Способ обработки осадков сточных вод Советский патент 1981 года по МПК C02F11/02 C02F103/00 

Изобретение относится к обработке осадков сточных вод путем их биологи ческого сбраживания. Известен способ обработки осадков сточных вод перед обезвоживанием путем анаэробного сбраживания в метантанках с последующим механическим обезвоживанием или сушкой на иловых площадках, при этом смесь сырого осадка из первичных отстойников и уплотненного избыточного активного ила вводят в герметическую емкость (метантенк). В эту же емкость подают острый пар и в течение 10-12 сут, смесь вьщерживают при 32-33 С, после чего производят обезвоживание сброженного осадка. В процессе анаэробного сбраживания происходит распад биохимически окисляющихся органических веществ, выделяется биогаз, не- . пользуемый для поддержания температуры процесса, однако инактивации патогенной микрофлоры и яиц. гельминтов не происходит. При использовании термофильного режима сбраживания() смесь в метантенке выдерживают 6-7сут. При этом наряду с высокой степенью распада органически происходит и обеззараживание осадков от патогенной микрофлоры и яиц гельминтов р. Недостатком метанового брожения является то, что сброженный осадок чрезвычайно трудно обезвоживается. Известен также способ аэробной стабилизации смеси сырого осадка с избыточным активным илом, подвергаемой предварительной термической обработке перед стабилизацией. При этом происходит полное обеззараживание и получение стабилизированного осадка с хорошими фильтрационными характеристиками. Недостатком данного способа является то, что всю энергию, йеобходямую для термической обработки, приходится приобретать на стороне- 2j. . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ обработки осадка, включающий анаэробное сбряживяиие аэробную стабилизацию с последующим обезвоживанием осаДка З Недостатками способа является то, что анаэробному сбражиранию подвергается только сырой осадок, что заведомо снижает выхо-д биогаза, режим анаэробного сбраживания сырбго осадка не указан. Несмотря на это, каким бы не был режим метанового брох :ения, дальнейше смеа;ение сброженного осадка с избыто ным активным илом не позволит получить температуру смеси достаточную для обеззараживания избыточного активного ила от яиц гельминтов, получить и поддерживать оптимальную температуру процесса аэробной стабилиза ции, так как количество избыточного активного ила с концентрацией 8 г/л должно быть больше количества сырого осадка примерно в 8-10 раз, а тем пературе смеси практически будет рав на температура избыточного активного ила. Концентрация иловой смеси в аэроб ном стабилизаторе составляет всего 8 г/л, поэтому необходимо использовать большие емкости для аэробной стабилизации. Экономически целесообразно исполь зование метода для подготовки к обез воживанию осадков на иловых площадка полученных на станции аэрации, произ водительностью до 10 тыс, MB сутки Обезвоживание стабилизированного осадка с концентрацией 8 г/л на ило площадках представляет значительные трудности из-за глубокого кальматаж фильтрующей загрузки дренажных канал Смесь, полученная в результате аэробной стабилизации, нуждается в дополнительной термической обработк так как осадок не обеззаражен, что значительно сокрад1ает возможность его утилизации, Цель изобретения - повьпиение про изводительности аэробного стабилиза тора, обеззараживание и удешевление процесса. Поставленная цель достигается те что сырой осадок смешивают с уплотненным активным илом в объемном соотношении 1 : О, 3-0, 5, смесь подверга анаэробному сбражю аниш,нагревают до 85-90 С, смешиваю г с угшотненньпч активньпч илом в равиоь отношении и полученную смесь 11е1Н д аэробной табилизацией выдерживают в течение 1,5-2 ч в присутствии ооздуха. Способ осуществляют следующим обазом. Сырой осадок 96%-ной влажности мешивают с 1/3 общего количества уп- . отненного избыточного активного ила влажностью 97,5- 98% и эту смесь подвергают метановому брожению в мезофильных условиях. Выделяющийся биогаз собирают и используют для технологических нужд. Полученную сброженную месь подвергают термической обработке до 80-85 С для ее обеззаражива-. ния и термического гидролиза оставшейся органики и смешивают с оставимися 2/3 уплотненного избыточного активного ила. При этом температура вновь полученной смеси составляет 5255 С. Этой температуры при времени выдерживания смеси 1/5-2 ч достаточно для инактивации яиц гельминтов, находящихся на активном иле. Для ускорения перемешивания сброженного осадка с избыточным активным илом и поддерживания жизнеспособности простейших организмов последнего в камеру смешения подают воздух с ийтенсивностью аэрации 3,5-.4 м /м в час. Полученную смесь с температурой 4546 С без охлаждения направляют на аэробную стабилизацию, что способствует поддержанию в стабилизаторе температуры процесса на оптимальном уровне 2Z-26°C. Сравнительная характеристика аэробной стабилизации смесей по удельному сопротивлению представлена в табл.1. Из таблицы видно, что нри аэробной стабилизации смеси сырого осадка с избыточным активным илом в соотношении I:1 хорошие фильтрационные характеристики стабилизированной смеси наблюдаются только на 9-10 сут. При аэробной стабилизации прогретого до 85°С, сброженного в анаэробных условиях осадка в смеси со свежим избыточным активным илом при исходной температуре полученной смеси 50 С низкие величины удельного сопротивления наблюдаются уже на 3-4 сут. Это свидетельствует о том, что на первом этапе (анаэробном сбраживании)разрушается основная масса биохимически окисляемой органики сырого ооадка. Дальнейшая высокстемпературная обработка сброженного ог:л:1ка пызывает дополнителып.1Й путроли-ч мргячики и

