Способ обработки осадков сточных вод

Способ обработки осадков сточных вод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕаъБЛин

g g. С 02 F 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОВРЕтЕНИй И ОТНРЬПИй (21) 3625865/23-.26 (22) 10.06.83 (46) 15.10.84. Бюл. ¹ 38 (72) М.П, Махлнн, Л.Д. Франдетти, И.М. Сурдина, Н.Б. Слепкин, А.С.Хайдаров, Б.М. Еремич и C.È. Камбарова (71) Узбекский государственный проектный институт "Узгипрокоммунинжпроект" (53) 628.336.45(088.8) (56) 1. Новые методы и сооружения для водоотведения и очистки сточных вод. Л., 1979, с. 110-115.

2. Авторское свидетельство СССР № 929605, кл. С 02 F 11/02, 1982 (прототип). (54)(57) 1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ

СТОЧНЫХ ВОД, включающий аэробную стабилизацию сырого осадка первичныи отстойников и уплотненного избыточного активного ила в термофильных условиях, меэофильную 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 80- -90X сырого осадка, направляют на термофильное анаэрдбное сбраживание à другой, содержащий остальные 10-20Х осадка, смешивают с уплотненным избыточным активным илом и подвергают аэробной

„„SU„„ I 118622 A

1 ,стабилизации в термофильных условиях и дегельмннтизации, после чего оба потока соединяют, охлаждают и направляют на мезофильную аэробную стабилизацию с частичной рециркуляцией неуплотненного. стабилизированного осадка.

2. Способ по п. 1 о т л и ч а ю— шийся тем, что, дегельминтизацию аэробностабилизированных в термофильных условиях осадков ведут при

53-55 С.

3. Способ по nn. l и 2, о т л ичающий с я 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, о т л и— ч а ю шийся тем, что, 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.

5. Способ по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что на стадии мезофильной аэробной стабилизации рециркулируют 40-50Х неуплотненного стабилизированного осадка, а остальной осадок направляют на уплотнение и обезвоживание.

Изобретение относится к способам очистки сточных вод и может быть использовано для обработки осадков, образующихся при биологической очистке городских и близких к ним по составу сточных вод.

Известен способ дбработки активного ила, заключающийся в двухступенчатой аэробной стабилизации. На первой ступени уплотненный активный 10 ил подвергают термофильной аэробной стабилизации при 50-55 С с целью обеззараживания, при этом подогрев осуществляют электронагревателями, на второй ступени - мезофипьной аэробной стабилизации при 27 С с целью улучшения водоотдающих свойств осадков. Продолжительность стабилизации на первой ступени 120 ч, на второй ступени — 120 ч. Удельное сопротивление фильтрации осадка после первой ступени более 1000 "10 "осм/г, иловый индекс 300 мг/г. После стадии мезофильной аэробной стабилизации удельное сопротивление фильтрации стабили-25 зированного осадка и его иловый индекс снижаются до (250-500) ° 10"о см/г и 100-150 мг/г соответственно j1).

Недостатки укаэанного способа— высокая проДолжительность аэробной 30 стабилизации (10 сут), высокие затраты тепловой, энергии для осуществления термофильной аэробной стабилизации, высокая стоимость обработки осадков, обусловленная длительностью стабилизации и соответ35 ствующими объемами стабилизаторов, большим расходом воздуха на аэрацию, низкой производительностью иловых площадок из-за плохих водоотдающих

40 свойств осадков.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности .и достигаемому результату является способ обработки осадков, включающий уплотне- 45 ние избыточного активного ила, подачу его в смеси с сырым осадком первичных отстойников на стадию термофильной, а затем мезофильной,аэробной стабилизации, уплотнение стабилизированного осадка, разделение уплотненного стабилизированного осадка на два потока, один иэ которых рециркулируют на стадию,мезофильной аэробной стабилизации, а другой — подвер- 55 гают обезвоживанию. На стадии термофильной аэробной стабилизации осадок нагревается за счет экзотермичес8622

2 ки выделяемого бактериями активного ила тепла 1 2 J.

Однако рециркуляцня на стадии мезофильной аэробной стабилизации уплотненного стабилизированного осадка влажностью менее 97 приводит к ухудшению водоотдающих свойств 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 выделяемого бактериями активного ила тепла происходит до температуры не более 40 С, в то время как для обеззараживания и дегельминтизации необходима более высокая температура 53-55 С; всю теп- ловую энергию для последующего обеззараживания и дегельминтизацин осадков необходимо приобретать на стороне.

