Лекция №16(1)
Осадки сточных вод, скапливающиеся на очистных сооружениях, представляют собой водные суспензии с объемной концентрацией полидисперсной твердой фазы от 0,5 до 10%. Поэтому прежде чем направить осадки сточных вод на ликвидацию или утилизацию, их подвергают предварительной обработке для получения шлама, свойства которого обеспечивают возможность его утилизации или ликвидации с наименьшими затратами энергии и загрязнениями окружающей среды. Технологический цикл обработки осадков сточных вод, представленный на схеме, включает в себя все виды обработки, ликвидации и утилизации (см. с. 182).
Уплотнение осадков сточных вод является первичной стадией их обработки. Наиболее распространены гравитационный и флотационный методы уплотнения. Гравитационное уплотнение осуществляется в отстойниках-уплотнителях; флотационное - в установках напорной флотации. Применяется также центробежное уплотнение осадков в циклонах и центрифугах. Перспективно выбрационное уплотнение путем фильтрования осадка сточных вод через фильтрующие перегородки или с помощью погруженных в осадок вибраторов.
Стабилизация осадков используется для разрушения биологически разлагаемой части органического вещества, что предотвращает загнивание осадков при длительном хранении на открытом воздухе (сушка на иловых площадках, использование в качестве сельскохозяйственных удобрений и т. п.).
Для стабилизации осадков промышленных сточных вод применяют в основном аэробную стабилизацию - длительное аэрирование осадков в сооружениях типа аэротенков, в результате чего происходит распад основной части биологически разлагаемых веществ, подверженных гниению. Период аэробной стабилизации при температуре 20° С составляет 8-11 сут, расход кислорода для стабилизации 1 кг органического вещества активного ила - 0,7 кг. Используется данный метод для обработки осадков с расходом до 4200 м3/ч.
Схема
Кондиционирование осадков проводят для разрушения коллоидной структуры осадка органического происхождения и увеличения их водоотдачи при обезвоживании. В промышленности применяют в основном реагентный метод кондиционирования с помощью хлорного железа и извести. Стоимость такой обработки составляет до 40% стоимости всех затрат при обработке осадка, поэтому ведется разработка и внедрение более экономичных методов кондиционирования: тепловой обработки, замораживания и электрокоагуляции.
Обезвоживание осадков сточных вод предназначено для получения шлама с объемной концентрацией полидисперсной твердой фазы до 80%. До недавнего времени обезвоживание осуществлялось в основном сушкой осадков на иловых площадках. Однако низкая эффективность такого процесса, дефицит земельных участков в промышленных районах и загрязнение воздушной среды обусловили разработку и применение более эффективных методов обезвоживания. Так, осадки промышленных сточных вод обезвоживаются вакуум-фильтрованием, на фильтр-прессах, центрифугированием и вибрационным фильтрованием. Обезвоживание термической сушкой применяется для осадков, содержащих сильно токсичные вещества, которые перед ликвидацией и утилизацией необходимо обеззараживать. Широкое внедрение процессов термической сушки ограничивается высокой стоимостью процесса: очистки.
Ликвидация осадков сточных вод применяется з тех случаях, когда утилизация оказывается невозможной или экономически нерентабельной. Выбор метода ликвидации осадков определяется их составом, а также размещением и планировкой промышленного предприятия. Сжигание - один из наиболее распространенных методов ликвидации осадков сточных вод. Предварительно обезвоженные осадки органического происхождения имеют теплотворную способность 16800-21 000 кДж/кг, что позволяет поддерживать процесс горения без использования дополнительных источников теплоты. Осадки сжигаются на станциях очистки сточных вод в многоподовых, циклонных печах, а также печах кипящего слоя.
На рис. 63 представлена схема установки с использованием теплоты, получаемой от сжигания твердых отходов, для термической сушки и сжигания осадков сточных вод. Дымовые газы, образующиеся при сжигании твердых отходов в печи 1 с температурой 900-1000° С, поступают в камеру 3 для сжигания осадка сточных вод, в которой навстречу потоку дымовых газов с помощью насоса-дозатора 12, компрессора 13 и распылителя 2 подается осадок в распыленном состоянии. В камере 3 капли осадка подогреваются, подхватываются потоком дымовых газов, сгорают и поднимаются в верхнюю зону камеры. Температура дымовых газов в верхней зоне камеры за счет испарения влаги, содержащейся в осадках сточных вод, снижается до 750-800° С. В этой же зоне происходит дезодорация паров воды. Дымовые газы, содержащие минеральные частицы осадка, золу и пары воды, поступают в теплообменник. Одновременно из бака 4 в канал теплообменника 5 подается уплотненный осадок с влажностью 93-95%, который подсушивается до 84-89% и поступает в бак 10, оборудованный шнеком 11 для размельчения и подачи осадка к насосу-дозатору 12. Дымовые газы, охлажденные в теплообменнике до температуры 300-350° С, поступают в фильтр 6, откуда отсасываются вентилятором 8 через трубу 7 в окружающую среду. Твердые частицы, осаждающиеся на фильтре, поступают в сборник 9, откуда они периодически удаляются.
Рис 63. Схема установки для сжигания осадков сточных вод и твердых отходов
Установки такого типа не вызывают загрязнения окружающей среды, просты в эксплуатации. Они позволяют обезвреживать органические отходы (масло-продукты, растворители, краски, лаки и т. д.) с влажностью до 60% и объемным содержанием механических примесей до 10%.
К временным мероприятиям по ликвидации осадков относятся: сброс жидких осадков в накопители и закачка в земляные пустоты. Регенерация металлов - один из способов утилизации осадков сточных вод машиностроительных предприятий, особенно в гальванических, прокатных, штамповочных и термообрабатывающих цехах. Основными методами регенерации металлов являются вакуумная кристаллизация и нейтрализация.
При проектировании технологического процесса обработки осадков сточных вод следует иметь в виду не только проблемы их ликвидации и утилизации, но и уменьшение безвозвратных потерь воды в осадках, так как эти потери значительно снижают процент использования воды в оборотном цикле. Например, при очистке сточных вод от механических примесей в напорных гидроциклонах до 7% воды безвозвратно теряется с осадком.
При проектировании и эксплуатации систем очистки сточных вод машиностроительных предприятий следует рассматривать не только использование осадков сточных вод, но также и других продуктов, выделяемых в процессе очистки. Так, например, при сбраживании осадков сточных вод в метантенках выделяется большое количество газа, состоящего из метана (2/3 от общего объема газа) и диоксида углерода. Выделяемый метан можно использовать для подогрева метантенков (при этом ускоряется процесс сбраживания), для подогрева воды или пара и т. п.
При очистке сточных вод от маслопримесей в отстойниках, гидроциклонах и т. п. собирается большое количество маслопримесей, из которых после отстаивания их во вторичных отстойниках утилизируется чистое масло, используемое в технологических процессах.
Для переработки и захоронения промышленных отходов наиболее целесообразно сооружение полигонов. На рис. 64 показан план полигона «Красный бор» в Ленинграде. В составе полигона имеются участки приема и обезвреживания отходов гальванических производств, приема и захоронения органических отходов, захоронения особо вредных отходов, приема и сжигания жидких горючих и других отходов.
Рис. 64. Полигон 'Красный бор' для переработки и захоронения промышленных отходов