процесс аэробной стабилизации, протека 1|ций в оптимальных температурных условиях{24 с), заканчивается уже на 3-4 сут.

Зависимость выживания патогенной микрофлоры и яиц гельминтов, а также гидролиза органики от температуры прогрева сброженного осадка представлена в табл. 2.

Из таблицы видно, что метановое бро жение не приводит к гибели патогенной микрофлоры и яиц гельминтов. Прогрев сброженной смеси до SO-SS C вызывает гибель и патогенных микроорганизмов и яиц гельминтов, однако столь высокие температуры диктуются не столько услог ВИЯМИ обеззараживания, сколько тем, что удельное сопротивление сброженного осадка при прогреве растет, увеличиваясь при почти вдвое. Однако дальнейшее повышение температуры не ведет к увеличению удельного сопротивления. Оптимум температур, до которых необходимо прогревать сброженную смесь находится в пределах 80-90 С и дикгтуется температурой избыточного активного ила, так как температура их смеси должна находиться в пределах 5255°С. При этой температуре инактивируются яйца гельминтов, сорбированные на активном иле, а оставшиеся жизнеспособные энтеропатогенные мик- . роорганизмы в дальнейшем уничтожаются при аэроб11ой стабилизации за счет антагонизмов с сапрофитной микро.флорой. Характер изменения температуры смеси и жизнеспособности простейших организмов избыточного активного ила после смешения сброженного осадк с избыточным активным илом в зависимости от длительности вьщерживания смеси представлен в табл 3. Из таблицы видно, что температура смеси снижается при интенсивности аэрации 3,5 в час до 50°С через час, а через два часа остается на .уровне . В течение первого ча са аэрации смеси в два раза снижается общее количество простейших орган мов и незначительно снижается и:с вид вое разнообразие. После достижения 50-47°С дальнейшего снижения количества простейпшх не наблюдается. Не изменяется и их видовое разнообразие Оставшееся количество простейших и высокое видовое разнообразие свмдетельствуют о достаточно высокой работоспособности ила.

Необходимую интенсивность аэрации смеси прогретого до анаэроно сброженного осадка и свежего избыточного активного ила определяют на основании изучения ее гидробиологической характеристики.

Полученные данные представлены в табл.4.

Из таблицы видно, что при низкой интенсивности аэрации в течение первого часа почти втрое снижается общее число простейших и на 30% уменьшается их видовое разнообразие.

