"Пути повышения эффективности работы сооружений для утилизации осадков"

На городских очистных сооружениях при очистке сточных вод образуется большое количество сырого осадка первичных отстойников и избыточного активного ила. Из сточных вод в осадки переходит множество различных веществ, вследствие чего обработка и удаление осадков представляют собой весьма сложную проблему. В сырых осадках находится огромное количество микроорганизмов, главным образом, фекального происхождения, многие из которых являются патогенными, представляющими потенциальную опасность для человека.

Выбор процесса обработки осадка осложняется непостоянством его состава относительно низкой концентрацией сухого вещества. Предпочтение отдается методу, при котором достигается лучшая стабилизация и обезвоживание осадка, облегчающая его удаление. Метод обработки и обезвоживания должен быть надежен, экономичен и обеспечивать превращение осадков в инертную, экологически безопасную массу.

Наиболее эффективно применение механического обезвоживания на вакуум-фильтрах, фильтр-прессах, различных центрифугах. При этом можно значительно повысить производительность установок для обезвоживания осадков за счет введения в них электролитов, т.е. коагуляции, при которой происходит процесс укрупнения и объединения в хлопья тонкодисперсных и коллоидных частиц. Необходимо отметить, что эффективность коагуляции в значительной степени зависит от правильного определения дозы коагулянта, способа введения его в осадок и смешения с ним.

Наиболее часто в качестве коагулянта применяются хлорное железо, сернокислое окисное железо, хлорированный железный купорос, хлоргидрат алюминия и другие реагенты в сочетании с известью. Литературные источники свидетельствуют, что дозы реагентов находятся в пределах от 0,5 до 20% массы сухого вещества осадка и зависят от свойств осадков и типа реагентов [1].

Эффективность коагулянтов определяется величиной заряда частиц осадка, концентрацией реагента, химическими реакциями, происходящими при введении реагентов в осадок, значением рН среды, степенью перемешивания и временем контакта с осадком, агрегативной устойчивостью образующихся хлопьев, степенью их сжимаемости и другими факторами.

Результаты проанализированных нами работ в области коагуляции осадков могут быть выражены в некоторых общих положениях, характерных для коллоидных систем:

– коагулирующей частью электролита является один из его ионов, имеющий заряд, противоположный по знаку заряду коллоидной частицы;

– эффективность коагулянтов тем выше, чем выше валентность коагулирующего иона;

– доза коагулянта должна быть в строго определенных пределах, т.к. добавлением его после наступления изоэлектрического состояния можно перевести знак заряда коллоидных частиц на противоположный, что уменьшает степень коагуляции;

– количество электролита, требуемого для коагуляции, в значительной степени определяется дисперсностью и химическим составом частиц твердой фазы.

Наиболее эффективным из применяемых реагентов является хлорное железо, которое по сравнению с другими реагентами быстрее разрушает белковые соединения. При этом рН осадка уменьшается до 4-5, т.е. до значения, соответствующего изоэлектрической точке белковых веществ.

Исследователи [2] считают, что при определении дозы реагентов следует учитывать щелочность и содержание органических веществ в осадке.

Имеются сведения [3], что коагуляция осадков хлорным железом в сочетании с известью позволяет значительно сократить расход коагулянта, увеличить производительность оборудования для обезвоживания осадков и понизить влажность твердой фазы (кека). Это связано с тем, что известь нейтрализует кислоты, образующиеся при гидролизе коагулянтов, вступает в химические реакции с кислотами и органическими веществами, находящимися в осадках. Одновременно известь является присадочным материалом, повышающим жесткость структуры осадка.

Для определения оптимальной дозы хлорного железа из городских очистных сооружений г. Кременчуга были проведены эксперименты по коагулированию различных осадков в сочетании с обработкой известью. Механическое обезвоживание различных осадков после коагулирования производилось на центрифуге непрерывного действия фирмы «HUMBOLDT». Экспериментальные данные представлены в таблице 1.

Таблица 1.Результаты опытов по обезвоживанию осадков на очистных сооружениях г. Кременчуга с использованием в качестве коагулянта хлорного железа и извести

№ опыта
Тип осадка
Доза, % массы сухого вещества
Влажность кека, %
Произво-дительность центрифуги, кг/ч
хлорного железа
извести (по СаО)
1
Сырой осадок из первичных отстойников с начальной влажностью 96,3%
1,4
1,3
79
276
1,4
3,6
75,6
328
1,8
4,2
74,1
446
2

Избыточный активный ил из вторичных отстойников с начальной влажностью 98,1%

2,4
1,6
82,3
254
2,6
1,8
81,1
278
3,5
2,3
80,2
316
3

Уплотненный активный ил из илоуплотнителя с начальной влажностью 96,6%
1,6
1,4
78,2
361
1,9
1,6
76,4
406
2,1
2,0
75,3
490

Сопоставление данных, приведенных в таблице 1, показывает, что коагуляция сырых осадков хлорным железом в сочетании с известью позволяет сократить расход хлорного железа в 1,24 - 1,6 раз.

При обработке осадка хлорным железом в сочетании с известью в осадок необходимо вводить сначала хлорное железо, а затем известь. Если хлорное железо вводится в осадок после извести, то его расход увеличивается в 1,35 – 1,5 раза.

Таким образом, экспериментально установлено, что оптимальная доза хлорного железа и извести при механическом обезвоживании осадков сточных вод на очистных сооружениях г. Кременчуга составляет соответственно 3,5 % и 2,3 %. В результате применения вышеуказанного коагулянта была увеличена производительность центрифуги в 1,6 раза и снижена влажность кека до 74,1 %.

Литература

1. Туровский П.С. Обработка осадков сточных вод. –М: Стройиздат, 1982. – 223 с.

2. Обезвоживание и обезвреживание осадков сточных вод. М., Изд-во ЦБНТИ МЖКХ РСФСР, 1997. – (Сер. Водоснабжение и канализация). Вып. 3 (37), 66 с.

3. Рубчак П.Ю., Сирота М.Н. Сооружения для обработки осадков городских сточных вод. –М.: Стройиздат, 1978. – 116 с.