Сточные воды, поступающие на предприятия -по их очистке, содержат весьма разнообразные по составу загрязнения минерального (песок, глинистые частицы, масла, кислоты, щелочи, соли и т. п.), органического (бытовые отходы, фекалии, растительные масла, нефтепродукты, волос, волокна растений и т. п.) и бактериального (микроорганизмы, дрожжевые и плесневые грибы, водоросли и т. п.) происхождения в виде растворов, коллоидов, плавающих и взвешенных веществ.
Для выбора метода обработки осадков наряду с удельным сопротивлением существенное—значение—имеет—изучение меха-низма связи воды с твердыми частицами осадка.Известно несколько классификаций связи влаги с твердыми частицами суспензий.
Гравитационное уплотнение — наиболее распространенный и экономичный прием уменьшения объема избыточного активного ила. Оно в значительной мере уменьшает объем сооружений и затраты электроэнергии, необходимые для последующей его обработки.
Р. Я. Аграноник, Е. Е. Дорофеев и др.— Заявл. 04.06.74, № 2029818/20—26; Опубл. в Б. И., 1978, № 43.Исследования, проведенные во ВНИИ ВОДГЕО канд. техн. наук Е. В. Двинских и в НИК.ТИ городского хозяйства канд. техн. наук Г. А. Лавлинской, показали, что при частоте вибрации 30—50 Гц, ускорении 8—10 g и амплитуде 0,6—0,8 мм активный ил может сгущаться до 93—97 % -ной влажности, а его смесь с осадком первичных отстойников до 86—88 %-ной влажности при выносе с фильтратом 5—30 % сухого вещества.
В соответствующих пунктах настоящей работы описаны особенности анаэробной и аэробной стабилизации осадков, методы обезвоживания, обеззараживания и обезвреживания осадков. Наряду с указанными методами, как было уже сказано выше, стабилизация осадков достигается изменением активной реакции среды.
Сбраживание — процесс минерализации органического вещества — применяется для стабилизации осадков и предотвращения их загнивания. Оно может осуществляться как при помощи анаэробных, так и аэробных бактерий. Изучению процесса анаэробного (метанового) сбраживания осадков в нашей стране посвящены работы К. А. Овсянниковой, H. М. Поповой, А. А. Карпинского (Мосочиствод), Л. И. Гюнтер, В. В. Безе-нова (АКХ им. К- Д. Памфилова) и др. При сбраживании в анаэробных условиях органическое вещество распадается с образованием основных конечных продуктов — метана (СН4) и двуокиси углерода (С02). Условно принято, что распад происходит в две фазы: 1) гидролиз сложных органических веществ, в результате которого образуются жирные кислоты, спирты, альдегиды и др.; 2) превращение этих промежуточных веществ в метан, углекислоту, а также бикарбонатные и карбонатные соли.
В последние годы на ряде отечественных и зарубежных станций аэрации получает применение процесс аэробной стабилизации осадков. Заключается он в длительной (в течение нескольких суток) аэрации осадков воздухом. Процесс аэробной стабилизации проще анаэробного сбраживания в осуществлении строительства и эксплуатации, легче поддается автоматизации.
При подготовке к обезвоживанию на вакуум-фильтрах или фильтр-прессах в качестве химических реагёнтов для коагуляции применяются хлорное железо, сернокислое окисное железо, хлорированный железный купорос, хлоргидрат алюминия и другие реагенты в сочетании с известью. Применяемые дозы реагентов лежат в пределах от 0,5 до 20 % массы сухого вещества осадка и зависят от свойств осадков и типа реагентов.
При решении проблемы обработки осадков городских сточных вод большое значение придается применению безреагент-ных способов изменения их физико-химических свойств. В опубликованных работах показывается, что одним из эффективных способов повышения водоотдачи осадков является их термическая обработка с использованием как высоких, так и низких температур.
При обезвоживании осадков городских сточных вод на вакуум-фильтрах влажность кека составляет в среднем 70—80 %. Применение для этой цели рамных и камерных фильтр-прессов в Англии, Японии, ФРГ, Франции, Швейцарии и других странах позволяет снизить влажность кека до 50—70 %.