Кроме того, термофильная аэробная стабилизация всего объема сырого осадка первичных отстойников и иэбьггочного активного ила требует больших затрат воздуха для 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 сбраживает ние, а другой, содержащий остальные

10-20Х осадка, смешивают с уплотненным избыточнМм активным илом и подвергают аэробной стабилизации в термофильных условиях и дегельментизации, после чего оба потока соединяют, охлаждают и направляют на мезофильную аэробную стабкпизацию

3,111 с частичной рециркуляцией неуплотненного стабилизированного осадка.

Дегельминтизацию аэробностабилиэированных в термофильных условиях осадков ведуг при 53-55 С. . На стадии мезофильной, аэробной стабилизации рециркулируют 40-50Х 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, t 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.

80-90Х сырого осадка первичных отстойников направляют на термофильное анаэробное сбраживание при 53 С

Таблица 1

Длительность мезофильной аэробной стабилизации, ч

24 48 72 96 120 144 температура, С влажность, X

28 27 26 25

97,2 97,5 97,9 98,2

25 24

98,3 98,3 1120 610 105 26

20

Неуплотненный стабилизированный осадок влажностью 97,2-98Х в объеме

40-50Х от количества исходных осадков рециркулируют на стадии мезо-. фильной аэробиой стабилизации, ос- у тальную часть стабилизированного осадка уплотняют и направляют на обезвоживание.

Тип осадка и показатели

Смесь термофильно стабилизированного и термофильно сброженного осадков: удельное сопротивление фильтрации х 10 "о см/г

8622

4 для обеззараживания, дегельминти 3;Iции и получения биогаза.

Избыточный активный ил уплотняют до 25-30 г/л и в смеси с остальными

10-20Х сырого осадка первичных отстойников подают на стадию термофильной аэробной стабилизации, где за счет экэотермически вь!деляемого.бактериями активного ила тепла независимо от длительности аэрации, типа аэрационной среды, вида и исходной температуры осадка поддерживается температура.39-40 С. Оптимальная продолжительность стадии термофильной аэробной стабилизации 48 ч. После этого смесь направляют в камеру дегельминтизации, где подвергают обеззараживанию и дегельминтизации в течение двух часов при 53 С 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 выдерживают 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.

1 1 ((1

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 водо1118622 отдающих свойств осадков за счет интенсивности процесса мезофильной аэробной стабилизации и экономии топлива и электроэнергии.

Первый поток в процессе термофильного анаэробного сбраживания частично превращаются в биогаз и частично - в биомассу анаэробних микроорганизмов.

Минерализованная таким обраэбм органика и анаэробные микроорганизмы, по- 1О падая в мезофильный аэробный стабилизатор, подвергаются окислению, что в конечном счете приводит к более глубокому процессу общей минерализации органики и,какследствие,-к улуч- 15 шению водоотдающих свойств осадка, Если в мезофильный аэробный стабилизатор подавать только осадок, предварительно подвергнутый термофильной аэробной стабилизации, то, поскольку 2О в мезофильном аэробном стабилизаторе процесс ведут те же микроорганизмы, которые ведут его в термофильном аэробном стабилизаторе, часть органики,не способнаяминерализовати.яв 25 условиях аэробного процесса, остается без изменений, лишь подвергаясь измельчению за счет увеличения длительности аэрации, что ухудшает водоотдающие свойства осадка. ЗО

При направлении на термофильное анаэробное сбраживание более 907 сырого осадка и, соответственно, на термофильную аэробную стабилизацию менее 107 этого осадка температура саморазогрева в термофильном аэробном стабилизаторе за счет экзотермически выделяемого бактериями активо ного ила тепла будет ниже 39-40 С изза недостаточной концентрации окисля», .О емой органики. В этом случае выделяемого при термофильном анаэробном сбраживании газа недостаточно для дополнительного нагрева осадков после термофильной аэробной стабилизации до температуры дегельминтизации

53-55 С.

При направлении на термофильное анаэробное сбраживание менее 807 сырого осадка, соответственно уменьшается количество выделяемого при этом газа, и его будет недостаточно для нагрева осадков от 40 до 53-55 С.

Биогаз, вьщеляемый при термофильном анаэробном сбраживанни сырого осадка первичных отстойников, направляют в котельную, которая обеспечивает поддержание процесса термофильного анаэробного сбраживания и дополнительный подогрев осадков после термофильной аэробной стабилизации с 40 до 53-55 С. 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 одновременно осуществляют ! утилизацию тепла и его рекуперацию.

Если весь осадок, образующийся на станции аэрации (сырой 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 кБтч электроэнергии, 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 мезофил» ного анаэробного стабилизатора при" водит к повышению концентрации смеси в стабилизаторе, уменыпению 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 40-507 от количества исходных осадков. Уменьшение количества рециркулируемого неуплотненного стабилизированного осад ка менее 407 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 50Х от общего количества исходных осадков не дает дальнейшего ускорения процесса стабилизации, улучшения водоотдающих свойств осадка и поэтому нецелесообразно.

