Tratarea și eliminarea nămolurilor de epurare. Metode de tratare a nămolurilor de epurare, structuri utilizate

Suspensiile izolate din deșeuri și apele uzate în timpul epurării lor mecanice, biologice și fizico-chimice (reactivi) sunt sedimente.

Se recomandă împărțirea proprietăților sedimentelor în cele care le caracterizează natura și structura, precum și în cele care le determină comportamentul în timpul procesului de deshidratare.

Influența calității inițiale a apei asupra efectului de dezinfecție	Turbiditatea crescută, culoarea și pH-ul se deteriorează	În prezența substanțelor organice în apă, efectul bactericid nu se modifică	Odată cu creșterea concentrației de substanțe în suspensie, activitatea bactericidă scade	Odată cu creșterea concentrației de substanțe în suspensie, a temperaturii și a compoziției sării,	Prezența substanțelor în suspensie reduce drastic efectul de dezinfecție	Nu afectează
Efectul asupra proprietăților organoleptice ale apei	Îmbunătățește: oxidează fenolii la produse care nu au mirosuri de clorofenol	Se agravează: miros de iod, care dispare după 40-50 de minute	Îmbunătățește: elimină mirosurile	Nu afectează	Nu afectează	Îmbunătățește: elimină mirosul
Perioada post-acțiune	O zi sau mai mult, în funcție de doză			90-150 de zile in functie de doza		Nu afectează E. coli
Timp de dezinfecție, min					Imediat
Metodă	Clorarea	Iodizare	Ozonarea	Tratament cu ioni de argint	tratament UV	Iradierea gamma

Masa constanta. În sedimentele lichide este aproximativ aproape de concentrația de solide în suspensie determinată prin filtrare sau centrifugare.

În sedimentele organice hidrofile, acest indicator este adesea apropiat de conținutul de substanțe organice și caracterizează conținutul de substanțe azotate.

Compoziția elementară este deosebit de importantă pentru sedimentele organice, în primul rând în ceea ce privește indicatori precum conținutul de: carbon și hidrogen pentru a determina gradul de stabilizare sau stabilire a acidității totale; azot și fosfor pentru a evalua valoarea îngrășământului sedimentului; metale grele etc.

Pentru sedimentele anorganice este adesea utilă determinarea conținutului de săruri de Fe, Mg, Al, Cr, Ca (carbonați și sulfați) și Si.

Toxicitate. Metalele conținute în nămolurile din apele uzate industriale (cupru, crom, cadmiu, nichel, zinc, staniu) sunt toxice. Au capacitatea de a provoca diferite tipuri de efecte biologice în corpul uman - toxice generale, mutagene și embriotoxice. Gradul de toxicitate și pericol diverse metale nu este același lucru și poate fi evaluat prin Valorile dozelor letale medii pentru animalele de laborator. Rezultatele experimentale arată că cromul și cadmiul sunt cele mai toxice pentru animale.

Conform concentrațiilor maxime admise în prezent, care țin cont, alături de toxicitate, de proprietățile cumulate ale substanțelor, cel mai mare pericol pentru sănătatea publică este cadmiul, cromul și nichelul; Cuprul și zincul sunt mai puțin periculoase.

Nămolurile de la instalațiile de tratare ale industriilor galvanice care conțin oxizi de metale grele aparțin clasei a patra de pericol, adică substanțe cu pericol redus.

Formarea nămolului cu proprietăți specificate începe cu selectarea acelor metode de curățare care oferă posibilitatea de eliminare sau depozitare în siguranță a nămolului, reducând costurile de deshidratare și uscare.

Posibilitatea depozitării în siguranță a nămolului de epurare este determinată de următoarele caracteristici și proprietăți ale nămolului: vâscozitatea aparentă și fluiditatea asociată a nămolului, precum și natura apei conținute în nămol.

Vâscozitatea aparentă și fluiditatea asociată a sedimentelor pot fi considerate ca o măsură a intensității forțelor de interconectare dintre particule. De asemenea, vă permite să evaluați natura tixotropică a sedimentului (capacitatea sedimentului de a forma un gel în repaus și de a reveni la fluiditate chiar și cu agitare ușoară). Această proprietate este foarte importantă pentru evaluarea capacității nămolului de a fi colectat, transportat și pompat.

O suspensie de nămol nu este un fluid newtonian deoarece valoarea viscozității găsită este foarte relativă și depinde de efortul de forfecare aplicat.

Natura apei conținute în sediment. Această apă este suma apei libere, care poate fi îndepărtată cu ușurință, și a apei legate, inclusiv apa de hidratare coloidală, apa capilară, apa celulară și apa legată chimic. Eliberarea apei legate necesită un efort considerabil. De exemplu, apa celulară este separată doar prin tratament termic (uscare sau ardere).

O valoare aproximativă a acestui raport poate fi obținută termogravimetric, adică prin construirea unei curbe de pierdere de masă pentru o probă de sediment compactat la o temperatură constantă și prelucrată în condiții adecvate. Punctul în care termograma are o pauză poate fi determinat prin reprezentarea grafică a dependenței K = f (5"), unde V- viteza de uscare, g/min; S - Conținut de substanță uscată din probă, % (Fig. 2.6).

Raportul dintre apa liberă și cea legată este un factor decisiv în aprecierea deshidratării unui nămol.

Din fig. 2.6 se poate observa că primul curent critic determină cantitatea de apă care poate fi îndepărtată din sediment cu o viteză constantă de uscare (faza 1), și reprezintă conținutul de substanță uscată din sediment după pierderea apei libere. Apoi, apa legată este îndepărtată: mai întâi la obiect S2 cu o relație liniară între o scădere a vitezei de uscare și o creștere a conținutului de substanță uscată (faza 2), iar apoi cu o scădere mai accentuată a ratei de scădere a vitezei de uscare (faza 3).

Acești factori includ: compactabilitatea; rezistivitate; caracteristicile numerice ale compresibilității sedimentelor sub influența presiunii în creștere (compresibilitatea sedimentelor); determinarea procentului maxim de substanţă uscată din nămol la o presiune dată.

Capacitatea de compactare este determinată din analiza curbei de sedimentare a sedimentului. Această curbă este trasă din teste de laborator într-un vas echipat cu un agitator lent. Curba caracterizează gradul de separare a masei de sedimente din vas în funcție de timpul petrecut în acesta.

Cel mai important indicator al capacității nămolului de epurare de a elibera umiditatea este rezistivitatea. Valoarea rezistivității (g) este un parametru general și este determinată de formula

Unde P este presiunea (vidul) la care sedimentul este filtrat; F- suprafața filtrului; ri este vâscozitatea filtratului; CU - masa fazei solide a sedimentului depus pe filtru la primirea unui volum unitar de filtrat;

Aici t este durata filtrării; V- volumul de sediment eliberat.

Umiditate. Acest parametru ia în considerare modificările în compoziția și proprietățile nămolului în timpul procesării și depozitării.

Compresibilitatea sedimentelor. Pe măsură ce scăderea de presiune crește, porii tortului dispar, iar rezistența la filtrare crește. Coeficientul de compresibilitate al sedimentului (S) determinat de formula

gr2 -gr{

Lgp2-lgi?" (2-5)

Unde r și r2 sunt rezistivitatea sedimentului, calculată folosind, respectiv, formula (2.3), la presiune /> și P2.

Rata de filtrare a apei va crește, va rămâne constantă sau va scădea pe măsură ce P crește, în funcție de faptul că valoarea lui S este mai mică, egală sau mai mare decât unu.