В последние годы машиностроительными заводами нашей страны выпускается более 50 типоразмеров центрифуг, которые применяются для разделения суспензий в различных отраслях народного хозяйства.Для обезвоживания осадков сточных вод, как отмечалось выше, наиболее подходящими являются непрерывно действующие, осадительные горизонтальные центрифуги со шнековой выгрузкой осадка (типа ОГШ).
Как указывалось выше, обезвоживание на шнековых осадительных центрифугах позволяет выделять лишь часть сухого вещества из осадков, другая часть выносится с фугатом. Для повышения эффективности задержания сухого вещества осадки обрабатывают химическими реагентами. Использование в качестве реагентов хлорного или сернистого железа, солей алюминия и других минеральных реагентов не дает существенного увеличения эффективности задержания сухого вещества, так как образовавшиеся при коагуляции хлопья в полости центрифуги разрушаются под действием центробежной силы. Введение в осадки извести и других присадочных материалов способствует улучшению их водоотдающей способности и повышению эффективности задержания сухого вещества. Однако требуемые высокие дозы извести увеличивают абразивность осадков и приводят к быстрому износу шнеков центрифуг.
Некоторые исследователи пытались обосновать различия хода процесса подсушки осадка на иловых площадках природными условиями, зависимостью от погоды, количеством выпа-даемых осадков, господствующими ветрами и т. п.. Безусловно, климатические факторы оказывают влияние на скорость подсушки осадков, но они не являются решающими при выборе нагрузки на иловые площадки.
Исследования, проведенные Институтом медицинской паразитологии и тропической медицины им. Е. И. Марциновского, показали, что не только сырые, но и сброженные в мезо-фильных условиях осадки содержат большое количество гельминтов.
Наряду с обеззараживанием нагреванием в последнее время начинает осваиваться химическое обеззараживание осадков, которому могут подвергаться как жидкие, так и обезвоженные осадки сточных вод. В осадках сточных вод, предназначенных для утилизации в сельском хозяйстве в качестве органического удобрения, должны быть уничтожены патогенные микроорганизмы и яйца гельминтов. Как указывалось в п. 3.1 введение в осадки извести повышает их pH до 10 и более. Исследованиями АКХ им. К. Д- Памфилова и Московского института гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана установлено, что при указанном значении pH сырые осадки теряют запах и развитие в них санитарнопоказательных микроорганизмов (кишечной палочки и энтерококка) подавляется. Однако щелочная среда не оказывает существенного влияния на яйца гельминтов. Деформация и гибель яиц гельминтов происходит при введении в осадки негашеной извести, которая наряду с повышением щелочности осадков обеспечивает в процессе гашения повышение температуры осадков. Требуемая доза негашеной извести должна рассчитываться исходя из необходимости повышения температуры осадка до 60 °С и более. Такой способ обеззараживания осадков применяется на некоторых очистных сооружениях в Финляндии, Швеции, США и других странах.
Наиболее эффективное обевреживание механически обезвоженных осадков достигается термической сушкой. Однако для станций аэрации производительностью до 20—30 тыс. м3/сут при транспортировании осадков на небольшие расстояния метод их дегельминтизации путем кратковременного прогревания в ряде случаев оказывается экономически выгоднее термической сушки осадков. Для дегельминтизации достаточно прогреть осадки до 60—70 °С, при этом вследствие исключения процесса выпаривания влаги достигается значительная экономия топлива.
Наиболее целесообразно для приготовления смеси использовать осадки, предварительно обезвоженные или подсушенные. Твердые бытовые отходы перед компостированием, как правило, подвергаются сортировке и дроблению, из них извлекаются черные и цветные металлы. Процесс сортировки может также производиться и после компостирования.
В случае наличия в осадках сточных вод повышенного содержания токсических химических соединений и солей тяжелых металлов термически высушенные Осадки могут использоваться в качестве топлива и сжигаться с твердыми бытовыми отходами совместно или раздельно. В этом случае получаемое тепло может использоваться для энергетических нужд станций аэрации.