11. Обробка та знешкодження осадів стічних вод

11.1 Склад і властивості осадів

Крім сміття, що затримується на гратах, і осаду з піскоуловлювачів, при освітленні стічних вод у первинних відстійниках міських очисних споруд утворюється сирий осад, а при біологічному очищенні в аеротенках чи на біофільтрах – надлишковий активний мул чи надлишкова біоплівка, обробці й знешкодженню яких і присвячений цей розділ.

Вирішення питань, пов’язаних з обробкою та знешкодженням осадів, є надзвичайно складним. Осади міських стічних вод мають великі об’єми (1–4 % витрати очищуваних стічних вод; 60–70 % загальної кількості осадів при цьому складає надлишковий активний мул), високу вологість, неоднорідний склад і змінні властивості, містять органічні речовини, які здатні швидко загнивати, заражені бактеріальною (в тому числі й патогенною) мікрофлорою та яйцями гельмінтів. Осади стічних вод відносять до важкофільтрованих мулових суспензій.

Кількість і вологість осадів залежать від типу, режиму експлуатації й ефективності роботи споруд для механічного та біологічного очищення міських стічних вод, а також кількості й виду виробничих стічних вод, що очищаються разом із господарсько–побутовими стічними водами.

Сирий осад первинних відстійників являє собою драглювату суспензію сірого або світло–коричневого кольору з кислуватим запахом. Внаслідок вмісту великої кількості органічних речовин він швидко загниває, набуваючи темно–сірого або чорного кольору і має неприємний кислий запах. Вологість осаду первинних відстійників залежить, головним чином, від способу його вивантаження: при вивантаженні під гідростатичним тиском вологість осаду становить в середньому 95 %, при відкачуванні плунжерними насосами – 93–93,8 %.

Надлишковий активний мул являє собою суспензію аморфних пластівців сірувато–чорного кольору. При зберіганні й ущільненні він швидко загниває. Вологість надлишкового активного мулу, який вивантажується з вторинних відстійників після аеротенків, становить 99,2–99,7 %, а вологість надлишкової біоплівки, яка вивантажується з вторинних відстійників після біофільтрів,– 96–96,5 %.

Зброджені осади відрізняються одноріднішою структурою і являють собою суспензії чорного або темно–сірого кольору.

Хімічний і гранулометричний склад осадів. Більшу частину сухої речовини сирого осаду первинних відстійників (в середньому 60–75%) і надлишкового активного мулу (в середньому 70–75%) складає органічна речовина. Вона представлена білками, жирами та вуглеводами, які у сумі складають 80–85 %, а також гумусоподібними, які складають відповідно 15–20 %. Кількісне співвідношення між окремими компонентами в осадах різне. Якщо в органічній речовині осаду переважають жироподібні речовини й вуглеводи, то в активному мулі значну частину органічної речовини складають білки Хімічний склад осадів має суттєвий вплив на їх властивості і визначає можливі методи їх обробки.

11.2 Основні методи і споруди для обробки осадів стічних вод

Основне завдання обробки осадів стічних вод полягає в отриманні кінцевого продукту, властивості якого забезпечують можливість його утилізації або зводять до мінімуму шкоду довкіллю.

На очисних спорудах застосовують наступні процеси обробки осадів стічних вод: ущільнення (згущення), стабілізацію, кондиціонування, зневоднення, сушіння, термічну обробку, утилізацію цінних продуктів або ліквідацію осадів.

Ущільнення й зневоднення забезпечують зменшення вологості, об’єму та маси осадів і є, як правило, невід’ємною частиною будь–якої технологічної схеми їх обробки. Зазвичай ущільнюють надлишковий активний мул, у окремих випадках – суміш активного мулу й сирого осаду.

Ущільнення може бути гравітаційним у вертикальних або радіальних мулоущільнювачах і флотаційним.

Найбільш поширеним і простим прийомом зниження об'єму надлишкового активного мулу є гравітаційне ущільнення. Воно значною мірою зменшує об'єм споруд, потребу в реагентах і витрати електроенергії, необхідні для подальшої його обробки. Зменшення об'єму і вологості осадів гравітаційним методом досягається тривалим їх відстоюванням. У процесі ущільнення активного мулу відокремлюється вільна вода.

Застосовують зазвичай мулозгущувачі радіального типа. На станціях невеликої продуктивності використовують вертикальні мулозгущувачі, які влаштовують на базі звичайних первинних вертикальних відстійників з центральною трубою. З мулозгущувачів радіального типа мул видаляють безперервно мулошкребами або мулососами та направляють на подальшу обробку.

Розрахункова тривалість ущільнення осаду в радіальних відстійниках для активного мулу з вторинних відстійників становить 9–11 год. Вологість ущільненого активного мулу складає при цьому 98%.

Осади стічних вод схильні до процесів гниття, які супроводжують виділення смердючих запахів, утворення колоїдних і дрібнодисперсних частинок, погіршення водовіддачі. Тому осади піддають стабілізації – спеціальній обробці, яка змінює їх фізико–хімічні властивості та пригнічує життєдіяльність гнильних бактерій, чим запобігають загниванню осадів.

Стабілізацію (мінералізацію) здійснюють з метою запобігання загниванню осадів, зменшення маси їх сухої речовини за рахунок розпаду частини беззольної речовини, покращання, в окремих випадках, водовіддаючих властивостей.

Стабілізацію органічної речовини осаду здійснюють за допомогою мікроорганізмів у анаеробних і аеробних умовах.

Аеробну стабілізацію здійснюють у аераційних спорудах типа аеротенків, вона полягає в тривалій аерації осаду.

Анаеробну стабілізацію або зброджування здійснюють у таких спорудах:

• у септиках (при продуктивності станції до 25 м³/доб.);

• у двоярусних відстійниках або освітлювачах (при продуктивності станції до 10 тис. м3/доб.);

• у метантенках (при продуктивності станції більше 10 тис. м³/доб.).

Отже, для міських і районних очисних станцій можуть застосовуватися послідовно всі методи обробки осадів: попереднє ущільнення; аеробна стабілізація в стабілізаторах при продуктивності станції 64–100 тис. м³/добу чи анаеробна стабілізація в метантенках при продуктивності станції понад 100 тис. м³/добу; механічне зневоднення з попереднім кондиціонуванням осадів на вакуум–фільтрах, фільтр–пресах або центрифугах; зневоднення на мулових майданчиках (якщо це можливо); термічна обробка шляхом сушіння і спалювання.