Substanțele cristaline insolubile sunt de obicei greu de comprimat (aproape de 0 sau< 0,3). Суспензии с гидрофильными частицами имеют высокую сжимаемость (5>0,5, ajungând și uneori depășind 1,0).

Pentru multe tipuri de sedimente organice, există chiar și o „presiune critică”, deasupra căreia porii tortului se închid atât de mult încât drenajul devine imposibil. De exemplu, pentru nămolurile de epurare municipale, filtrarea la presiuni de peste 1,5 MPa este aproape ineficientă. Acesta este motivul pentru care se crede că creșterea treptată a presiunii are un oarecare avantaj în întârzierea compactării turtei.

Conținut maxim de substanță uscată în nămol la o presiune dată. Umiditatea din precipitații poate fi în legătură chimică, fizico-chimică și fizico-mecanica cu particule solide, precum și sub formă de umiditate liberă. Cu cât există mai multă umiditate legată în sediment, cu atât mai multă energie trebuie cheltuită pentru a-l îndepărta. O creștere a pierderii de apă din sediment se realizează prin redistribuirea formelor de legare a umidității cu particule solide către o creștere a umidității libere și o scădere a umidității legate folosind diferite metode de procesare.

Studiile privind dependența coeficientului de filtrare al sedimentelor de umiditatea acestora au arătat că odată cu scăderea umidității precipitațiilor scad și valorile coeficientului de filtrare. În acest caz, putem observa anumite valori ale umidității precipitațiilor, sub care coeficientul de filtrare depinde puțin de umiditate. Pentru nămolul de hidroxid din apele uzate de galvanizare, acesta
se află în regiunea de 67-70%, iar pentru nămol după tratarea galvanocoagulare a apelor uzate - în regiunea de 50-55%.

Putere. Utilizarea numai a conținutului de umiditate pentru a prezice capacitatea de stocare a nămolurilor de tratare a apelor uzate nu este suficientă. Prin urmare, pentru a evalua posibilitatea de stocare a sedimentelor, se folosesc caracteristicile de rezistență ale acestora - rezistența la forfecare și capacitate portantă, toxicitate, filtrabilitate, umiditate, stabilitate (rezistență) și filtrabilitate.

Lavabilitate. Metalele grele sunt conținute în sedimente sub formă de hidroxizi sau săruri puțin solubile, de exemplu carbonați, fosfați, cromați, sulfuri etc. Utilizarea datelor din literatură privind solubilitatea compușilor metalici în apă nu ne permite să determinăm clasa de pericol. a sedimentelor cu suficientă acurateţe, întrucât nu se ţine cont de fizica complexă.-procesele chimice care apar în timpul depozitării sedimentelor. Date mai fiabile pot fi obținute prin studiile de filtrare a nămolului de epurare.

Cantitatea de contaminanți îndepărtați depinde de mulți factori. Din punct de vedere al compoziției de fază a nămolului de epurare poate fi caracterizat ca celulă cristalină cu componente solubile și semisolubile și pori umpluți cu lichid. Faza lichidă a sedimentelor conține cantități sedimentare de metale grele și săruri dizolvate sub formă de anioni SO4, SG, CO2 etc. La depozitarea sedimentelor, are loc îmbătrânirea fizico-chimică a hidroxizilor metalici, în urma căreia cationii și anionii desorbiți trec în fază lichidă, valoarea pH-ului scade și conținutul de sare crește, ceea ce contribuie la scăderea produșilor de solubilitate ai hidroxizilor.Când precipitatul este expus la un lichid de levigare, se dizolvă compușii semisolubili, precum gipsul, ceea ce duce și la o crestere a continutului de sare al fazei lichide.Daca lichidul de levigare contine anhidride acide (sulfurice, carbonice, nitrice), scade si valoarea pH-ului.

Determinarea experimentală a capacității de spălare a sedimentelor se realizează în condiții statice și dinamice. Esența studiului static constă în înmuierea probelor de sediment în apă distilată fără agitarea sau schimbarea apei, urmată de monitorizarea conținutului de componentă levigabilă în apă timp de 6-12 luni. Un experiment dinamic presupune depozitarea probelor în condiții naturale pe locuri special echipate, unde sunt expuse la toate tipurile de influențe atmosferice externe (ploaie, îngheț etc.). Leșierea elementului este monitorizată atât în probele de apă scoase din amplasament, cât și prin pierderea acestuia în sediment în timpul experimentului (6-12 luni sau mai mult).

Debitul de apă al sedimentelor depinde în mare măsură de mărimea fazei solide a acestora. Cu cât particulele sunt mai fine, cu atât producția de sedimente este mai slabă. Partea organică a sedimentelor putrezește rapid, în timp ce cantitatea de particule coloidale și fin dispersate crește, în urma cărora producția de apă scade.

În fig. Figura 2.7 prezintă un grafic tipic de proces utilizat pentru tratarea nămolului de epurare.

Modern mijloace tehnice Se poate obține orice grad de reducere a umidității.

În prezent, se folosesc patru metode de compactare și îngroșare a sedimentelor (vezi Fig. 2.7): gravitația, flotația, îngroșarea în câmp centrifugal și filtrarea.

Compactarea gravitațională este cea mai comună metodă de compactare a sedimentelor. Este ușor de utilizat și relativ ieftin. Timpul de compactare este stabilit experimental și poate fi foarte diferit - de la 2 la 24 de ore sau mai mult.

Pentru a reduce durata compactării, a obține nămol cu mai puțină umiditate și a reduce eliminarea solidelor în suspensie din compactare, se folosesc diverse tehnici: amestecarea în timpul compactării, îngroșarea ciclică, coagularea, compactarea rosturilor. tipuri variate precipitații și metoda termogravitațională.

La amestecarea sedimentului în timpul compactării, are loc distrugerea parțială a structurii spațiale continue a sedimentului. Paletele agitatorului, împingând părți ale sedimentului structurat separate unul de celălalt, creează condiții pentru eliberarea nestingherită a umidității libere captate anterior și reținute de structura spațială a sedimentului. Amestecarea lentă ajută la apropierea particulelor individuale de sedimente, ceea ce duce la coagularea lor cu formarea de agregate mari, care sunt compactate mai intens sub influența propriei mase.

În fig. Figura 2.8 arată dependența gradului de îngroșare a sedimentului de durata și viteza de amestecare într-un mixer cu tijă.

Efect maxim compactarea s-a realizat la o viteză de amestecare a capătului paletelor mixerului de 0,04 m/s, conținutul de solide în suspensie în apă limpezită nu a depășit 50 mg/dm3.

Îngroșarea ciclică se realizează prin acumularea secvențială a nămolului condensat din mai multe cicluri de îngroșare cu amestecare lentă cu un agitator cu tije și pomparea apei clarificate după fiecare ciclu de îngroșare. Eficacitatea procesului de îngroșare ciclică poate fi explicată prin faptul că, odată cu creșterea presiunii hidrostatice, determinată de numărul de cicluri succesive de îngroșare a nămolului, și amestecarea mecanică lentă mai intens decât cu umplerea unică, se formează secundare flocuri. observat în nămolul coagulat anterior, ceea ce duce la fulgi mai grei și la tiraj de compactare accelerat.

O creștere a presiunii hidrostatice a straturilor supraiacente de sediment condensat pe cele subiacente duce la deformarea structurii sedimentului, însoțită de tranziția unei părți din apa legată în structurile floculante ale sedimentului în apă liberă, care este îndepărtat prin filtrare prin spațiul poros al stratului de sediment condensat.

