СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2003 года по МПК C02F11/02 C02F11/02 C02F101/20 

Изобретение относится к обработке осадков сточных вод и может применяться как органоминеральное удобрение для обогащения обедненных почв и рекультивации земель.

Целью изобретения является создание способа обработки осадков сточных вод, обладающего наряду с экономичностью способностью уничтожать патогенную микрофлору, обеспечивающего перевод биогенных веществ из иловой воды в твердую фазу смеси, создание гумусной массы и доведение солей тяжелых металлов до безопасного природного состояния без применения дополнительных реагентов.

Известны способы обработки органических осадков сточных вод путем анаэробного сбраживания в метантенках [см. Безенов В.В., Гюнтер Л.И. Перспективы применения ступенчатого сбраживания канализационных осадков. // Городская канализация. (Сб. научн. тр. ОНТИ АКХ им. Памфилова К.Д., 1961, вып. VI, с. 116-113)].

Данные способы не экономичны, так как энергоемки и требуют больших капитальных затрат на оборудование, процессы обработки длительны во времени, взрывоопасны.

Известен способ обработки органических осадков сточных вод, включающий смешивание сырого осадка с избыточным активным илом, аэробную стабилизацию, отстаивание, уплотнение и выгрузку обработанного осадка, его обезвоживание на иловых площадках (см. ВДНХ СССР. Научный Совет АН УЗССР "Региональные проблемы рационального использования природных ресурсов и охраны биосферы, Ташкентский трест "Водоканал". Разработка и внедрение в крупном промышленном масштабе нового высокоэффективного способа обработки осадков сточных вод на Саларской станции аэрации г. Ташкента, Ташкент "Фан" УЗССР). Данный способ значительно сокращает время обработки органических осадков сточных вод, позволяя уменьшить объем используемого оборудования, а также обработанный по данному способу осадок обладает хорошими водоотдающими свойствами, что уменьшает время его обезвоживания на иловых площадках. К недостаткам способа следует отнести необходимость дегельминтизации обработанного осадка для соответствия его санитарным нормам и необходимость доведения концентрации солей тяжелых металлов до требуемых санитарных норм.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, включающий смешивание сырого осадка с избыточным активным илом, кавитационную обработку при числе кавитации 0,01-0,05, аэробную стабилизацию, отстаивание, уплотнение и выгрузку обработанного осадка, его обезвоживание на иловых площадках (см. а. с. СССР 1798332, С 02 11/02, Способ обработки органических осадков сточных вод, опубл. 28.02.93 г.). Способ позволяет значительно сократить время обработки осадка до 2-3 суток, обеспечивает его полную дегельминтизацию. К недостаткам способа относится невозможность снижения концентрации солей тяжелых металлов, содержащихся в осадках, до нормативов санитарных требований и невозможность использования растворенных биогенных веществ в надиловой воде (азота, фосфора, калия) в качестве минеральных компонентов получаемого в результате обработки осадка органического удобрения, а также необходимость аэрации обработанного осадка перед обезвоживанием, что вызывает удорожание способа в энергетических и капитальных затратах.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение экономичности процесса обработки органических осадков сточных вод из-за сокращения времени обработки, энергоемкости, простоты применяемого оборудования, возможность использования полученного продукта в качестве органоминерального удобрения из-за перевода биогенных веществ из иловой воды в твердую фазу обработанной смеси и доведение солей тяжелых металлов до безопасного природного состояния без применения дополнительных реагентов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе обработки органических осадков сточных вод, включающем смешивание сырого осадка с избыточным активным илом, кавитационную обработку при числе кавитации 0,01-0,05, аэробную стабилизацию, отстаивание, уплотнение и выгрузку обработанного осадка, его обезвоживание, имеются отличия, а именно смешивание сырого органического осадка и избыточного активного ила ведут в соотношении от 1: 1 до 1:3, кавитационную обработку проводят в течение 9-12 часов совместно с процессом аэробной стабилизации с эжекционной аэрацией многократно с числом циркуляционных циклов 3-10, аэробную стабилизацию ведут с добавлением надиловой воды в обрабатываемую смесь в количестве 1/3 объема обрабатываемой смеси, обезвоживание производится без предварительной эжекционной аэрации.

Смешивание сырого осадка с избыточным активным илом в соотношении от 1:1 до 1:3 позволяет иметь в смеси достаточное количество рабочих аэробов. Проведение многократной кавитационной обработки с числом циклов 3-10 совместно с аэробной стабилизацией с эжекционной аэрацией позволяет поддерживать высокую окислительную способность микрофлоры, что сокращает время обработки, необходимые энергозатраты и капитальные вложения. Одновременно проведение аэробной стабилизации в течение 9-12 часов позволяет стабилизировать смесь и уменьшить ее количество по массе примерно на 30%, а также данного времени достаточно, чтобы биогенные вещества перешли из надиловой воды в твердую фазу обрабатываемой смеси, и для доведения солей тяжелых металлов до безопасного природного состояния.

