Способ обработки осадков сточных вод Советский патент 1985 года по МПК C02F11/04 C02F11/06 C02F11/12 C02F103/00 

1 Изобретение относится к способам очистки сточных вод и может быть использовано для обработки осадков, образующихся при биологической очист ке сточных вод. Известен способ обработки осадков сточных вод, заключаюйщйся в анаэроб ном сбраживании осадков в 2-х ярусных отстойниках в течение 60-180 сут при 10-13 С l j. - Недостатком этого способа являются большая длительность сбраживания, а также плохие седиментационные и водоотдающие свойства осадка, что определяет низкую эффективность его дальнейшего обезвоживания. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ обработки осадков сточных вод, заклю чающийся в анаэробном сбралшвании осадков в метантанках при 33-35 С в течение 8-14 сут (иловый индекс 960980 мл/г). Удельное сопротивление фильтрации анаэробно-сбрсвкенного осадка составЛяет 2000-6QOO X . Производительноеть иловых площадок при его обезвоживании составляет 1,2 м /м го расход реагентов, необходимых для ме ханического обезвоживания, 5-8% по FeClj и 10-15% по СаО. Иловая вода, образующаяся при уплотнении и обезвоживании анаэробно-сброженного осад ка, подается на сооружения биологиче кой очистки сточных вод. Концентрация загрязнений в иловой воде состав ляет по взвешенньм веществам 10002000 мг/л, по ВПК - t000-1500 мг/л Недостатками известного способа являются: плохие седиментационные свойства анаэробно-сброженного осадка (иловый индекс 960-980 мл/г), обуславливающие необходимость его длительного уплотнения, плохие водоотдающие свойства аиаэробно-сбр женного осадка (удель ное сопротивление фильтрации 20006000 X 10 см/г), что определяет низкую эффективность его обезвоживания;плохое качество иловой воды, характеризующееся большим количеством органических загрязнений (по взвешенньм веществам 1000-2000 мг/л, по ВПК пел - 1000-1500 мг/л); высокая стоимость обработки, обу словленная значительными объемакм 16 сооружении для уплотнения анаэробносброженного осадка (матентенков 2 ступени) и его обезвоживания, а также необходимостью увеличения объемов сооружений биологической очистки сточных вод при подаче в них иловой воды после уплотнения и обезвоживания анаэробно-сброженного осадка. Цель изобретения - улучшение седиментационных и водоотдаюпщх свойств стабилизированного осадка, улучшение качества иловой воды и удешевление процесса. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки осадков сточных вод, включающему уплотнение исходного осадка, его анаэробное сбраживание и уплотнение с последующим обезвоживанием, анаэробно-сброженный осадок подвергают аэрации перед уплотнением, предпочтительно в течение 0,1-3 сут, в качестве исходного осадка используют первичный осадок или первичный осадок и активный ил, а после аэрации осадок подвергают аэробной стабилизации. Способ осуществляют следующим образом. Исходный осадок (первичный осадок или смесь его с уплотненным активным илом после уплотнения подвергают анаэробному сбраживанию. Анаэробно-сброженньй осадок подвергают аэрации в течение 0,1-3 сут, уплотняют и подвергают обезвоживанию. В предлагаемом способе предусматривается подача осадка после стадни аэрации в процессе аэробной стабилизации в смеси с активным илом (перед подачей на аэробную стабилизацию возможно уплотнение активного ила до влажности 98,2-97%). Также предусматривается подача на анаэробное сбраживание смеси первичного осадка и 0,5-60% уплотненного активного ила, при этом 98,5-40% его поступает в процессе аэробной стабилизации. Процесс анаэробного сбраживания осадков сточных вод осуществляется облигатными и факультативными анаэробными микроорганизмами. Сам процесс сбраживания проходит в две ступени. На первой ступени факультативные микроорганизмы путем гидролиза и ферментативного расщепления превращают сложные органические вещества осадков в низшие жирные кислоты, спирты, углекислоту, аммиак, водород и др. На второй ступени метанообразующие микроорганизмы превращают продукты первой ступени главным образом в метан, углекислоту, сероводород и другие газы. В процессе анаэробного сбраясивания происходит распад органических