Ca coagulanți sunt utilizați diferiți compuși minerali și organici. În sistemul de management al reactivilor, calitatea soluțiilor de reactivi este controlată ( clorură de fier si var) in functie de concentratia agentului activ in acestea. Este necesar un control atent al soluțiilor de reactivi, deoarece excesul lor nu îmbunătățește filtrabilitatea sedimentelor, în timp ce, în același timp, consumul excesiv de substanțe rare implică o creștere nerezonabilă a costurilor de operare.

Prin metoda compactării termografice sedimentul este încălzit. În timpul încălzirii, învelișul de hidratare din jurul particulei de sediment este distrus, o parte din apa legată devine liberă și, prin urmare, procesul de compactare se îmbunătățește. Temperatura optimă de încălzire pentru nămolul activ din apele uzate de la instalațiile de hidroliză este de 80-90°C. După încălzire timp de 20-30 de minute, urmată de menținerea nămolului și compactarea acestuia, umiditatea acestuia scade de la 99,5 la 96-95%. Timpul total de procesare este de 50-80 de minute.

Plutirea. Avantajul acestei metode este că poate fi ajustată prin schimbarea rapidă a parametrilor. Dezavantajele metodei includ costuri de operare mai mari și incapacitatea de a acumula cantități mari de sedimente în compactor.

În mod obișnuit, se utilizează rotor, flotație electrică și sub presiune. Acesta din urmă este cel mai răspândit.

La proiectarea unui compactor prin flotație se prescrie o sarcină specifică de substanță uscată de 5-13 kg/(m2 x h) și o sarcină hidraulică mai mică de 5 m3/(m2 x h); se ia concentrația sedimentului compactat: fără polielectroliți 3-4,5% substanță uscată, cu utilizarea polielectroliților 3,5-6% în funcție de doza de polielectroliți și de sarcină.

Volumul rezervorului de depozitare a sedimentelor trebuie proiectat pentru câteva ore, deoarece după acest timp bulele de aer părăsesc sedimentul și capătă din nou o greutate specifică normală.

Etanșare de filtrare. Filtrarea este folosită cel mai adesea ca metodă de deshidratare mecanică a sedimentelor și este folosită extrem de rar pentru îngroșarea acestora. Următoarele tipuri de filtre moderne de etanșare sunt comune: filtru de tambur, sită de tambur și recipient de filtru.

Pentru digestia anaerobă se folosesc de obicei două regimuri de temperatură: mezofil la o temperatură de 30-35°C și termofil la o temperatură de 52-55°C.

Monitorizarea proceselor de fermentare a metanului include un sistem de măsurători și analize ale fazelor solide, lichide și gazoase. Măsurarea cantității de sediment de intrare și de nămol activ în volum face posibilă calcularea dozei zilnice de încărcare a digestorului în volum D în %. Volumul total al digestorului este considerat 100%. Volumul de precipitații care intră pe zi, exprimat ca procent din volumul total al digestorului, constituie doza de încărcare volumetrică a structurii. Această valoare poate fi exprimată fie ca procent din volumul total al digestorului, fie ca o fracțiune dintr-o unitate a volumului acestuia, adică în m3 de sediment per 1 m3 de volum pe zi. De exemplu, dacă doza D = 8%, atunci a doua opțiune pentru exprimarea acestei valori este 0,08 m3/(m3 x zi).

Se presupune că în timpul procesului de fermentație, volumul de nămol și cantitatea totală de apă care intră în digestor nu se modifică. Astfel, în contabilitate se neglijează cantitatea de umiditate furnizată cu abur supraîncălzit (utilizată pentru încălzirea masei fermentate), precum și cea pierdută cu gazele de fermentare îndepărtate.

De cel puțin 1-2 ori pe săptămână, se efectuează analize asupra nămolului de intrare și fermentat pentru a determina conținutul de umiditate și conținutul de cenușă. Cunoscând umiditatea și conținutul de cenușă al sedimentelor inițiale, precum și D, este ușor de calculat doza de încărcare a digestorului pe baza substanței fără cenușă Dbz. Această valoare, măsurată în kilograme de substanță fără cenușă la 1 m3 de volum al structurii pe zi, este similară cu sarcina pe unitatea de volum determinată pentru rezervoarele de aerare. În funcție de tipul de nămol încărcat și de caracteristicile acestuia în ceea ce privește conținutul de umiditate și cenușă, valoarea D63 variază foarte mult: pentru modul de fermentație mezofilă de la 1,5 până la 6 kg/(m3 x zi), iar pentru modul de fermentație termofilă - de la 2,5 la 12 kg/ (m3 x zi).

Atunci când funcționează digestoarele, analiza chimică a sedimentelor pentru conținutul de componente care formează gaze, precum și fosfați, agenți tensioactivi și azot general se efectuează de obicei o dată pe trimestru (mai puțin de o dată pe lună). Analiza se face din probele medii colectate în perioada de studiu. Se folosesc sedimentele uscate rămase după determinarea umidității.

Cantitatea de gaze de fermentare este înregistrată continuu cu ajutorul dispozitivelor de înregistrare automată. Analiza chimică a compoziției gazelor se efectuează o dată pe deceniu sau pe lună. Se determină CH4, H2, CO2, N2 și 02. Dacă procesul este stabil, atunci conținutul de H2 - produsul primei faze a fermentației - nu trebuie să depășească 2%, conținutul de CO2 nu trebuie să depășească 30-35% . În acest caz, oxigenul ar trebui să fie absent, deoarece acest proces este strict anaerob. Prezența oxigenului este detectată numai din cauza eșecului izolării complete a instrumentelor utilizate pentru analiză de aerul atmosferic. Cantitatea de metan este de obicei de 60-65%, azot - nu mai mult de 1-2%. Dacă raporturile obișnuite în compoziția gazelor se modifică, atunci motivele ar trebui căutate pentru o încălcare a regimului de fermentație.

Modificările profunde și pe termen lung ale compoziției gazelor, exprimate printr-o scădere a procentului de metan și o creștere a conținutului de dioxid de carbon, pot fi dovezi ale „acidificării” digestorului, care cu siguranță va afecta compoziția chimică a apa de nămol. Produșii în fază acidă vor apărea în ea în cantități mari, în special acizi grași inferiori (LFA), reducând în același timp alcalinitatea apei interstițiale, care este determinată, pe lângă LFA, de conținutul de compuși carbonatați și hidrocarbonati.

În acest caz, se observă o scădere bruscă a randamentului de gaz pe unitate de volum de sediment încărcat și o scădere a valorii pH-ului la 5,0. În gazele de fermentație acide apare hidrogen sulfurat H2S, metanul CH4 scade, iar concentrația de dioxid de carbon CO2 crește foarte mult. Toate acestea sunt însoțite de formarea spumei și acumularea unei cruste dense în interiorul digestorului.

În condiții stabile de fermentație, conținutul de NFA în apa de nămol este la nivelul de 5-15 mg-eq/dm3, iar valoarea alcalinității este de 70-90 mg-eq/dm3. Suma tuturor acizilor organici este determinată prin echivalentul acidului acetic, iar alcalinitatea - prin echivalentul unui ion bicarbonat.