Надиловая вода в данном процессе используется в качестве "закваски", содержащей адаптированные микроорганизмы, получившие мягкий мутационный заряд при кавитационной обработке, в результате чего они обладают высокой удельной скоростью потребления органических загрязнений эндогенной массы и воздействуют на растворенные биогенные вещества, связывая их в комплексные соединения с тяжелыми металлами и осаждают их в твердую фазу смеси по механизму, близкому к симультанному осаждению, без применения дополнительных реагентов.

При прохождении многократных циклов совместной аэробной и кавитационной обработки микроорганизмы в твердой фазе смеси получают мягкий мутационный заряд, что ведет к активизации их жизнедеятельности, и бактерии начинают использовать комплексные соединения тяжелых металлов для построения собственного клеточного вещества, тем самым переводят катионы тяжелых металлов в безопасное природное состояние. Предлагаемый способ экономичен, так как время аэробной и кавитационной обработки смеси составляет 9-12 часов, затраты на оборудование низки, так как эжекционная аэрация смеси происходит при циркуляции. Кроме того, она исключается в резервуаре стабилизатора и в процессе обезвоживания, не требуется значительных площадей для обезвоживания - иловые площадки, так как удельное сопротивление фильтрации обработанной смеси снижается (r•10¹⁰ см/г): с 2500 до 50 см/г. Способ не требует дополнительного применения реагентов для удаления излишних биогенных веществ (азота, калия, фосфора).

Способ осуществляется следующим образом:
Сырой органический осадок и избыточный ил перекачивают из накопителей сооружений, смешивая их в соотношении от 1:1 до 1:3, в емкость стабилизатора. Для стабилизации смеси применяют следующие виды бактерий: Siderobacteriales, Chlamy-dobacteriales, Crenothricaceae, Siderocapsaceae, Gallionellaceae, Protobacteriaceae, Metallogenium, Hypomicrobiales, Pseudomonas, Bacterium, Bacillus, Corynebacterium, Arthrobacter, Mycobacterium, Micrococcus, Sarcina, Actinomyces, Nocardia, Th. ferrooxidans и другие.

В процессе закачки сырого органического осадка и избыточного активного ила их подвергают кавитационной обработке с числом кавитации 0,01-0,05, одновременно проводя эжекционную аэрацию атмосферным воздухом при циркуляции. При использовании кавитационного режима низкой интенсивности с числом кавитации 0,01-0,05, центры кавитации образуются на крупных микроорганизмах, яйцах гельминтов и самих паразитах, которые в силу своих размеров являются ядрами кавитации, что приводит к разрыву их оболочек и уничтожению. Для жизнедеятельности рабочих аэробов данный режим не опасен, так как размеры их на порядок меньше, и данный кавитационный режим ведет к стимуляции их роста и увеличению способности окислять органические вещества и биогены, использовать комплексные соединения тяжелых металлов для построения собственного клеточного вещества и доведения этих соединений до безопасного природного состояния.

После закачки смеси в резервуар проводят кавитационную обработку в течение 9-12 часов совместно с процессом аэробной стабилизации с эжекционной аэрацией многократно с числом циркуляционных циклов 3-10, что позволяет микроорганизмам поддерживать высокую окислительную способность, связывать биогенные вещества и переводить тяжелые металлы в безопасное природное состояние в твердой фазе смеси. В процессе обработки рН смеси увеличивается с 6,5 до 8,5.

По завершении стабилизации обработанную смесь отстаивают и уплотняют, после чего нижнюю треть объема обработанной смеси выгружают для обезвоживания. Время всех технологических процессов до начала обезвоживания составляет менее 1 суток.

Следующая фракция обработанного осадка с содержанием взвешенных веществ до 100 мг/л остается в емкости стабилизатора, обеспечивая оптимальную температуру загружаемой смеси, и создает необходимые условия для жизнедеятельности рабочих аэробов и дальнейшей обработки следующих порций смеси.

Надиловую воду, составляющую 1/3 объема обработанной смеси, после полного завершения обработки смеси также оставляют в резервуаре в качестве "закваски", содержащей адаптированные микроорганизмы, получившие при кавитационной обработке мягкий мутационный заряд и способность с высокой удельной скоростью потреблять органические загрязнения эндогенной массы, а также воздействовать на растворенные биогенные вещества, связывая в комплексные соединения с тяжелыми металлами и осаждая их в твердую фазу смеси по механизму, близкому к симультанному осаждению, без применения дополнительных реагентов.

Пример 1
Очищаемая сточная вода поступает на очистные сооружения со следующими показателями:
ХПК - 380 мг/л.

БПКполн - 290 мг/л.

Взвешенные вещества - 250 мг/л.

