Способ обработки осадков сточных вод Советский патент 1984 года по МПК C02F11/02 C02F103/00 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод и может быть использовано для обработки осадков, образующихся при биологической очис ке городских и близких к ним по составу сточных вод. Известен способ ббработки активного ила, заключающийся в двухступенчатой аэробной стабилизации. На первой ступени уплотненный активный ил подвергают термофильной аэробной стабилизации при 50-55 С с обеззараживания, при этом подогрев осуществляют электронагревателями, на второй ступени - ме офипьной аэробной стабилизации при 27°С с целью улучшения водоотдающих свойств осад ков. Продолжительность стабилизации на первой ступени 120 ч, на второй ступени - 120 ч. Удельное сопротивление фильтрации осадка после первой ступени более 1000-10 см/г, иловый индекс 300 мг/г. После стадии мезофильной аэробной стабилизации удель ное сопротивление фильтрации стабил зированного осадка и его иловый индекс снижаются до (250-500) см/ и 100-150 мг/г соответстйенно Недостатки указанного способа высокая продолжительность аэробной стабилизации (10 сут), высокие затраты тепловой, энергии для осуществления термофильной аэробной ст билизации, высокая стоимость обработки осадков., обусловленная длительностью стабилизации и соответствующими объемами стабилизаторов, большим расходом воздуха на аэрацию низкой производительностью иловых площадок из-за плохих водоотдающих свойств осадков. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки осадков,включающий уплотнение избыточного активного ила, пода его в смеси с сырым осадком первичных отстойников на стадию термофиль ной, а затем мезофильной,аэробной стабилизации, уплотнение стабилизированного осадка, разделение уплотненного стабилизированного осадка н два потока, один из которых рециркулируют на стадию, мезофильной аэро ной стабилизации, а другой - подвергают обезвоживанию. На стадии термофильной аэробной стабилизации осадок нагревается за счет экзотермичес ки выделяемого бактериями активного ила тепла L2J. Однако рециркуляция на стадии мезофильной аэробной стабилизации уплотненного стабилизированного осадка влажностью менее 97% приводит к ухудшению водоотдающих свойстб стабилизированного осадка, что влечет за собой увеличение объемов сооружений по обезвоживанию осадков и большую нагрузку на иловые площадки. Причем на стадии термофильной аэробной стабилизации осадков городских и близким к ним по составу сточ , ных вод саморазогрев осадков за Счет экзотермически вьщеляемого бактериями активного ила тепла происходит до температуры не более , в то время как для обеззараживания и дегельминтизации необходима: более высокая температура 53-55 0; всю тепловую энергию для последующего обеззараживания и дегельминтизации осадков необходимо приобретать на стороне. Кроме того, термофильная аэробная стабилизация всего объема сырого осад ка первичных отстойников и избыточного активного ила требует больших затрат воздуха дпя аэрации и соответственно электроэнергии. Целью изобретения является улучшение водоотдающих свойств осадков, увеличение производительности иловых площадок, а также экономия топливноэнергетических ресурсов. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки осадков сточных вод, включающему аэробную стабилизацию сырого осадка первичных отстойников и уплотненного избыточного активного ила в термофильных условиях, мезофильную аэробную стабилизацию с рециркуляцией стабилизированного осадка, уплотнение и обезвоживание, сырой осадок первичных отстойников разделяют на два потока, один из которых, содержащий 80-90% сырого осадка, направляют на термофильное анаэробное сбражива ние, а Другой, содержащий остальные 10-20% осадка, смешивают с уплотненным избыточн{ 1м активным илом и подвергают аэробной стабилизации в термофильных условиях и дегельментизации, после чего оба потока соединяют, охлаждают и направляют на мезофильную аэробную стабилизацию

с частичной рециркуляцией нсуплотненного стабилизированного осадка.

Дегельминтизацию аэробностабилизированных в термофильных условиях осадков недуг при ЗЗ-ЗЗ С.

На стадии мезофильной. аэробной стабилизации рециркулируют 40-30% неуплотненного стабилизированного осадка, а остальной осадок направляют на уплотнение и обезвоживание.