Compoziția chimică a apei de nămol se determină de 1-3 ori pe săptămână (conform programului de determinare a umidității precipitațiilor). În plus, conținutul de azot al sărurilor de amoniu, care apare ca urmare a defalcării componentelor proteice, este determinat în apa de nămol. La operatie normala Concentrația digestorului de săruri de azot de amoniu în apa de nămol variază de la 500 la 800 mg/dm3.

Pe baza datelor analizelor și măsurătorilor se realizează o serie de calcule, în urma cărora se determină D și D63, procentul de descompunere a substanței fără cenușă a sedimentelor P63 (luat în considerare de modificările de umiditate și cenușă). conținut), precum și randamentul de gaz Pr, randamentul de gaz din 1 kg de substanță uscată încărcată și 1 kg de substanță fermentată fără cenușă și consumul de abur la 1 m3 de sediment.

Motivele perturbărilor în fermentația normală pot fi: o doză mare de încărcare a digestorului cu sediment proaspăt, fluctuații bruște de temperatură și încărcare în digestor de contaminanți care nu pot fi fermentați. Ca urmare a influenței acestor motive, activitatea microorganismelor producătoare de metan este inhibată și intensitatea procesului de fermentare a nămolului este redusă.

Contabilitatea funcționării digestorului se efectuează conform formei din tabel. 2.17.

La lucrări de punere în funcţiuneÎn primul rând, se verifică etanșeitatea digestoarelor, prezența supapelor de siguranță, precum și prezența și funcționarea dispozitivelor de amestecare; Se atrage atenția asupra posibilității apariției scânteilor din cauza posibilului contact al pieselor rotative din oțel cu părțile staționare ale structurilor.

Tabelul 2.17

Declarație contabilă lunară a funcționării digestorului

Următoarele dispozitive sunt utilizate pentru monitorizarea automată a parametrilor tehnologici ai digestoarelor de funcționare.

1. Dispozitive pentru monitorizarea contaminării cu gaz a spațiilor și semnalizarea conținutului de gaz antiexploziv (până la 2%) din aer. Senzorul de alarmă este instalat pe peretele din camera de injecție, iar dispozitivul indicator este instalat pe panoul de comandă, care poate fi scos din senzor la o distanță de până la 500 m. Când concentrația de urgență a metanului din aer este atins, ventilatorul de urgență și semnalul sonor (luminos) de urgență sunt pornite automat.

2. Dispozitiv pentru monitorizarea temperaturii sedimentelor. Include un dispozitiv primar - o rezistență termică de cupru sau platină într-un manșon încorporat în rezervorul digestorului și dispozitiv secundar pe panoul de control.

3. Pentru a măsura debitul de gaz de la digestoare, un manometru de presiune diferențială cu membrană sau clopot este utilizat ca traductor primar, iar un înregistrator este folosit ca traductor secundar. Cantitatea de gaz eliberată se înregistrează zilnic.

În plus, modelele tipice pentru digestoare includ măsurarea temperaturii gazului în conductele de gaz de la fiecare digestor și măsurarea presiunii gazului.

Procesele de fermentare a metanului sunt monitorizate pentru a atinge următoarele obiective:

Reducerea duratei de fermentare atunci când se atinge un anumit grad de descompunere pentru a reduce volumul structurilor și, în consecință, costurile de capital;

Creșterea cantității de biogaz eliberat în timpul procesului de fermentație pentru a-l utiliza pentru a reduce costul încălzirii digestoarelor în sine și pentru a obține suplimentar alte tipuri de energie;

Creșterea conținutului de metan din biogaz pentru a crește puterea calorică și eficiența de utilizare a acestuia;

Realizare etanșare bunăși proprietățile de eliberare a apei ale nămolului digerat pentru a reduce costul instalațiilor pentru deshidratarea acestuia.

Sarcina principală a tratării nămolului de epurare este obținerea unui produs final ale cărui proprietăți să asigure posibilitatea eliminării acestuia în interesul economiei naționale sau să minimizeze daunele aduse mediului. Schemele tehnologice utilizate pentru implementarea acestei sarcini sunt foarte diverse.

Procese tehnologice de tratare a nămolurilor de epurare la toate aspectele mecanice, fizico-chimice și tratament biologic pot fi împărțite în următoarele etape principale: compactarea (îngroșarea), stabilizarea părții organice, condiționarea, deshidratarea, tratarea termică, eliminarea produselor valoroase sau eliminarea sedimentelor (Schema 2).

Figura 5 - Etape și metode de tratare a nămolurilor de epurare

Compactarea sedimentelor

Compactarea sedimentelor este asociată cu îndepărtarea umidității libere și este o etapă necesară în toate schemele tehnologice de prelucrare a sedimentelor. În timpul compactării, în medie, 60% din umiditate este îndepărtată și masa sedimentului este redusă de 2,5 ori.

Pentru compactare se folosesc metode gravitaționale, de filtrare, centrifuge și vibrații. Metoda de compactare gravitațională este cea mai comună. Se bazează pe sedimentarea particulelor din faza dispersată. Ca compactoare de nămol se folosesc rezervoare de decantare verticale sau radiale.

Compactarea nămolului activ, spre deosebire de compactarea nămolului brut, este însoțită de o modificare a proprietăților nămolului. Nămolul activat ca sistem coloidal are o capacitate ridicată de formare a structurii, în urma căreia compactarea sa duce la trecerea unei părți din apa liberă într-o stare legată, iar o creștere a conținutului de apă legată în nămol duce la o deteriorare a randamentului apei.

Folosind metode speciale de procesare, cum ar fi tratarea cu reactivi chimici, este posibilă transformarea unei părți din apa legată într-o stare liberă. Cu toate acestea, o parte semnificativă din apa legată poate fi îndepărtată numai prin procesul de evaporare.

Stabilizarea nămolului

Stabilizare anaerobă

Principala metodă de neutralizare a nămolurilor din apele uzate municipale este digestia anaerobă. Fermentarea se numește fermentație a metanului, deoarece, ca urmare a defalcării materiei organice din sedimente, metanul se formează ca unul dintre produsele principale.

Procesul biochimic de fermentare a metanului se bazează pe capacitatea comunităților microbiene de a oxida substanțele organice din nămolul de epurare în timpul activității lor de viață.

Fermentarea industrială a metanului este realizată de o gamă largă de culturi bacteriene. Teoretic, fermentarea sedimentelor este considerată a fi formată din două faze: acidă și alcalină.

În prima fază a fermentației acide sau hidrogenului, substanțele organice complexe ale sedimentului și nămolului sunt mai întâi hidrolizate la altele mai simple sub acțiunea enzimelor bacteriene extracelulare: proteine la peptide și aminoacizi, grăsimi la glicerol și acizi grași, carbohidrați la zaharuri simple. Transformările ulterioare ale acestor substanțe în celulele bacteriene duc la formarea produselor finali din prima fază, în principal acizi organici. Peste 90% din acizii formați sunt butiric, propionic și acetic. Se formează și alte substanțe organice relativ simple (aldehide, alcooli) și anorganice (amoniac, hidrogen sulfurat, dioxid de carbon, hidrogen).

Faza acidă a fermentației este efectuată de saprofiti obișnuiți: anaerobi facultativi, cum ar fi bacteriile acidului lactic și propionic și anaerobii stricti (obligați), cum ar fi acidul butiric, acetona butil și bacteriile celulozice. Majoritatea speciilor bacteriene responsabile de prima fază a fermentației sunt forme care formează spori. În a doua fază de fermentație alcalină sau metanică, metanul și acidul carbonic se formează din produsele finale ale primei faze ca urmare a activității vitale a bacteriilor formatoare de metan - anaerobi obligați nepurtători de spori, foarte sensibili la condițiile de mediu. .

