Технологические схемы обработки осадков включают следующие стадии: уплотнение, обезвоживание, термическую сушку и сжигание. Схемы обработки минеральных и органических осадков приведены на рис. III.27 и III.28
Рис. III.28. Схемы обработки органических осадков сточных вод: 1 — уплотнение; 2 — сбраживание или стабилизация; 3 — реагентная обработка; 4 — тепловая обработка; 5 — механическое обезвоживание; 6 — термическая сушка; 7 — сжигание; 8— утилизация; 9 — сушка на иловых площадках или сброс в шламонакопители и отвалы
Анаэробное сбраживание применяется для обработки осадков промышленных сточных вод, содержащих сбраживаемые органические вещества, избыточных активных илов, а также их смеси. Сбраживание производится перед естественной сушкой осадка на иловых площадках, перед механическим обезвоживанием на фильтрах. При обезвоживании осадков на центрифугах, как правило, проводится их аэробная стабилизация.
Сбраживание осадков с утилизацией газов брожения осуществляется в метантенках в мезофильных (при температуре 30—35° С) или термофильных (при температуре 52—55 СС) условиях.
В метантенках происходит щелочное (метановое) брожение, осуществляемое в две фазы. В первой фазе происходит расщепление сложных органических веществ (жиров, углеводов, белков) на более простые соединения с образованием органических кислот жирного ряда (муравьиной, уксусной, масляной и др.). Во второй фазе происходит разрушение этих кислот с образованием углекислоты и метана. Возбудителями первой фазы являются анаэробные, а второй — метанообразующие бактерии.
При аэробной стабилизации производится длительное (в течение нескольких суток) аэрирование избыточного активного ила или его смеси с осадком первичных отстойников. Аэробная стабилизация применима в тех же случаях, что и анаэробное сбраживание. Аэробную стабилизацию рекомендуется применять на очистных сооружениях производительностью не более 80—100 тыс. м3/сут.
Выбор того или иного метода стабилизации определяется технико-экономическими соображениями.
Принципиальных различий между процессами стабилизации активного ила и его смеси с органическим осадком нет. В первом случае активный ил, находясь в условиях голода, самоокисляется и окисляет отмершие бактериальные клетки, что приводит к уменьшению органического вещества активного ила на 30—45%. Оставшееся органическое вещество практически стабильно. Во втором случае в начале процесса органическое вещество осадка оксидируется активным илом, что приводит к уменьшению массы осадка и приросту биомассы активного ила. После полного окисления осадка активным илом начинается стабилизация последнего по первой схеме, вследствие чего общая продолжительность стабилизации по второй схеме длительнее, чем при первой.
Стабилизация может осуществляться по двум схемам (рис. III.29) В схеме I в стабилизатор поступает уплотненный избыточный активный ил, а стабилизированный осадок подается на последующую обработку. В схеме II в стабилизатор подается избыточный ил непосредственно из вторичных отстойников. Из стабилизатора осадок поступает в уплотнитель. Иловая вода из уплотнителя направляется в аэротен-кп, а часть уплотненного осадка возвращается в голову стабилизатора.
Рис. III.29. Схема аэробной стабилизации активного ила: 1 — подвод сточной воды; 2 — аэротенк; 3 — вторичный отстойник; 4 — выход очищенной воды; 5 — трубопровод возвратного ила; 6 — трубопровод избыточного ила, 7 — илоуплотнитель; 8 — выход осветленной воды; 9 — стабилизатор; 10 —выход стабилизированного ила
Для дополнительного снижения влажности осадки, выделенные в очистных сооружениях, уплотняют. Влажность осадков после уплотнения должка обеспечивать их свободное транспортирование по трубам. Уплотнение илов производят в гравитационных уплотнителях или флотаторах.
Недостатками гравитационных илоуплотнителей являются большая продолжительность уплотнения (10—20 ч) и высокая влажность уплотненных илов (97,5% и выше). Кроме того, в летнее время при таком длительном периоде уплотнения возможны загнивание и всплывание ила.
Более эффективным является уплотнение активных илов методом напорной флотации. Преимущества этого способа — меньшая продолжительность процесса и более высокая степень уплотнения, в результате чего значительно снижаются эксплуатационные затраты на последующую обработку активных илов.
При обработке активных илов применяются два метода флотации: с непосредственным насыщением воздухом иловой смеси и с использованием рабочей жидкости (насыщенной воздухом осветленной воды).
На рис. III.30 представлен флотационный уплотнитель, предназначенный для флотации иловой смеси из аэротенков. Иловая смесь насыщается воздухом и поступает во вращающийся дырчатый распределитель. Для создания наиболее благоприятных гидравлических условий в верхней части флотатора расположены цилиндрические перегородки, а в нижней — конические. Всплывший ил собирается илоскребом в илосборный лоток. Осветленная жидкость, проходя под перегородкой, отводится через кольцевой водослив. Невсплывшие частицы активного ила осаждаются на дно флотатора, сгребаются скребками, удаляются из него.
Рис. III.30. Флотационный уплотнитель конструкции ВНИИ ВОДГЕО
На рис. III.31 представлен флотатор, который применяется для флотации ила из вторичных отстойников в схемах с использованием жидкости, насыщенной воздухом (рабочей жидкости). Исходный активный ил по трубопроводу 2 подается в верхнюю часть распределительного устройства и через дырчатые трубы 5 поступает во флотатор. Рабочая жидкость по трубопроводу 1 подается в нижнюю часть распределительного устройства. Осветленная жидкость удаляется из флотатора по трубопроводу 5. Сфлотированный ил собирается скребком, выполненным в виде спирали Архимеда, в периферийный лоток. Направление вращения скребкового механизма должно быть противоположным направлению кручения спирали.
Рис. III.31. Флотационный уплотнитель с использованием жидкости, насыщенной воздухом
Осадки других видов уплотняют преимущественно гравитационным методом.