С целью экономии топливно-энергетических ресурсов подогрев осадков на стадии дегельминтизации осуществляют путем утилизации тепла биогаза, выделяющегося при термофильном анаэробном сбраживании.

Кроме того, с целью экономии топливно-энергетических ресурсов, сырой осадок первичных отстойников перед термофильным анаэробным сбраживанием предварительно подогревают за счет тепла, выделяющегося при охлаждении . потоков термофильно обработанных осадков.

Способ:осуществляют следующим образом.

80-90% сырого осадка первичных отстойников направляют на термофильное анаэробное сбраживание при

86224

для обеззараживания, дегельминтизлции и получения биогаза.

Избыточный активньш ил уплотняют до 23-30 г/л и в смеси с остальными J 10-20% сырого осадка первичных отстойников подают на стадию термофильной аэробной стабилизации, где за счет экзотермически выделяемого.бактериями активного ила тепла независимо

to от длительности аэрации, типа аэрационной среды, вида и исходной температуры осадка поддерживается температура . 39-40 С. Оптимальная продолжительность стадии термофильной аэроб(5 ной стабилизации 48 ч. После этого смесь направляют в камеру дегельминтизации, где подвергают обеззараткиванию и дегельминтизации в течение двух часов при с одновременной аэрацией. Далее оба потока осадков смешивают, охлаждают в теплообменнике до 28-30 С и направляют на мезофильную аэробную стабилизацию, где при аэрации воздухом осадок вьщерживают в течение 4 сут.

Зависимость удельного сопротивления фильтрации смеси термофильно стабилизированного и термофильно сброженного осадков от длительности процесса мезофильной аэробной стабилизации (при аэрации воздухом) представлена в табл. 1.

Таблица 1

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ вод, включающий аэробную стабилизацию сырого осадка первичньк отстойников и уплотненного избыточного активного ила в термофильных условиях, мезофильную аэробную стабилизацию с рециркуляцией стабилизированного осадка, уплотнение и обезвоживание, отличающийся тем-, что, с целью улучшения водоотдающих свойств осадков и увеличения производительности иловых площадок, сырой осадок первичных отстойников разделяют на два потока, один из которых, содержащий сырого осадка, направляют на термофильное анаэрббное сбраживание, а другой, содержащий остальные 10-20% осадка, смешивают с уплотненным избыточным активным илом и подвергают аэробной :стабилизации в термофильных условиях и дегельминтизации, после чего оба потока coeдинkют, охлаждают и направляют на мезофильную аэробную стабилизацию с частичной рециркуляцией неуплотненного стабилизированного осадка. 2.Способ по п.1, отличающий с я тем, что, дегельминтизацию аэробностабилизированных в термофильных условиях осадков ведут при 53-55 С. 3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью экономии топливно-энергетических ресурсов, подогрев осадков на стадии дегельминтизации осуществляют путем утилизации тепла биогаза, выделяющегося при термофильном анаэробном сбраживании. 4.Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что, с целью экономю топливно-энергетических ресурсов, сырой осадок пер1Йичнь х от стойников перед термофильным ана00 эробным сбраживанием предварительно ф подогревают за счет тепла, выделяю- ts9 1C щегося при охлаждении потоков термофильно обработанных осадков. 5.Способ по П.1, отличающийся тем, что на стадии мезофильной аэробной стабилизации рециркулируют 40-50% неуплотненного стабилизированного осадка, а остальной осадок направляют на уплотнение и обеЗвоживание.

Смесь термофильно стабилизированного и термофильно сброженного осадков:

температура, С влажность, %

удельное сопротивление фильтрации X 10 J см/ г

Неуплотненный стабилизированный осадок влажностью 97,2-98% в объеме 40-30% от количества исходных осадков рециркулируют на стадии мезофильной аэробной стабнпизации, ос- $5 тальную часть стабилизированного осадка уплотняют и направляют на обезвоживание.