Metanul se formează ca urmare a reducerii CO2 sau a grupării metil a acidului acetic:

unde AN 2 este o substanță organică care servește ca donor de hidrogen pentru bacteriile producătoare de metan; de obicei, aceștia sunt acizi grași (cu excepția aceticului) și alcooli (cu excepția metilului).

Multe tipuri de bacterii care formează metan oxidează hidrogenul molecular format în faza acidă, apoi reacția de formare a metanului are forma:

Microorganismele care folosesc acid aceticȘi alcool metilic, efectuați reacțiile:

Toate aceste reacții sunt surse de energie pentru bacteriile producătoare de metan și fiecare dintre ele reprezintă o serie de transformări enzimatice succesive ale substanței inițiale. S-a stabilit acum că vitamina B12 participă la procesul de formare a metanului, căruia i se atribuie rolul principal în transferul hidrogenului în reacțiile redox energetice ale bacteriilor producătoare de metan.

Se crede că ratele de transformare a substanțelor în fazele acide și metanice sunt aceleași, prin urmare, în timpul unui proces de fermentație stabil, nu există acumulare de acizi - produsele primei faze.

Procesul de fermentație se caracterizează prin compoziția și volumul gazului eliberat, calitatea apei de nămol și compoziția chimică a nămolului fermentat.

Gazul rezultat constă în principal din metan și dioxid de carbon. În timpul fermentației normale (alcaline), hidrogenul ca produs al primei faze poate rămâne în gaz într-un volum de cel mult 1 - 2%, deoarece este utilizat de bacteriile care formează metan în reacțiile redox ale metabolismului energetic.

Hidrogenul sulfurat H 2 S eliberat în timpul descompunerii proteinei practic nu intră în gaz, deoarece în prezența amoniacului se leagă ușor cu ionii de fier existenți pentru a forma sulfură de fier coloidal.

Produsul final de amonificare a substanțelor proteice - amoniacul - se leagă cu dioxidul de carbon pentru a forma carbonați și bicarbonați, care provoacă alcalinitatea ridicată a apei de nămol.

Depinzând de compoziție chimică Nămolul în timpul fermentației eliberează de la 5 la 15 m 3 de gaz la 1 m 3 de nămol.

Viteza procesului de fermentare depinde de temperatură. Astfel, la o temperatură a sedimentului de 25 - 27°C, procesul durează 25 - 30 de zile; la 10°C durata sa crește la 4 luni sau mai mult. Pentru a accelera fermentația și a reduce volumul structurilor necesare pentru aceasta, încălzirea artificială a nămolului este utilizată la o temperatură de 30 - 35 ° C sau 50 - 55 ° C.

Procesul normal de fermentare a metanului se caracterizează printr-o reacție ușor alcalină a mediului (pH 7.b), alcalinitate ridicată a apei interstițiale (65-90 mg-eq/l) și un conținut scăzut de acizi grași (până la 5-12 mg-echiv/l). Concentrația de azot amoniac în apa cu nămol ajunge la 500 - 800 mg/l.

Întreruperea procesului poate fi rezultatul supraîncărcării unei structuri, modificări regim de temperatură, aportul de substanțe toxice cu sedimente etc. Încălcarea se manifestă prin acumularea de acizi grași, o scădere a alcalinității apei cu nămol și o scădere a pH-ului. Volumul de gaz produs scade brusc, iar conținutul de acid carbonic și hidrogen din gaz – produse ale fazei acide a fermentației – crește.

Bacteriile formatoare de acid, responsabile de prima fază a fermentației, sunt mai rezistente la tot felul de conditii nefavorabile, inclusiv suprasarcinile. Sedimentele furnizate pentru digestie sunt în mare parte contaminate cu acestea. Prin înmulțirea rapidă, bacteriile formatoare de acid cresc capacitatea de asimilare a masei bacteriene și astfel se adaptează la încărcături crescute. Viteza primei faze crește, iar în mediu apare o cantitate mare de acizi grași.

Bacteriile metanice se reproduc foarte lent. Timpul de generare pentru unele specii este de câteva zile, astfel încât acestea nu sunt capabile să crească rapid numărul de culturi, iar conținutul lor în sedimentul brut este nesemnificativ. De îndată ce capacitatea de neutralizare a masei de fermentare (rezerva de alcalinitate) este epuizată, pH-ul scade brusc, ceea ce duce la moartea bacteriilor producătoare de metan.

De mare importanță pentru fermentația normală a nămolului este compoziția apei uzate, în special prezența în ea a unor substanțe care inhibă sau paralizează activitatea vitală a microorganismelor care desfășoară procesul de fermentare a nămolului. Prin urmare, problema posibilității epurării în comun a apelor uzate industriale și menajere ar trebui rezolvată în fiecare caz individual, în funcție de natura și compoziția fizico-chimică a acesteia.

La amestecarea apelor uzate menajere cu ape uzate industriale, este necesar ca amestecul de apă uzată să aibă un pH de 7 - 8 și o temperatură nu mai mică de 6°C și nici mai mare.

30°C. Conținutul de substanțe toxice sau dăunătoare nu trebuie să depășească concentrația maximă admisă pentru microorganismele care se dezvoltă în condiții anaerobe. De exemplu, atunci când conținutul de cupru din sediment este mai mare de 0,5% din materia uscată a nămolului, are loc o încetinire. reactii biochimice a doua fază a procesului de fermentație și accelerarea reacțiilor de fază acidă. La o doză de hidroarsenit de sodiu de 0,037% din greutatea substanței fără cenușă a sedimentului proaspăt, procesul de descompunere a materiei organice încetinește.

Pentru prelucrarea și fermentarea nămolului brut se folosesc trei tipuri de structuri: 1) fose septice (fose septice); 2) rezervoare de decantare cu două niveluri; 3) digestoare.

În fosele septice, apa este limpezită, iar sedimentul care cade din ea se descompune. Fose septice sunt utilizate în prezent la stațiile de capacitate redusă.

În rezervoarele de decantare cu două niveluri, partea de decantare este separată de camera putrefactivă (septică) situată în partea inferioară. O dezvoltare a designului unui rezervor de decantare cu două niveluri este clarificatorul-digestor.

În prezent, cel mai utilizat tratare a nămolului sunt digestoarele, care servesc doar la fermentarea nămolului cu încălzire și amestecare artificială.

Nămolul fermentat are umiditate crescută(95 - 98%), ceea ce face dificilă utilizarea în agricultură pentru îngrășământ (datorită dificultății de a se deplasa cu cele convenționale vehicule fără instalarea reţelelor de distribuţie a presiunii). Umiditatea este principalul factor care determină volumul sedimentului. Prin urmare, sarcina principală a prelucrării nămolului este reducerea volumului acestuia prin separarea apei și obținerea unui produs transportabil.

În timpul epurării apelor uzate, se formează sedimente care prezintă un pericol sanitar. Acestea trebuie prelucrate și/sau eliminate. Nămolul de epurare este tratat prin următoarele metode:

Stabilizare;
Sigiliu;
Condiționare;
Deshidratare;
Distrugere;
Eliminare.