компонентов осадков на 30-40%. Одна ко в растворе остается большое коли ство коллоидных частиц осадков, про дуктов жизнедеятельности анаэробных микроорганизмов, определенное количество органического вещества не окисленное в анаэробных условиях Все это определяет плохие седиментационные и фильтрационные свойства анаэробно сброженного осадка, требу ет длительного времени уплотнения осадка перед обезвоживанием. Кроме того, такой ход процесса анаэробног сбраживания определяет значительное содержание загрязнений в иловой воде (по взвешенньм веществам, ХПК, ВПК ), которая подается на сооружение биологической очистки для обработки, что вызывает необходимость дополнительного увеличения их объемов. Следует отметить, что при подаче анаэробно-сброженного осадка в анаэробные условия происходит практически мгновенная перестройка ферментативного цикла окисления субстр тов с анаэробного пути на аэробный, что выражается в наличии высокой ск рости биохимического потребления ки лорода анаэробно-сброженным осадком В аэробных условиях происходит окисление факультативными микроорга низмами, оставшихся неокисленных в анаэробных условиях, органических компонентов анаэробно-сброженного осадка, разрушение коллоидных систем, в результате чего происходит улучшение седиментационных и водоотдающих свойств осадка, а также качества иловой воды. В процессе аэрации иловый индекс осадка снижается до 40-50 мл/г ХПК, иловой воды - до 320-380 мг/л, ВПК до 40-60 мг/л. Удельное сопротивление фильтрации осадка снижается д 500-600x1 О см/г. Следует отметить, что аэрация ан эробно-сброженного осадка менее 6 сут не позволяет получить осадок с хорошими седиментадионными и водоотдакмцими свойствами и удовлетворительным качеством иловой воды. В то же время длительная аэрация осадка (более 3 сут) нецелесообразна, так как не давая эффекта в плане улучшения седиментационных свойств осадка и качества иловой воды она приводит лишь к увеличению объемов сооружений и энергозатрат. Учитьтая, что в процессе аэрации анаэробно-сброженного осадка остается биохимически неокисленной часть органического вещества (на что указывает BIIKf, иловой воды 40-60 мг/л), а определенная часть коллоидных компонентов (удельное сопротивление фильтрации осадка 500-бООх к 10 см/г), осадок целесообразно подвергать аэробной стабилизации в смеси с активным илом. В процессе аэробной стабилизации происходит дополнительное окисление органических компонентов осадка и разрушение коллоидных частиц, в результате чего происходит улучшение водоотдающих свойств стабилизированного осадка и улучшенное качество иловой воды. Процесс аэробной стабилизации осуществляют до окончания биохимического окисления всех экэо- и эндогенных субстратов, что определяет получение стабилизированного осадка, не загнивающего в процессе сушки и хранения и имеющего хорошие водоот- дающие свойства. Удельное сопротивление фильтрации стабилизированного осадка составляет 20-40 х 10 °см/г. В ряде случаев может быть целесообразна подача уплотненного активного ила. При этом его уплотняют до влажности 98,5.-97,5% в течение 5-10 ч. гравитационным уплотнением либо любым другим методом. При анаэробном сбраживании единицы массы первичного осадка вьщеляется в 2-2,5 раза больше количества газа, чем при анаэробном сбраживании единицы массы активного ила, поэтому в большинстве случаев наиболее целесообразно подвергать анаэробному сбраживанию только первичный осадок. Однако при соответствующем техникоэкономическом обосновании в предлагаемом способе предусматривается подача в процесс анаэробного сбраживания активного ила (например, предварительно уплотненного). Подача на стадию анаэробного сбраживания более О,5% уплотненного активного ила приводит к увеличению общего количества вьщеляющегося газа. Однако подача более 60% уплотненного активного ила нецелесообразна, так как она приводит к существенному увеличению объемов сооружений для анаэробного сбражи вания и соответственно увеличению их стоимости, а также не позволяет получить осадок с хорошими водоотдающими свойствами. При этом на стадию аэробной стабилизации, соответственно, поступает 99,5-40% уплотненного активного ила.