Двухчасовая экспозиция при интенсивности аэрации 2 в час приводит к 12-кратному снижению общего количества простейших. Видовое разнообразие снижается на 70%, При интенсивности аэрации 3,5-4 м/м в час даже двухчасовая экспозиция смеси приводит к снижению общего числа простейших лишь в 2 раза, причем видовое разнообразие изменяется незначительно. Полученные гидробиологические характеристики свидетельствуют о сохранении высокой работоспособности избыточного активного ила.

Влияние температуры нд интенсивность и глубину процесса аэробной стабилизации изучают на смеси анаэроно сброженного, прогретого до 85°С осадка со свежим уплотнением, избыточным активным илом при соотношении компонентов смеси 1:1 по объему. Полученные результаты представлены в табл. 5. Из таблицы видно, что при температуре 1 ни при какой длительности стабилизации получить величину удельного сопротивления ниже 80, 10 см/г не удалось. При температуре 20 С удельное сопротивл ние менее 5-10 см/г1 получается на 6-7 сут, а при 24°С на 3-4 сут. Дальнейшее повышение температуры процесса до не приводит к ускорению процесса. Следовательно, оптимум находится в интервале 22-26 С. П ри н е р. Концентрация взвешенных веществ в воде 300 г/л, концентрация БПК2р250 мг/л, эффективность задержания взвеси в первичных отстойниках 50%, эффективность снижения ВПК в первичных отстойниках 25%.

785

При таких параметрах работы механической очистки, концентрация взвеси и ВПК в воде, поступающей на биологическую очистку, составит 150 мг/л и 190 мг/л соответственно.

Количество сухого вещества сырого осадка, выделенного в первичных отстойниках, составит 13 т/сут или по осадку 96%-ной влажности. 375 м /сут,

Прирост биомассы избыточного активного ила составит 147 мг/л или . 1А,7 т/сут, что по уплотненному до 98% илу составит 735 .

Метановому брожению будет подвергаться cMecbj состояшая из всего объема сырого осадка(375 м) и 1/3

Смесь сырого осадка и активного ила в соотношении I:I

980-

О I

1150

38

объема избыточного активного ила

(245 м) т. е. 620 м

После окончания процесса сбраживания при 32 С, сброженный осадок подвергают прогреву до 85 С и смешивают с оставшимися 490 м избыточного активного ила с температурой 15-19 С (средняя ). При этом,температура смеси составит , Эту смесь в течение 1,5-2 ч подвергают аэрации интенсивностью 3,5-4 м /м в час и направляют на аэробную стабилизацию. Продолжительность стабилизации 3-4 су После стабилизации смесь уплотняют до концентрации 40-50 г/л и направляют на обезвоживание на иловые площадки.

Таблица 1

Сброженная смесь, прогретая до 85с свежий активный ил в соотношении 1: 1

1800-10 см/г

344

1540 1700 1800 1800

+ + t-

Таблица 3 Формула изобретения Способ обработки осадков сточных вод, включающий анаэробное сбражива ние, аэробную стабилизацию и обезвож вание полученных осадков, отличающий с я тем, что, с целью повьпиения производительности аэроб ного стабилизатора, обеззараживания и удешевления процесса, сырой осадок смешивают с уплотненным активны илом в обт.емном соотношении 1:0,3 0,5, смесь подвергают анаэробному сбраживанию, нагревают до 85-90°С, смешивают с уплотненным активным илом в рапном отношении и полученТ а б л и г. а 5 ную смесь перед аэробной стабилизацией выдерживают в течение 1,5-2 ч в присутствии воздуха. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Франдетти Л, Д. Обеззараживание осадков сточных вод при метановом брожении в условиях жаркого климата, Автореф. дис., М., 1974, 2.Чупракова В, В. Исследование процесса аэробного сбраживания осадков сточных вод. Городская канализация. Научные труды АКХ, № 77,М.,1970, 32-59. 3.Патент Великобритании № 1349794, кл. С 1 С, 1974.