Пример 1. 80Х сырого осадка первичных отстойников влажнрстью

11186

45

Удельное сопротивление фильтрации осадка х 101 см/г а.

Годовые приведенные затГодовая потребность в природном газе со стоГодовая на" грузка осадков на иловые площадки по сухому веществу, кг/м>

Способ обработки осадков сточных вод раты, тыс. руб. роны для дегельминтизации млн. м

20-40

10-15

180-250

350-420

4,63

762

Прототип

I ! Предлагаемый

412

94Х направляют на" термофильное анаэробное сбраживание при 53 С, продол,жительность процесса 6 сут, удельное сопротивление фильтрации сброженного осадка 4800 10 "осм/г, жизнеспособные яйца гельминтов отсутствуют.

Выделяемый биогаз направляют в котельную для получения тепла.

Избыточный активный ил уплотняют в течение 10 ч до 27 г/л и в смеси с остальными 20Х сырого осадка первичных отстойников подвергают термофильной аэробной стабилизации при интенсивности аэрации воздухом 6 м /м в час в течение 48 ч при 40 С, 15 после чего смесь направляют в камеру, дегельминтизации, где в течение

2-х ч подвергают термической обработке при 53 С с одновременной аэрацией воздухом интенсивностью 3 м /м в 20 час. Удельное сопротивление фильтрации дегельментизированной смеси

1.100-10 "осм/г, жизнеспособные яйца гельминтов отсутствуют. Оба потока обеззараженных и дегельминтизирован- 25 ных осадков смешивают и охлаждают в о теплообменнике до 30 С, используя s качестве охлаждающего агента исходный сырой осадок первичных отстойников для его подогрева перед термо- ЗО фильным анаэробным сбраживанием.

Далее смесь обоих потоков осадков направляют на мезофильную аэробную стабилизацию, которую ведут 4 сут воздухом при интенсивности аэрации

6 м /м в час до снижения удельного сопротивления фильтрации до

12 х 10 а см/г.

Неуплотненный стабилизированный осадок в объеме 50Х от количества исходных осадков рециркулируют на стадию мезофильной аэробной стабилизации, остальную часть стабилизированного осадка уплотняют до 40 г/л и направляют на обезвоживание на. иловые площадки. Производительность иловых площадок 10 м /м в год или

400 кг/м по сухому веществу.

Пример 2. 85Х 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 15Х сырого осадка подвергают термофильной аэроб" ной стабилизации воздуха. Температура саморазогрева 39,5ОС через 48 ч.

Продолжительность мезофильной аэробной стабилизации 4 сут. 45Х неуплотненного .стабилизированного осадка рециркулируют в начало мезофильного аэробного стабилизатора, остальную часть уплотняют до 40 г/л. Удельное сопротивление уплотненного стабилизированного осадка 10 10 " см/г.

Годовая нагрузка осадка на илбвые площадки 10,5 м /м или 420 кг/м по сухому веществу.

Пример 3. Процесс осуществляют аналогично примеру 1, но на термофильное сбраживание подают 90Х сырого осадка первичных отстойников, 10Х осадка в смеси с уплотненным активным илом подвергают аэробной стабилизации в термофильных условиях при 40 С- в течение 2-х сут. 50Х неуплотненного стабилизированного осадка рециркулируют на стадии мезофильного аэробного стабилизатора, остальную часть подвергают уплотнению и обезвоживанию. Удельное сопро" тивление фильтрации 15-10"aсм/г.

Сравнительные данные предложенного способа и известноге, принятого за прототип и базовый объект, на примере станции аэрации производи тельностьв 400 тыс. м сточных вод в сутки представлены в табл. 2.

Т а б. л.и ц а 2*

1118622

Составитель В,Вилинская

Редактор М. Бандура Техред N.Êàñòåëåâè÷ Корректор С. Черни

Заказ 7363/17 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам.изобретений и открытий

113035, Москва,. Ж-35 ° Раушскаянаб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, предложенный спо-, соб по сравнению с известным обеспечивает: улучшение водоотдающих, свойств стабилизированного осадка и увеличение производительности иловых площадок в 1,5-2 раза; значительную экономию топливно-энергетических ресурсов за счет получения биогаза, экономию воздуха и электроэнергии на ЗОЖ за счет уменьшения объемов осадков, подвергаемых термофильной аэробной стабилизации; удешевление процесса за счет уменьшения строительных объемов уплотнителей стабилизированнОго осадка и других сооружений по обезвоживанию.

Кроме того, способ имеет народ5 нохозяйственное значение, так как позволяет получить для станции аэрации:производительностью 400 тыс.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.