После проведения процесса аэробной ртабилизадии, стабилизированный . осад9К имеющий хорошие седиментационные и водоотдающие свойства (иловый индекс 40-50 мл/г, удельное сопротивление фильтрации 20-40 х X ), а также хорошее качество иловой воды (взвешенные вещества 10-15 мг/л, БПКп - 15-20 мг/л), уплоняют до влажности 96,5-96% (например, гравитационным способом в течение 5-10 ч) и подают на обезвоживание «

При естественном обезвоживании стабилизированного осадка на иловых площадках на искусственном основании, с дренажом их производительность составляет 5-6 ..

При механическом обезвоживании уплотненного стабилизированного осадка расход необходимых реагентов составляет по FeClj 1-1,5%, по СаО 2-3%

Эффективность задержания сухого вещества при центрифугировании уплотненного стабилизированного осадка составляет 40-45%.

Возможность и целесообразность проведения процесса по предлагаемому способу определяется следующим:, в процессе аэрации анаэробносброженного осадка происходит биохимическое окисление факультативными анаэробными бактериями органических компонентов анаэробно-сброженного осадка, в результате чего улучшаются его седиментационные и водоот- дающие свойства, а также качество иловой воды. При дальнейшей аэробной стабилизации осадка в смеси с активным илом происходит дополнительное окисление органических компонентов осадков, формирование устойчивой хлопьеобразной структуры, что приводит к дополнительному улучшению водоотдающих свойств стабилизированного ос.адка и качества иловой воды и улучшению- качества иловой воды.

Таким образом, в результате применения предлагаемого способа улучшаются седиментационные и водоотдающие свойства стабилизированного осадка, качество иловой воды, а также происходит удещевление процесса обработки осадка;

Пример 1. Первичный осадок с влажностью 95% и уплотненный до 98% активный ил подвергают анаэробному сбраживанию в течение 10 сут. Анаэробно-сброженный осадок аэрируют в течение 0,1 сут. Иловый индекс осадка после аэрации - 50 мг/г, ХПК иловой воды 420 мг/г, БПК -80 мг/л. Удельное сопротивление фильтрации осадка 585 х 10 см/г. Проаэрированный осадок подвергают уплотнению в тчение 10 ч и подают на обезвоживание Производительность иловых площадок на искусственном основании с дренажом составляет 2,1 . Иловая вода, образующая при уплотнении и обезвоживании осадка, поступает на сооружения биологической очистки стоных вод, вызывая тем самым увеличение их объема на 2%.

Пример 2. Первичный осадок с влажностью 95% подвергают анаэробному сбраживанию в течение 10 сут.

Удельное сопротивление фильтрации анаэробно-сброженного осадка 3200 х X 10 см/г, иловый индекс 960 мл/г, БПК| иловой воды 1300 мг/л. Анаэробно-сброженный осадок подвергают аэрации в течение 0,5 сут. После аэрации удельное сопротивление осадка 500 X 10 см/г, иловый индекс 40 мл/г, БПК„ иловой воды -40 мг/г. Осадок подвергают уплотнению в течение 10 ч до влажности 96% и подают на обезвоживание. Производительность иловых площадок составляет 2,2 м/м год. При подаче иловой воды, образующейся при уплотнении и обезвоживании осадка, на сооружения биологической очистки их объем увеличивается на 0,5-0,8%.

Пример 3. Пример осуществляют аналогично примеру 2, но после аэрации осадок смешивают с активным

илом и- подвергают аэробной стабили- зации. Длительность аэробной стабилизации 2,2 сут. Удельное сопротивление фильтрации аэробностабилизированного осадка 20 х 10 см/г, иловьй индекс 38 мп/г, БПКр иловой воды - 18 мг/г. Аэробно-стабилизированный осадок уплотняют в течение 8 ч, до влажности 96% и подают на обезвоживание. При обезвоживании на иловых площадках на искуственном основании с дренажом их производительность составляет 6 -год. Расход реагентов, необходимых для ме ханического обезвоживания, составляет по FeClj 1,5%, по СаО 2,3%. Эффективность задержания сухого вещества при центрифугировании аэробно-стабилизированного осадка составляет 40%. При подаче иловой воды на сооружения биологической очистки не требуется увеличения их объемов.

Пример 4. Пример осуществляют аналогично примеру 3, но на аэроб кую стабилизацию подают уплотненный до влажности 98% активный ил. Длительность аэробной стабилизации 3,5 сут.

Пример 5. Первичньй осадок с влажностью 95% и 0,5% уплотненного .активного ила влажностью 98% подвергают анаэробному сбраживанию в течение 9 сут. Анаэробно-сброженный осадок аэрируют в течение 3 суто Удельное сопротивление осадка после аэрации 500 х 10 см/г, иловый индекс 42 мл/г, БПК иловой воды 60 мг/л. После аэрации осадок смешивают с 99,5% активного ила и подвергают аэробной стабилизации. Длительность аэробной стабилизации 4 сут. Удельное сопротивление фильтрации аэробно-стабилизированного осадка 32 X Ю см/г, иловый индекс 40 Mji/r, БПК|,иловой воды 20 мг/л. Аэробно-стабилизированный осадок уплотняют в течение 8 ч до влажности 96% и подвергают обезвоживанию. При обезвоживании на иловых площадка на искусственном основании с дренажом и:: производительность составляет 6 м /м-год. Расход реагентов, необходимых при механическом обезвоживаНИИ, составляет по FeCl 1,6%, по СаО 2,5%. При подаче иловой воды на сооружения биологической очистки стоных вод не требуется увеличения их объемов.

