Сооружения для обработки и обезвоживания осадка сточных вод

 

При отстаивании сточных вод на сооружениях образуется большое количество осадка. Осадок состоит из твердой фазы и воды и называется «сырым».

В твердой фазе осадка бытовых сточных вод содержится до 80% органических веществ, в том числе ценные удобрительные вещества – азот, фосфор, калий. Использовать сырой осадок бытовых сточных вод в качестве удобрения не рекомендуется, так как он опасен в санитарном отношении, загнивает и издает неприятный запах. Для устранения неприятных свойств сырого осадка его подвергают анаэробному сбраживанию.

Анаэробное сбраживание осадка - это перегнивание осадка при воздействии анаэробных бактерий при отсутствии кислорода. Для этой цели используют такие сооружения, как двухъярусные отстойники, осветлители-перегниватели, метантенки, септики[ 2 ]. В процессе сбраживания часть органических веществ осадка минерализуется (переходит в газы и растворенные вещества), при этом объем его уменьшается. Сброженный осадок представляет собой черную массу зернистой структуры с запахом асфальта, он легко отдает влагу и является ценным удобрением.

Однако из-за высокой влажности (95…98%) транспортирование сброженного осадка затруднительно, поэтому на очистных станциях его подвергают сушке – обезвоживанию. Для этого применяют иловые площадки, вакуум-фильтры,термическую сушку.

Двухъярусные отстойники предназначены для отстаивания сточной жидкости и сбраживания осадка, их применяют при расходе до 10 тыс. м³/сут. Конструктивно они представляют собой цилиндрические или прямоугольные железобетонные резервуары с коническим или пирамидальным дном (рис. 23). В верхней части отстойника расположены два горизонтальных желоба 2, в которых происходит отстаивание сточной воды. Под желобами располагается септическая часть отстойника 4, в которой собирается выпавший осадок и происходит его сбраживание.

Принцип работы двухъярусного отстойника состоит в следующем. Сточная жидкость переливается через водосливы в желоба 2 и движется в них со скоростью не более 7 мм/с в течение 1,5 ч. При этом легкая взвесь всплывает на поверхность воды, а тяжелая сползает вниз по наклонным граням желобов и через продольную щель 3 поступает в септическую часть отстойника 4, где перегнивает. Чтобы предохранить сточную воду от загнивания, под желобами предусматривается нейтральный слой воды высотой 0,5 м. Равномерное распределение воды по высоте желобов и задержание всплывших веществ обеспечивается установкой полупогружных досок 1.

Сбраживание осадка в септической части длится в зависимости от температуры и составляет от 60 до 180 суток. За это время минерализуется до 40…50% органических веществ, при этом объем осадка уменьшается в 2 раза. Тогда объем сброженного осадка составит приблизительно 0,25 от объема сырого. Выпуск сброженного осадка производится один раз в 10 суток по иловой трубе 5 диаметром 200 мм под гидростатическим напором 1,5 м на иловые площадки для подсушивания.

 

Рис. 23. Схема устройства двухъярусного отстойника:

1 - полупогружные доски; 2 – горизонтальные желоба; 3 – продольная щель; 4 – септическая часть отстойника; 5 – иловая труба.

 

Осветлители-перегнивателипредставляют собой комбинированные сооружения (рис. 24), внутри которых расположен осветлитель с естественной аэрацией 1 для осветления сточной воды, а снаружи – концентрический перегниватель 2, где происходит сбраживание осадка, выпавшего в осветлителе. Осадок в перегниватель перекачивается по трубе 3 и периодически перемешивается насосами. Длительность сбраживания осадка составляет 40…80 суток при температуре 10…15⁰С.

 

 

 

Рис. 24. Схема устройства осветлителя-перегнивателя:

1 - осветлитель с естественной аэрацией; 2 – концентрический перегниватель; 3 труба подачи осадка в перегниватель для сбраживания.

