённых типах отстойников происходит стабилизация осадков сточных вод. Под этим наименованием подразумевается процесс расщепления сложно структурных веществ органики на простые составляющие: H2O, CH4, CO2.

После завершения процессов в кислородных и без кислородных условиях, осадок теряет способность к загниванию, то есть стабилизируется. Процесс стабилизации необходим для разрушения компонентов органики стоков.

К методам стабилизации относятся: сушка отработанного ила на специально оборудованных участках, применение осадков в качестве питательных элементов для почвы. На промышленных предприятиях для стабилизации применяется анаэробное разложение органики в аэротенках. Распад и окисление биологических элементов происходит в течение 7—10 суток.

В качестве методов кондиционирования применяются способы: тепловой обработки, последовательного замораживания и оттаивания, электрокоагуляцию, облучение радиоактивным излучением. Кондиционирование нужно для разрушения естественной структуры органики и увеличения показателей отдачи жидкости при проведении других мероприятий.

Этот процесс, применяемый в промышленности с применением реагентов, является дорогостоящей процедурой. На реализацию этой процедуры уходит до 40% всех расходов на обработку осадков. По этой причине активно внедряются другие способы обработки: тепловая, замораживающая, электрокоагуляция.

Ликвидация

Ликвидация производится в случаях, когда невозможно или нерентабельно, с финансовой точки зрения, произвести утилизацию или другие процедуры эффективного их применения. Для ликвидации используются различные методы. Выбор способа зависит от состава отстоев, особенностей перерабатывающего предприятия или очистной станции.

Методы уничтожения:

  1. Сжигание – максимально эффективный способ, быстрого и малозатратного уменьшения объёмов ОСВ с эффективным обеззараживанием.
  2. Регенерация (выделение и восстановление определённых элементов) ОСВ на предприятиях машиностроения.
  3. Сброс жидкостей в накопители и закачка в специальные почвенные пустоты. Эти методы относятся к второстепенным способам ликвидации.
  4. Естественная длительная переработка и хранение осадков на специальных полигонах.

Утилизация

Перед утилизацией, осадки сточных вод проходят процесс компостирования. Под этим понятием подразумеваются процессы естественного биолого-температурного процесса расщепления осадков органики под действием аэробных микроорганизмов.

Целью компостирования является стабилизация, обеззараживание и подготовка веществ к использованию в качестве удобрений на сельскохозяйственных угодьях. Этот процесс сопровождается выделением тепла, которое при грамотном подходе также может эффективно использоваться.

Компостирование отлично справляется с задачами минимизации расхода топлива на обеззараживание и повышение показателей санитарии и гигиены.

Компостирование подразумевает прохождение двух фаз:

  1. Фаза, активного развития микроорганизмов. Длиться от 5 до 20 суток. Процесс сопровождается повышением в среде температуры до 75—80 градусов. Сами осадки обеззараживаются, их объём существенно уменьшается.
  2. Формирование компоста. Сопровождается активным развитием микроорганизмов в температурной среде до 50 градусов.
  3. Продолжительность периода может занять от 15 дней до полугода.

Важнейшим фактором процедуры компостирования является постоянная подача свежего кислорода, для поддержания благоприятной среды развивающихся микроорганизмов. Применяется три основных способа компостирования:

  1. Механическое.
  2. Статическими кучами.
  3. Грядами.

Обязательной процедурой утилизации является обеззараживание стоков. Устранение из ОСВ опасных микроорганизмов, вирусов и бактерий производится различными способами:

  1. Термическим (сжигание, сушка и подогрев).
  2. Химическим (реагенты).
  3. Биотемпературным (получение компоста).
  4. Биологическим (очистка с помощью растений, грибов и микроорганизмов).
  5. Физическим (высокочастотные волны, электрический ток, радиационное излучение, ультразвук, ультрафиолет).

После компостирования и обеззараживания ОСВ используются в сельском хозяйстве в качестве питательных элементов азото-фосфорной направленности. При размещении в земле они минерализуются, и органика преобразуется в соединения пригодные для поглощения растениями.

Полезность тех или иных удобрений из стоков определяется параметрами концентрации биогенных элементов. Наибольшую ценность представляет активный ил. Внесение подготовленного компоста позволяет снизить кислотность почв, повысить содержание питательных компонентов.

Осадки отлично подходят для восстановления поверхностных слоёв земли, истощённых в результате сельскохозяйственной деятельности. Удобрения ОСВ активно применяются при подготовке почв, которые были переведены из промышленного назначения в сельскохозяйственное. Состав компоста активно восстанавливает верхний плодородный слой почв.

Удобрения из ОСВ содержат большое количество минеральных микроэлементов. Каждый из элементов имеет существенное значение для роста и развития сельскохозяйственных культур в различных условиях возделывания. Нужная концентрация этих веществ способствует ускорению процессов развития растений, повышению устойчивости многих видов.

Недостаток приводит к нарушению обменных процессов. Так, медь повышает степень созревания зерновых растений, выращиваемых на болотистых и песчаных местностях. Марганец нужен для активного роста свёклы, кукурузы. Плодовые растения и виноград болезненно реагируют на недостаток железа и цинка. Клеверу, бобам, гороху, овощам необходим доступ борсодержащих удобрений.

Ряд видов переработанных осадков используется в виде кормовых добавок на объектах животноводства. Продукты переработки осадков активно используются как сырьё для производственных процессов и получения тепловой энергии в промышленных масштабах.

Современным и эффективным способом утилизации является пиролиз. Под этим понятием понимается процесс переработки веществ, в состав которых входит углеводород, в специальных условиях (высокотемпературное воздействие, вакуумное пространство без доступа кислорода).

При определённых условиях проведение пиролиза возможно без использования стороннего топлива, так как сухой осадок способен создать нужные термические условия самостоятельно.

В результате пиролиза получается полукокс – рассыпающийся порошок чёрного цвета. Такой полукокс активно используется в различных производственных отраслях. Он эффективен в качестве топлива.

К преимуществам пиролиза, как средства утилизации, стоит отнести следующие факторы:

  1. Отсутствие большого количества золы и низкий уровень загрязнений атмосферы.
  2. Минимальная необходимость потребления топливных ресурсов.
  3. Управляемость процессом.
  4. Эффективность, независимо от поступающих объёмов.
  5. Возможность оборудования пиролизных установок на очистных сооружениях.
  6. Главный недостаток оборудования реакторов для пиролиза – повышенная взрывоопасность. Такие угрозы требуют существенных мер контроля при оборудовании и тщательного противопожарного контроля при эксплуатации.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...
Главная/Сточные воды/Обработка, подготовка и утилизация осадков сточных вод
 
Подписаться Подписаться Будьте в курсе новинок нашего сайта