Пример .6. Пример осуществляют аналогично примеру 5, но на анаэробное сбраживание подают 35% уплотненного до влажности 98% активного ила. При этом на аэробную стабилизацию поступает 65% уплотненного активного ила. Длительность аэробной стабилизации 4,5 сут. Удельное сопротивление фильтрации стабилизированного осадка 35 х , иловьй индекс 41 мл/г, БПК„ иловой воды - 20 мг/л. Аэробно-стабилизированный осадок уплоняют в течение 8 ч до влажности 96% и подают на обезвоживание. Производительность иловых площадок на искусственном основании с дренажом составляет 6 м /м год.

Пример 7. Первичный осадок с влажностью 95% и 60% уплотненного до влажности 98% активного ила подвергают анаэробному сбраживанию в течение Ю сут. Анаэробно-сброженный осадок аэрируют в течение 3 сут. Удельное сопротивление фильтрации осадка - 550 х 10 см/г, иловый индекс 44 мл/г, БПКр иловой воды 62 мг/л. Осадок смешивают с 40% активного ила и подвергают аэробной стабилизации в течение 4,8 сут.Удельное сопротивление фильтрации аэробностабилизированного осадка 35 х X 10 см/г, иловый индекс 40 мл/г, БПК иловой воды 19 мг/л. Аэробно-стабилизированный осадок уплотняют в течение 8,5 ч, до влажности 967, и подвергают обезвоживанию. При обезвоживании на иловых площадках на искусственном основании с дренажом их производительность составляет 6,1 год. Расход реагентов, необходимых для мехакического обезвоживания аэробно-стабилизированного осадка, составляет по FeClj 1,1%, по СаО 2,3% Эффективность задержания сухого вещества аэробно-стабилизированного осадка при его центрифугировании составляет 45%. При подаче иловой воды на сооружения биологической очистки не требуется увеличения их объемов.

Предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает следующие преимущества:

улучшение седиментационных свойств стабилизированного осадка в 18-25 раз характеризующиеся снижением илового индекса с 960-980 до 40-50 мг/л; улучшение водотдающих свойств стабилизированного осадка в 12-100 раз, характеризующиеся снижением удельного сопротивления фильтрации с 2000-6000 X 10 до 20-500 х X 10 см/г; улучшение качества иловой воды в 25-55 раз, характеризующиеся снижением ВПК иловой воды с 1000-1500 до 18-60 мг/л; удешевление процесса обработки за счет улучшения седиментационньгх свойств стабилизированного осадка и соответственно сокращения длительно сти его уплотнения в 75-80 раз, водоотдающих свойств стабилизированного осадка и соответственно повышение производительности иловых пло док в 2-5 раз с 1,2 до 2-6 год и качества иловой воды и соответственно сокращения дополнительных объемов сооружений биологической очистки сточных вод в 10-15 раз. Таким образом, предлагаемый способ позволяет существенно улучшить седиментацирнные и водоотдающие свойства стабилизированного осадка, улучшить качество иловой воды, а также удешевить процесс обработки осадков за счет сокращения длительности, уплотнения стабилизированного осадка, повышения производительности иловых площадок при его обезвоживании, сокращения дополнительных объе-. мов сооружений биологической очистки сточных вод. Предлагаемый способ имеет большое народнохозяйственное значение, так как его применение на очистных сооружениях производительностью 200 тыс. сточных вод позволит получить экономический эффект более 1 млн.руб, в год по приведенным затратам.

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ вод, включающий уплотнение исходного осадка, анаэробное сбраживание и уплотнение с последутоп1им обезвоживанием, отличающийс я тем, что, с целью улучшения седиментационных и водоотдающих свойств стабилизированного осадка, улучшения качества иловой воды и удешевления процесса, аназробно-сброженньй осадок перед уплотнением подвергают аэрации. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что анаэробно-сброженный осадок подвергают аэрации в течение 0,1-3 сут. 3.Способ по пп. 1 и 2, отли(Л чающийся тем, что в качестве исходного осадка используют первичный осадок или первичный осадок и активный ил. 4.Способ по пп. 1-3, о т ли ч аю щ и и с я тем, что после аэрации осадок подвергают аэробной стабилиО5 зации , 00 ел