Метантенки –цилиндрические железобетонные герметические резервуары с коническим днищем и с неподвижным или плавающим перекрытием. Метантенки предназначены только для сбраживания осадка из первичных и вторичных отстойников. Сырой осадок (рис. 25) подается в верхнюю часть метантенка по трубе 3, сброженный осадок удаляется снизу по трубе 5. При сбраживании 1 м³ осадка выделяется 12…16 м³ газа (70% метана и 30% углекислоты), его собирают в газовом колпаке 1 и отводят по трубе 2 в газгольдер, а затем используют как топливо.

Для ускорения процесса сбраживания осадок в метантенке подогревают до температуры 33…53^оС и перемешивают при помощи специальных мешалок или насосов с гидроэлеваторами 6. Длительность перегнивания осадка при мезофильном процессе (t = 33^оС) составляет 10…15 суток, а при термофильном

(t = 53^оС) – 5…7 суток.

Рис. 25. Схема устройства метантенка:

1 – газовый колпак; 2 – труба для отвода газа в газгольдер; 3 – труба для подачи сырого осадка в верхнюю часть метантенка; 4 – цилиндрическая часть метантенка; 5 – труба для отвода сброженного осадка; 6 – гидроэлеватор.

 

Септики –представляют собой прямоугольные или круглые в плане резервуары, в которых происходит отстаивание малых количеств сточных вод до 25 м³/сут и анаэробное сбраживание образующегося при этом осадка. Длительность отстаивания воды составляет 1…3 суток, время сбраживания осадка – 6…12 месяцев. Осадок удаляется из септика 1…2 раза в год.

Иловые площадки– предназначены для обевоживания (подсушивания) сброженного осадка. Наибольшее распространение получили площадки на естественном основании с трубчатым дренажем (рис. 26). Иловые площадки представляют собой земляные пруды, разбитые на карты (в количестве не менее 4) шириной 10…40 м и длиной 100…150 м. Карты ограждены земляными валиками 4 высотой 0,5…1,5 м. Осадок распределяется по картам с помощью распределительных лотков 5 и выпускается на карты сливными лотками 6 слоем 0,25…0,35 м. За счет испарения влаги и фильтрации воды через грунт осадок подсыхает и его влажность снижается до 78…80%, после чего его убирают вручную или механизированным путем, а на площадку подают новую порцию осадка. Обезвоженный осадок используют в качестве удобрения. Для движения транспорта по иловым площадкам предусмотрены дороги 1 и съезды (пандусы) 2.

При наличии водонепроницаемых грунтов (глина, суглинок) или высоком стоянии грунтовых вод (менее 1,5 м от поверхности земли) на глубине 0,6 м от дна площадок в траншеях, заполненных щебнем или гравием, укладывают трубчатый дренаж 7 диаметром 75 мм и уклоном 0,003.

 

Рис. 26. Схема устройства иловых площадок:

1 - автомобильные дороги; 2 – съезды (пандусы); 3 – карты иловых площадок; 4 – земляные валики; 5 – распределительные лотки; 6 – сливные лотки; 7 – трубчатый дренаж.

 

Вакуум-фильтры и термическая сушкаосадка применяются на крупных очистных станциях.

Вакуум-фильтры(рис. 27) представляют собой горизонтально расположенный полый барабан 1 диаметром около 3 м и длиной около 5 м, обтянутый металлической сеткой или капроновой тканью. Радиальными перегородками барабан разбит на секторы и частично погружен в емкость 4 с осадком. Барабан медленно вращается и при этом в секторах В создается разряжение, вследствие чего осадок налипает на ткань слоем 10…30 мм, вода из него отсасывается и влажность осадка снижается до 78…80%. Когда секторы занимают положение Н, в них с помощью компрессора нагнетается воздух и сухой осадок (кек) отдувается от сетки барабана, срезается ножом 2 и поступает на транспортер 3. Обезвоженный осадок направляется для использования или на последующую термическую сушку.

Рис. 27. Схема устройства вакуум-фильтров:

1 – полый барабан; 2 – нож для срезания сухого осадка; 3 – транспортер; 4 – емкость с осадком для погружения барабана.

Термическая сушка –осуществляется в специальных сушилках барабанного типа. В сушилках при температуре 700…800^оС влажность поступившего осадка уменьшается до 20…25%.