Alegerea metodei de tratare depinde de tipul și proprietățile sedimentului. Pe baza originii lor, sedimentele pot fi clasificate în:
1. Primar:
1.1. grosier (format pe grătare și site; umiditate – 80%);
1.2. grele (în capcane de nisip; umiditate – 60%);
1.3. plutire (pe decantoare; umiditate – 60%);
1.4. crud (în rezervoare primare de decantare și clarificatoare; umiditate aproximativ 93-95%);
2. Secundar:
2.1. crud (în rezervoare secundare de decantare; umiditate aproximativ 99,2-99,7%);
2.2. fermentat (la instalații de stabilizare a sedimentelor; umiditate - 97%);
2.3. compactat (pe compactoare de nămol și compactoare de sedimente; umiditate – 90-96%%);
2.4. deshidratat (la instalații de deshidratare; umiditate – 68-75%);
2.5. uscat (dupa uscatoare).

Sedimentele sunt, de asemenea, împărțite în funcție de gradul de pericol și toxicitate:

Pericol redus;
moderat periculos;
Foarte periculos;
Extrem de periculos.

Compactarea și stabilizarea nămolurilor de epurare

Compactarea nămolului de epurare este o reducere a volumului acestuia. Utilizat de obicei înainte de deshidratare. Se poate realiza pe compactoare de nămol (compactarea nămolului activ) și compactoare de sedimente (compactarea unui amestec de nămol activ și nămol brut, care se formează în rezervoarele de decantare primară). Din punct de vedere structural, etanșările sunt de două tipuri: radiale și verticale. Flotatoarele sunt folosite și pentru compactarea sedimentelor (înainte de digestoare sau de tratament termic).

Stabilizarea precipitatiilor Există două tipuri de ape uzate:
1. Anaerob:
1.1. Digestoare (producători: R.Lach GmbH, KRESTA);
1.2. Fose septice (pentru clădiri individuale, fără acces la un sistem de canalizare din aliaj) după care apa este dezinfectată și transportată la o groapă de gunoi; (producători: GRAF, AUGUST-EKO, Akyop; UE „Polymerkonstruktsiya”).
1.3. Decantoare cu două niveluri (cu o capacitate de până la 10.000 m3/zi; ;
1.4. Clarificatori-desintegratori.
2. Aerobic:
2.1. Rezervor de aerare a coridorului;
2.2. Rezervor de aerare cu aerare extinsă;
2.3. Aerotank-deplasator.

Condiționarea nămolurilor de canalizare– un tratament care le îmbunătățește proprietățile dătătoare de apă, în urma căruia efectul deshidratării mecanice ulterioare crește.
Metode de condiționare:
1. Reactiv:
1.1 Coagulare (saruri de fier, saruri de aluminiu, var);
1.2 Neutralizarea;
2. Tratament termic;
3. Decongelare;

Deshidratarea nămolului de canalizare— separarea părții umede de acestea, pentru uscare maximă, se realizează pe:

Filtre de vid (producători: Koch Industries, Eagle Group);
Filtre de vibrații;
Filtre prese (Ekoton);
Centrifuge (producători Humbolt, Flottweq, Alfa, Laval);
Uscătoare cu tambur;
Separatoare;
Uscatoare cu jet contra;
Unități de uscare în vid;
Locuri de nămol.

Distrugerea nămolului de epurare se realizează în următoarele moduri:

Oxidare „umedă”;
Ardere;
piroliza;
Gazeificare.

După tratare, cea mai mare parte a nămolului este transportată la o groapă de gunoi. Dar sedimentul, care nu este periculos din punct de vedere sanitar, poate fi folosit, de exemplu, pentru plantarea pădurilor sau stropirea drumurilor iarna (sediment din capcane de nisip). Anterior, nămolul din rezervoarele secundare de decantare după tratare era folosit ca îngrășământ pentru plante.

Nămolul de ape uzate municipale are volume mari, umiditate ridicată, compoziție și proprietăți eterogene și conține substanțe organice care se pot descompune și putrezesc rapid. Sedimentele sunt contaminate cu microfloră bacteriană și patogenă și ouă de helminți.

Nămolul din rezervoarele de decantare primară și excesul de nămol activ constă în 65 - 75% materie organică, care este 80 - 85% reprezentată de proteine, grăsimi și carbohidrați.

Nămolul de epurare este o suspensie de nămol greu de filtrat. Proprietățile de eliberare a apei ale sedimentelor sunt caracterizate de rezistența specifică la filtrare și indicele de centrifugare.

Procesul tehnologic de tratare a nămolului poate fi împărțit în următoarele etape principale: compactare (îngroșare); stabilizarea părții organice; condiționare; deshidratare; tratament termic; reciclarea produselor valoroase sau eliminarea reziduurilor.

Compactarea nămolului și a nămolului de epurare. Ținând cont de dependența schemei adoptate stație de epurare Se pot compacta nămolul din rezervoarele primare de decantare, nămolul activ în exces, un amestec de nămol din rezervoarele primare de decantare și nămolul activ în exces, nămolul de flotație, nămolul și nămolul după stabilizare.

Pentru a compacta excesul de nămol activ în statii de tratare a apelor uzate Acestea folosesc compactoare de nămol de tip gravitațional vertical și radial sau compactoare de nămol prin flotație care funcționează pe principiul flotației prin compresie.

Compactarea gravitațională este cea mai comună tehnică de reducere a volumului de nămol activ în exces. Reduce semnificativ volumul structurilor și costurile energetice necesare pentru prelucrarea sa ulterioară. Proiectele compactoarelor verticale și radiale sunt similare cu cele ale rezervoarelor de decantare primare.

Colectarea și îndepărtarea sedimentelor în compactoare radiale de nămol se realizează cu raclete de nămol sau cu nămoluri. O comparație a funcționării compactoarelor verticale de nămol cu cele radiale echipate cu raclete de nămol și pompe de aspirație a arătat că compactoarele radiale de nămol cu raclete de nămol sunt cele mai eficiente. Acest lucru se explică prin amestecarea lentă a nămolului activ în timpul procesului de compactare, precum și înălțimea mai mică a compactoarelor radiale cu nămol în comparație cu cele verticale. La agitare, vâscozitatea nămolului activ și potențialul său electrocinetic sunt reduse, ceea ce contribuie la o mai bună floculare și sedimentare. Din acest motiv în desene moderne compactoare de namol, se prevede instalarea malaxoarelor cu gradient redus.

Compactarea prin flotație a nămolului activat vă permite să preveniți degradarea acestuia, să reduceți durata compactării și volumul structurilor. Flotatoarele pentru compactarea excesului de nămol activ sunt de obicei rezervoare rotunde cu diametrul de 6, 9, 12, 15, 18, 20, 24 m și adâncimea de 2 - 3 m, care diferă prin echipamentul intern.

Stabilizarea nămolului de epurare și a nămolului activ în condiții anaerobe și aerobe. Stabilizarea sedimentelor primare și secundare se realizează prin descompunerea părții organice în compuși simpli sau produse care au o perioadă lungă de asimilare. mediu inconjurator. Stabilizarea precipitațiilor trebuie efectuată metode diferite− biologice, chimice, fizice, precum și combinarea acestora.

Cele mai utilizate metode sunt stabilizarea biologică anaerobă și aerobă. La cantitate mica Rezervoare septice, rezervoare de sedimentare cu două niveluri și clarificatoare - rotatoarele sunt utilizate pentru îndepărtarea sedimentelor. Digestoarele și mineralizatoarele aerobe sunt utilizate pentru procesarea unor volume mari de sedimente.