28 27 26 23 23 24 97,2 97,3 97,9 98,2 98,3 98,3

1120 610 103

26

20

22

Разделение исходного осадка на два потока, один из которых направляют на термофильное анаэробное сбраживание, а другой в смеси с избыточным активным илом - на термофильную аэробную стабилизацию и последующую {Дегельминтизацию, в значительной степени способствует улучшению водоотдающих .свойств осадков за счет интенсивности процесса мезофильной аэробной стабилизации и экономии топлива и электроэнергии. Первый поток в процессе термофиль ного анаэробного сбраживания частичн превращаются в биогаз и частично - в биомассу анаэробных микроорганизмов. Минерализованная таким образом орган ка и анаэробные микроорганизмы, попадая в мезофильный аэробный стабилизатор, подвергаются окислению, что в конечном счёте приводит к более глубокому процессу общей минерализации органики и,как следствие,-к улучшению водоотдающих свойств осадка. Если в мезофильный аэробный стаби лизатор подавать только осадок, пред варительно подвергнутый термофильной аэробной стабилизации то, поскольку в мезофильном аэробном стабилизаторе процесс ведут те же микроорганизмы, которые ведут его в термофильном аэробном стабилизаторе, часть органики,не способнаяминерализоватьсяв условиях аэробного процесса, остается без изменений, лишь подвергаясь измельчению за счет увеличения длительности аэрации, что ухудшает водоотдающие свойства осадка. При направлении на термофильное анаэробное сбраживание более 90%.сытермофильнук аэробную стабилизацию менее 10% этого осадка температура саморазогрева в термофильном аэробном стабилизаторе за счет экзотермически вьщеляемого бактериями активного ила тепла будет ниже 39-40°С из за недостаточной концентрацииокисляемой органики. В этом случае вьщеляемого при термофильном анаэробном Сбраживании газа недостаточно для до полнительного нагрева осадков после термофильной аэробной стабилизации до температуры дегельминтизации 53-55 С. При направлении на термофильное анаэробное сбраживание менее 80% сырого осадка, соответственно уменьшается количество выделяемого при этом газа, и его будет недостаточно для нагрева осадков от 40 до 53-55°С Биогаз, ввделяемый при термофильном анаэробном сбраживании сырого осадка первичных отстойников, направ ляют в котельную, которая обеспечивает поддержание процесса термофиль1226 ного анаэробного сбраживания и дополнительный подогрев осадков после термофильной аэробной стабилизации с АО до 53-55 0. При охлаждении осадков до подачи их на мезофильную аэробную стабилизацию в качестве охлаждающего агента используют сырой осадок первичных отстойников для его подогрева перед термофильным сбраживанием. При этом однов.ременно осуществляют iутилизацию тепла и его рекуперацию. Если весь осадок, образующийся на станции аэрации (сьфой осадок первичных отстойников и избыточный активный ил), подвергать термофильной аэробной стабилизации, то .процесс получается энергоемким:-на 1 м осадка требуется 300 м воздуха или 8,4 кВтч электроэнергий. Рециркуляция неуплотненного стабилизированного осадка в начало 1мезофильного аэробного стабилизатора также приводит к улучшению водоотдающих свойств осадка и сокращению продолжительности процесса. Рециркуляция уплотненного стабилизированного осадка в голову мезофиль ного анаэробного стабилизатора приводит к повышению концентрации смеси в стабилизаторе, уменьшению растворимости кислорода и замедлению глубины и скорости окисления органических веществ, следствием чего является недостаточное улучшение водоотдающих свойств осадка. При этом предпочтительным параметром процесса является рециркуляция неуплотненного стабилизированного осадка на стадии мезофильной аэробной стабилизации в количестве 40-50% от количества исходных осадков.Уменьшение количества рециркулируемого неуплотненного стабилизированного осад ка менее 40% приводит к увеличению длительности процесса мезофильной аэробной стабилизации, к ухудшению водоотдающих свойств осадков и соответственно удорожанию стоимости обработки осадков. Увеличение количества рециркулируемого неуплотненного стабилизированного осадка более 50% от общего количества исходных осадков не дает альнейшего ускорения процесса стабиизации, улучшения водоотдающих свойств осадка и поэтому нецелесообразно, Пример 1. 