Превышение содержания солей тяжелых металлов над допустимой нормой в 2 раза, аммонийный азот, нитритный азот, нитратный азот, фосфориты, в количестве, превышающем норму в 1,5-2 раза.

Способ осуществляют следующим образом:
В емкость стабилизатора перекачивают из накопителей сырой органический осадок в количестве 1/2 объема резервуара и избыточный активный ил в количестве 1/2 объема резервуара. Получаемое соотношение смеси избыточного активного ила к сырому осадку равно 1:1. При перекачивании сырой органический осадок и избыточный активный ил подвергают кавитационной обработке, с числом кавитации 0,02 путем обеспечения скорости жидкости в сопле эжектора 18 м/с для обеспечения эжекционной аэрации атмосферным воздухом в количестве 112% от объема перекачиваемой смеси. Для стабилизации осадка применяют следующие виды бактерий: Siderobacteriales, Chlamydobacteriales, Crenothricaceae, Siderocapsaceae, Gallionellaceae, Protobacteriaceae, Metallogenium, Hypomicrobiales, Pseudomonas, Bacterium, Bacillus, Corynebacterium, Arthrobacter, Mycobacterium, Micrococcus, Sarcina, Actinomyces, Nocardia, Th. ferrooxidans и другие. После этого проводят в течение 9 часов три цикла кавитационной обработки того же режима, совмещая ее с процессом аэробной стабилизации и эжекционной аэрации при циркуляции. Затем обработанную смесь подвергают отстаиванию и уплотнению, после чего нижнюю треть объема обработанной смеси выгружают и помещают на оборудование для обезвоживания. Время обезвоживания зависит от вида используемого оборудования. После завершения цикла обработки стабилизированная смесь органического осадка и избыточного активного ила представляет собой ценное органоминеральное удобрение, не содержащее патогенной микрофлоры, в котором концентрация солей тяжелых металлов находится в пределах, допустимых санитарными нормами, а азот, фосфор и калий присутствуют в виде полезных компонентов органоминеральных удобрений, при этом содержание гумуса составляет 14%. Численные значения загрязнений сточной воды приведены в табл. 1, графа I.

Примеры 2, 3
Способ осуществляют аналогично примеру 1, при этом численные значения загрязнений сточной воды, параметры технологического процесса и содержание гумуса в обработанной смеси приведены в табл. 1.

Предлагаемое техническое решение позволяет сократить время обработки смеси до 1 суток, при полном уничтожении патогенной микрофлоры, снизить энергоемкость процесса, а также получить ценное органоминеральное удобрение в котором биогенные вещества (азот, фосфор, калий) присутствуют в виде минеральной составляющей органоминерального удобрения, а концентрация тяжелых металлов не превышает нормативов санитарных норм. Состав полученного удобрения приведен в табл. 2, которое может применяться для обогащения обедненных почв и рекультивации земель.

Изобретение относится к обработке органических осадков сточных вод и может применяться как органоминеральное удобрение для обогащения обедненных почв и рекультивации земель. Сырой органический осадок смешивают с избыточным активным илом при соотношении от 1:1 до 1:3. Осуществляют многократную кавитационную обработку смеси в течение 9-12 ч с числом циркуляционных циклов 3-10 при числе кавитации 0,01-0,05 совместно с аэробной стабилизацией и эжекционной аэрацией. В смесь сырого осадка с избыточным активным илом добавляют надиловую воду в количестве 1/3 объема обрабатываемой смеси. Обработанный осадок уплотняют и выгружают из нижней уплотненной части в количестве 1/3 объема обработанной смеси. Технический эффект - повышение экономичности процесса обработки органических осадков сточных вод из-за сокращения времени обработки, энергоемкости, простоты применяемого оборудования, возможность использования полученного продукта в качестве органоминерального удобрения из-за перевода биогенных веществ из иловой воды в твердую фазу обработанной смеси и доведение солей тяжелых металлов до безопасного природного состояния без применения дополнительных реагентов. 2 табл.

Способ обработки органических осадков сточных вод, включающий смешивание сырого осадка с избыточным активным илом, кавитационную обработку при числе кавитации 0,01-0,05, аэробную стабилизацию, отстаивание, уплотнение и выгрузку обработанного осадка, его обезвоживание, отличающийся тем, что смешивание сырого осадка и избыточного активного ила ведут при соотношении от 1: 1 до 1: 3, кавитационную обработку проводят в течение 9-12 ч совместно с процессом аэробной стабилизации с эжекционной аэрацией многократно с числом циркуляционных циклов 3-10, аэробную стабилизацию ведут с добавлением надиловой воды в обрабатываемую смесь в количестве 1/3 от объема обрабатываемой смеси, выгрузку обработанного осадка производят из нижней уплотненной его части в количестве 1/3 объема обработанной смеси, обезвоживание производят без предварительной аэрации.