În digestoare, procesul de stabilizare biochimică se desfășoară în condiții anaerobe și reprezintă descompunerea materiei organice în sedimente ca urmare a activității vitale a unui complex complex de microorganisme la produse finite, în principal metan și dioxid de carbon.

Conform conceptelor moderne, digestia anaerobă a metanului include patru etape interconectate efectuate de diferite grupuri de bacterii:

1. Etapa hidrolizei enzimatice este realizată de anaerobi facultativi cu creștere rapidă care secretă exoenzime, cu participarea cărora se efectuează hidroliza compușilor organici complecși nedizolvați cu formarea de soluți mai simple. Valoare optimă pH-ul pentru dezvoltarea acestui grup de bacterii este în intervalul 6,5 - 7,5.

2. Etapa de formare a acidului (acidogenă) este însoțită de eliberarea de acizi grași volatili, aminoacizi, alcooli, precum și hidrogen și dioxid de carbon. Etapa este realizată de bacterii eterogene cu creștere rapidă, foarte rezistente la condiții de mediu nefavorabile.

3. Etapa acetatogenă a conversiei VFA, aminoacizi și alcooli în acid acetic este realizată de două grupe de bacterii acetatogene. Primul grup, care formează acetați cu eliberarea de hidrogen din produsele din etapele anterioare, este de obicei numit acetatogeni formatori de hidrogen:

CH CH COOH + 2H20 CH3COOH + CO + 3H2.

Al doilea grup, care formează și acetați și folosește hidrogen pentru a reduce dioxidul de carbon, este de obicei numit acetatogeni care folosesc hidrogen:

4H2 + 2C02CH COOH + 2H20.

4. Etapa metanogenă, realizată de bacterii cu creștere lentă, care sunt anaerobe stricte, foarte sensibile la modificările condițiilor de mediu, în special la scăderea pH-ului mai mică de 7,0 - 7,5 și a temperaturii. Diferite grupuri de metanogene produc metan în două moduri:

Despicarea acetatului:

CH3COOH CH4 + C02,

Reducerea dioxidului de carbon:

C02+H2CH4+H20.

Prima cale produce 72% metan, a doua - 28%.

Procesul de fermentare este lent. Pentru a accelera și a reduce volumul structurilor, se utilizează încălzirea artificială a nămolului. În același timp, este mult mai eficientă eliberarea gazului, metanul, care este captat și trebuie folosit drept combustibil. Ținând cont de dependența de temperatură, se disting două tipuri de proces: mezofil (t = 30 - 35) și termofil (t = 50 - 55).

Digestoarele sunt sigilate ermetic rezervoare verticale cu fund conic sau plat, din beton armat sau otel.

Diagrama digestorului este prezentată în Fig. 3.2.17. Nivelul sedimentului este menținut în gâtul îngust al digestorului, ceea ce face posibilă creșterea intensității eliberării gazelor pe unitatea de suprafață a masei de fermentare și prevenirea formării unei cruste dense.

Orez. 3.2.17. Digestor :

1 – alimentare cu sedimente; 2 – injector de abur; 3 – eliberarea nămolului fermentat;

4 – golirea digestorului; 5 – izolatie termica;

6 – sistem de colectare și îndepărtare a gazelor; 7 – conducta de circulatie; 8 – nivelul sedimentelor

Stabilizarea aerobă a nămolului de epurare este procesul de oxidare a substanțelor organice în condiții aerobe. Spre deosebire de digestia anaerobă, stabilizarea aerobă are loc într-o singură etapă:

C5H7N02+502 ->5C02+2H20+NH3,

urmată de oxidarea NH3 la N03.

Nămolul activ în exces necompactat și compactat și amestecul acestuia cu sedimentele din rezervoarele primare de decantare pot fi supuse stabilizării aerobe.

Stabilizarea aerobă a sedimentelor se realizează de obicei în structuri precum rezervoare de aerare cu adâncimea de 3 - 5 m. Decantarea și compactarea sedimentului stabilizat aerob trebuie efectuată timp de 1,5 - 5 ore în compactoare separate de nămol sau într-o zonă special desemnată. în interiorul stabilizatorului. Umiditatea nămolului compactat este de 96,5 - 98,5%. Apa nămolului trebuie direcționată către rezervoarele de aerare. Diagrama stabilizatorului aerob este prezentată în Fig. 3.2.18.

Orez. 3.2.18. Diagrama mineralizatorului: I – zona de aerare; II – zona de decantare; III – compactor de sedimente; 1 – sediment stabilizat; 2 – degajarea apei de decantare; 3 – conducta de aer; 4 – golire; 5 – amestec de nămol; 6 − concentrat din atelierul de deshidratare mecanică

Stabilizarea aerobă a sedimentelor asigură producerea de produse stabile din punct de vedere biologic, viteze bune de transfer de umiditate, ușurință în exploatare și costuri reduse de construcție a structurilor. În același timp, costurile energetice semnificative pentru aerare limitează fezabilitatea utilizării acestui proces la stațiile de epurare cu o capacitate de peste 50–100 mii m 3 /zi.

Dezinfectarea nămolului de epurare. Nămolul de apă uzată municipală conține un număr mare de microorganisme patogene și ouă de helminți; prin urmare, este extrem de important să se dezinfecteze nămolul înainte de eliminare și depozitare. Dezinfectarea nămolului de epurare se realizează prin diferite metode:

Termo - încălzire, uscare, ardere;

Chimic – tratament cu reactivi chimici;

Biotermic - compostare;

Biologic - distrugerea microorganismelor de către protozoare, ciuperci și plante din sol;

Influențe fizice - radiații, curenți de înaltă frecvență, vibrații ultrasonice, radiații ultraviolete etc.

caracteristici generale procesele de dezinfecție a nămolurilor de epurare sunt date în tabel. 3.2.2. La statiile mari de aerare se recomanda folosirea uscarii termice a namolului deshidratat mecanic, care permite reducerea costurilor de transport si obtinerea de ingrasamant din namol sub forma materiale vrac. Este important de reținut că pentru a reduce costurile cu combustibilul și energia la stațiile de aerare cu o capacitate de până la 20 mii m 3 /zi, se recomandă utilizarea camerelor de deparazitare și până la 50 mii m 3 /zi - metode de dezinfecție chimică. În cazurile în care nămolul nu poate fi eliminat ca îngrășământ, se poate folosi arderea folosind căldura rezultată.

Indicatori ai metodelor de dezinfectare a nămolurilor de epurare Tabel 3.2.2

Proces	Consumul de căldură, MJ per 1 nămol deshidratat	Umiditate după tratament, %	Principalele avantaje ale metodei	Principalele dezavantaje ale metodei	Aplicație preferată
Tratament în camere de deparazitare	600-700	60-70	Usor de utilizat, consum redus de combustibil	Umiditate relativ ridicată și costul transportului nămolului	Instalatii de tratare a apelor uzate cu o capacitate de pana la 20
Uscarea termică în uscătoare cu contra jet	1900-2800	35-40	Costurile de transport sunt reduse și reciclarea atât a îngrășământului, cât și a combustibilului este simplificată	Consum mare combustibil, nevoia de personal calificat, importanța extremă a epurării gazelor de eșapament	La fel, cu o capacitate de peste 100
Tratament biotermic (compostare)	-	45-50	Costurile de combustibil, energie și transport sunt reduse, se prepară îngrășământ de înaltă calitate	Necesitatea de a construi zone cu un strat impermeabil și de a folosi materiale de umplutură (deșeuri menajere, compost gata preparat, turbă, rumeguș etc.)	La fel, cu o capacitate de până la 200
Arderea folosind căldura rezultată	-300 până la +1800	-	Costurile de transport sunt reduse semnificativ, se poate obține căldură suplimentară	Necesitate curatare eficienta gaze reziduale, necesitatea de personal calificat	Instalații de tratare a apelor uzate în absența consumatorilor de îngrășăminte din sedimente sau a toxicității ridicate a acestora

Nămolul de epurare municipal are volume mari, umiditate ridicată, compoziție și proprietăți eterogene și conține substanțe organice care se pot descompune și putrezesc rapid. Sedimentele sunt contaminate cu microfloră bacteriană și patogenă și ouă de helminți.