80% сырого осадка первичных отстойников влажнрстью 94% направляют натермофильное анаэробное сбраживание при 53°С, продо .жительность процесса 6 сут, удельно сопротивление фильтрации сброженног осадка 4800 10°см/г, жизнеспособные яйца гельминтов отсутствуют. Вьщеляемый биогаэ направляют в котельную для получения тепла. Избыточный активный ил уплотняют в течение 10 ч до 27 г/л и в смеси с остальными 20% сырого осадка первичных отстойников подвергают термо фильной аэробной стабилизации при интенсивности аэрации воздухом 6 м в час в течение 48 ч при 40С, после чего смесь направляют в камер дегельминтизации, где в течение 2-х ч подвергают термической обрабо ке при 53с с одновременной аэрацие воздухом интенсивностью 3 в час. Удельное сопротивление фильтра ции дегельментизированной смеси , жизнеспособные яйца гельминтов отсутствуют. Оба Потока обеззараженных и дегельминтизирован ных осадков смешивают и охлаждают в теплообменнике до 30 С, используя в качестве охлаждающего агента исходный сьфой осадок первичных отстойни ков для ЕГО подогрева перед термофильным анаэробным сбраживанием. Далее смесь обоих потоков осадков направляют на мезофильную аэробную стабилизацию, которую ведут 4 сут воздухом при интенсивности аэрации 6 м Ivf в час до снижения удельного сопрбтивления фильтрации до 12 X 10 см/г. Неуплотненный стабилизированный осадок в объеме 50% от количества исходных осадков рециркулируют на стадию мезофильной аэробной стабили зации, остальную часть стабилизированного осадка уплотняют до 40 г/л и направляют на обезвоживание на. 28 иловые площадки. Производительность иловых площадок 10 в год или 400 кг/м по сухому веществу. Пример 2. 85% сырого осадка первичных отстойников направляют на термофильное анаэробное сбраживание, продолжительность процесса 6 сут, удельное сопротивление фильтрации сброженного осадка 4600 10 см/г. Избыточный активный ил уплотняют до 30 г/л и в смеси с 15% -сьфого осадка подвергают термофильной аэробной стабилизации воздуха. Температура саморазогрева 39,5°С через 48 ч. Продолжительность мезофильной аэробной стабилизации 4 сут. 45% неуплотненного стабилизированного осадка рециркулируют в начало мезофильного аэробного стабилизатора, остальную часть уплотняют до 40 г/л. Удельное сопротивление уплотненного стабилизированного осадка 10 Ю см/г. Годовая нагрузка осадка на иловые площадки 10,5 или 420 кг/м по сухому веществу. Пример 3. Процесс осуществляют аналогично примеру 1, но на термофильное сбраживание подают 90% сырого осадка первичных отстойников, 10% осадка в смеси с уплотненным активным илом подвергают аэробной стабилизации в термофильньк условиях при 40 С в течение 2-х сут. 50% неуплотненного стабилизированного осадка рециркулируют на стадии мезофильного аэробного стабилизатора, остальную часть подвергают уплотнению и обезвоживанию. Удельное сопротивление фильтрации л/15- 10°см/г. Сравнительные данные предложенного сгГособа и известного, принятого за прототип и базовый объект, на примере станции аэрации производительностью 400 тыс. м сточных вод в сутки представлены в табл. 2. Т а б. л и ц а 2 9 11186 Таким образом, предложенный способ по сравнению с известным обеспечивает: улучшение водоотдающих свойств стабилизированного осадка и увеличение производительности5 иловых площадок в 1,5-2 раза; значйтельную экономию топливно-энергетических ресурсов за счет получения биогаза, зкономию воздуха и электроэнергии на 30% за счет уменьшенияО объемов осадков, подвергаемых термофильной аэробной стабилизации; удешевление процесса за счет з еньшения 2210 строительных объёмов уплотнителей стабилизированного осадка И других сооруженийпо обезвоживанию. Кроме того, способ имеет народнохозяйственное значение, так как позволяет получить для станции аэрации производительностью 400 тйс.м сточных вод и сутки годовой экономический эффект более 600 тыс. руб. по приведенным затратам, обеспечивает готовую экономию природного газа 4,26 мл. нм, электроэнергии 5,8 млн. кВт,ч.