Nămolul din rezervoarele de decantare primară și excesul de nămol activ constă în 65 - 75% materie organică, care este 80 - 85% reprezentată de proteine, grăsimi și carbohidrați.

Compactarea nămolului și a nămolului de epurare. În funcție de designul adoptat al stației de epurare, nămolul din rezervoarele primare de decantare, nămolul activ în exces, un amestec de nămol din rezervorul de decantare primară și nămol activ în exces, nămol de flotație, nămol și nămol după stabilizare pot fi compactate.

Pentru compactarea excesului de nămol activ la stațiile de epurare, se folosesc compactoare cu nămol de tip gravitațional vertical și radial sau compactoare cu nămol prin flotație care funcționează pe principiul flotației prin compresie.

Colectarea și îndepărtarea sedimentelor în compactoare radiale de nămol se realizează cu raclete de nămol sau cu nămoluri. O comparație a funcționării compactoarelor verticale de nămol cu cele radiale echipate cu raclete de nămol și pompe de aspirație a arătat că compactoarele radiale de nămol cu raclete de nămol sunt cele mai eficiente. Acest lucru se explică prin amestecarea lentă a nămolului activ în timpul procesului de compactare, precum și înălțimea mai mică a compactoarelor radiale cu nămol în comparație cu cele verticale. La agitare, vâscozitatea nămolului activat și potențialul său electrocinetic sunt reduse, ceea ce favorizează o mai bună floculare și sedimentare. Prin urmare, modelele moderne de compactoare de nămol prevăd instalarea malaxoarelor cu gradient scăzut.

Compactarea prin flotație a nămolului activ previne degradarea acestuia, reduce durata de compactare și volumul structurilor. Flotatoarele pentru compactarea excesului de nămol activ sunt de obicei rezervoare rotunde cu diametrul de 6, 9, 12, 15, 18, 20, 24 m și adâncimea de 2 - 3 m, care diferă prin echipamentul intern.

Stabilizarea nămolului de epurare și a nămolului activ în condiții anaerobe și aerobe. Stabilizarea sedimentelor primare și secundare se realizează prin descompunerea părții organice în compuși simpli sau produse care au o perioadă lungă de asimilare de către mediu. Stabilizarea sedimentelor poate fi realizată prin diferite metode - biologice, chimice, fizice, precum și o combinație a acestora.

Cele mai utilizate metode sunt stabilizarea biologică anaerobă și aerobă. Când există o cantitate mică de precipitații, se folosesc fose septice, rezervoare de sedimentare cu două niveluri și clarificatoare - rotatoare. Digestoarele și mineralizatoarele aerobe sunt utilizate pentru procesarea unor volume mari de sedimente.

Conform conceptelor moderne, digestia anaerobă a metanului include patru etape interconectate efectuate de diferite grupuri de bacterii:

1. Etapa hidrolizei enzimatice este realizată de anaerobi facultativi cu creștere rapidă care secretă exoenzime, cu
cu participarea căreia are loc hidroliza compușilor organici complecși nedizolvați cu formarea de soluți mai simple. Valoarea optimă a pH-ului pentru dezvoltarea acestui grup de bacterii este în intervalul 6,5 - 7,5.

CH CH COOH + 2H20 CH3COOH + CO + 3H2.

Al doilea grup, care formează de asemenea acetați și utilizează hidrogen pentru a reduce dioxidul de carbon, se numește acetogeni care utilizează hidrogen:

4H2 + 2C02CH COOH + 2H20.

Despicarea acetatului:

CH3COOH CH4 + C02,

Reducerea dioxidului de carbon:

C02+H2CH4+H20.

Prima cale produce 72% metan, a doua - 28%.

Procesul de fermentare este lent. Pentru a accelera și a reduce volumul structurilor, se utilizează încălzirea artificială a nămolului. În același timp, este mult mai eficientă eliberarea gazului, metanul, care este captat și poate fi folosit drept combustibil. În funcție de temperatură, se disting două tipuri de proces: mezofil (t = 30 - 35) și termofil (t = 50 - 55).

Digestoarele sunt rezervoare verticale sigilate cu fund conic sau plat, din beton armat sau otel.

Diagrama digestorului este prezentată în Fig. 3.2.17. Nivelul sedimentului este menținut în gâtul îngust al digestorului, ceea ce face posibilă creșterea intensității degajării gazelor pe unitatea de suprafață a masei de fermentare și prevenirea formării unei cruste dense.

Orez. 3.2.17. Digestor :

1 – alimentare cu sedimente; 2 – injector de abur; 3 – eliberarea nămolului fermentat;

4 – golirea digestorului; 5 – izolatie termica;

6 – sistem de colectare și îndepărtare a gazelor; 7 – conducta de circulatie; 8 – nivelul sedimentelor

C5H7N02+502 ->5C02+2H20+NH3,

urmată de oxidarea NH3 la N03.

Nămolul activ în exces necompactat și compactat și amestecul acestuia cu sedimentele din rezervoarele primare de decantare pot fi supuse stabilizării aerobe.

Stabilizarea aerobă a sedimentelor asigură producerea de produse stabile din punct de vedere biologic, viteze bune de transfer de umiditate, ușurință în exploatare și costuri reduse de construcție a structurilor. Cu toate acestea, costurile semnificative ale energiei pentru aerare limitează fezabilitatea utilizării acestui proces la stațiile de epurare cu o capacitate de peste 50–100 mii m 3 /zi.

Dezinfectarea nămolului de epurare. Nămolul de apă uzată municipală conține un număr mare de microorganisme patogene și ouă de helminți, astfel încât nămolul trebuie dezinfectat înainte de eliminare și depozitare. Dezinfectarea nămolului de epurare se realizează prin diferite metode:

Termo - încălzire, uscare, ardere;

Chimic – tratament cu reactivi chimici;

Biotermic - compostare;

Biologic - distrugerea microorganismelor de către protozoare, ciuperci și plante din sol;

Influențe fizice - radiații, curenți de înaltă frecvență, vibrații ultrasonice, radiații ultraviolete etc.

Caracteristicile generale ale proceselor de dezinfecție a nămolurilor de epurare sunt prezentate în tabel. 3.2.2. La statiile mari de aerare se recomanda folosirea uscarii termice a namolului deshidratat mecanic, care permite reducerea costurilor de transport si obtinerea de ingrasamant din namol sub forma de materiale vrac. Pentru a reduce costurile cu combustibil și energie la stațiile de aerare cu o capacitate de până la 20 mii m 3 /zi, se recomandă utilizarea camerelor de deparazitare și până la 50 mii m 3 /zi - metode de dezinfecție chimică. În cazurile în care nămolul nu poate fi eliminat ca îngrășământ, se poate folosi arderea folosind căldura rezultată.