Способ обработки осадков сточных вод

Авторы патента:

КОГАН ЮРИЙ АРИ-ЛЕЙБОВИЧ

МИРЗОЯН ВАЛЕРИЙ НИКОЛАЕВИЧ

РУБИН ДАВИД АБРАМОВИЧ

КАРИМОВ ХАФИЗ КАРИМОВИЧ

ШВЕЦОВ ВАЛЕРИЙ НИКОЛАЕВИЧ

БОГДАТОВА АЛЕСЯ НИКОЛАЕВНА

C02F11C02F103 -

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ СТОЧНЬТХ ВОД, включающий уплотнение исходных осадков/ тепловое обеззараживание с последующей аэробной стаби лизацией и об еэвоживаниемг о т л и чающийся тем, что, с целью сокращения длительности стабилизации и расхода воздухаи улучшения водоотдаюршх свойств стабилизированных осадков, осадок после теплового обеззараживания охлаждают, а аэробную стабилизацию ведут при 25-27 0 и концентрации осадка 20-35 г/л с последующим уплотнением и возвратом 30-60% уплотненного осадка на аэробную стабилизацию, 2.Способ по п. 1, 6 т л и ч а ющ и и с я тем, что в качестве иссл ходного осадка пользуют активный ил. .I 3.Способ поп. 1, отлича ющ и и с я тем, что в качестве исходного осадка используют смесь активного ила с :СырБ1М осадком из первичных отстойников. 4.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что уплотнение исс о ел 54одного осадка ведут до концентрации 20-60 г/л. 4j

COIO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Н9) ПИ

3(513 02 F 11 00

*Ъ IhL+ачЬъ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHO!NY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 2775053/29-26 (22) 11.06.79 (46) 15.12.83. Бюл. 9 46 (72) 0.A. â€” Ë. Коган, В.Н. Мирзоян, Д.A. Рубин, Х.К. Каримов, В.Н. Швецов и A.Н. Богдатова (71) Ташкентский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института всдоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии и Всесоюзный научно-исследовательский институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (53) 628,336.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2588665/29-26, кл. С 02 С 3/00, 15.12.77.

2. Колобанов С.К. и др . Новые технологические схемы термической дегельминтизации осадков сточных вод. "Наука и техника в городском хозяйстве". вып. ХХХУ. Киев, "Будз.вельник", 1977, с..88-91., 3. Авторское свидетельство СССР

Р 590263, кл. С 02 С 3/00, 10.11.76. (5 4 ) (5 7 ) 1 . СНОСОВ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ

СТОЧНЫХ ВОД, включающий уплотнение исходных осадков, тепловое обеззараживание с последующей аэробной стабилизацией и обезвоживанием, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения длительности стабилизации и расхода воздуха и улучшения водоотдающих свойств стабилизированных осадков, осадок после теплового обеззараживания охлаждают, а аэробную стабилизацию ведут при 25-27 С и концентрации осадка 20-35 г/л с последующим уплотнением и возвратом

30-603 уплотненного осадка на аэробную стабилизацию.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю- ф шийся тем, что в качестве исходного осадка пользуют активный ил.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю- с, шийся тем, что в качестве исходного осадка используют смесь ак- Я тивного ила с сырым осадком из первичных отстойников.

4. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что уплотнение исходного осадка ведут до концентрации

20-60 г/л.

1060576

Изобретение относится к способам очистки сточных вод и может быть использовано для обработки осадков, образующихся при биологической очистке сточных вод, и при проектировании очистных сооружений.

Известен способ обработки осадков сточных вод, заключающийся в их аэробной стабилизации путем аэрации в сооружениях типа аэротенков для биохимического окисления их органических компонентов с последующим обезвоживанием на иловых площадках или на .,аппаратах механического обезвоживания (11 .

Недостатками известного способа являются отсутствие обеззараживания и наличие, вследствие этого, в обезвоженном аэробно-стабилизированном осадке патогенной микрофлоры. .\,2О

Известен также способ обработки осадков сточных вод, заключающийся в их аэробной стабилизации и последующей тепловой обработке для обеззараживания и дегельминтизации перед обезвоживанием (2) .

Недостатком этого способа аэробной стабилизации осадков с последующим его.обеззараживанием прогревом является ухудшение в 2-4 раза водоотдающих свойств осадк= что снижа" ет производительность иловых площадок и повышает расход реагентов при подготовке его к механическому обезвоживанию.

Наиболее близким к изобретению является способ обработки осадков сточных вод, заключающийся в уплотнении осадков (избыточного активного ила) до концентрации 10-15 г/л, их тепловом обеззараживании (дегельмин- 40 ти.зации при 52-54 С в течение 2,5 ч с последующей аэробной стабилизацией в течение 4-5 сут и обезвоживанием. Концентрация активного ила в стабилизаторе 10-15 r/ë. Удельное 45 сопротивление фильтрации стабилизированного осадка (10-40) < 10 см/г (3).

В связи с тел, что в указанном способе отсутствуют данные о стабилизации смеси активного ила и сырого 5О осадка первичных отстойников, а также данные о температурных режимах в сооружении при стабилизации прогретых до 53 С осадков, процесс восФ производят с учетом сказанного. При 55 воспроизведении способа получают следующие результаты.

1. Для стабилизации активного ила:

Концентрация активного ила, г/л 12-15

Длительность стабилизации, сут 4-5

Удельное сопротивление фильтрации стабилизированного осадка, см/г (80-100) 10

200-220

18-20

Расход воздуха, м3/кг сухого вещества осадка 4,5-4,6

Производительность иловых площадок при обезвоживании стабилизированного осадка, кг/м в год

Расход реагентов при подготовке осадка к механическому обезвоживанию от количества сухого вещества осадка, Ъ по FeClg 1,5 по СаО

2. Для стабилизации смеси активного ила и сырого осадка первичных отстойников:

Концентрация смеси осадков, г/л 20--25

Концентрация активного ила в смеси осадков, г/л 10-15

Длительность стабилизации, сут 8-9

Удельное сопротивление фильтрации стабилизированного осад- 0 ка, см/r (250-300) х 10

Расход воздуха, м9/кг сухого вещества осадка

Производительность иловых площадок при обезвоживании ста-билизированного осадка, кг/м в год 120-160

Расход реагентов при подготовке осадка к механическому обезвоживанию составляет от количества сухого вещества осадка, % по F eClg 2,0-2,2 по Са0 3,6-3, 9

Температура осадка в сооружении (, при стабилизации активного ила либо

|смеси его с сырым осадком первичных отстойников) изменяется от 52-50 С

О в начале сооружения до 35-36ОС в конце erо. Средняя температура осадка в стабилизаторе 42-43ОС.

Данный способ характеризуется большой длительностью процесса стабилизации (активного ила 4-5 сут, смеси его с сырым осадком 8-9 сут, определяемой частичной гибелью и инактивацией биохимической окислительной активности бактерий активного ила, ведущих процесс стабилизации, а также большими расходами воздуха на аэрацию осадка в стабилизаторе в результате повышенных темпе:ратур иловой смеси в сооружении (для активного ила 4,5 M Ar сухого вещества и 18-20 м /кг сухого вещества

10605 76 смеси активного ила и сырого осадка первичных отстойников} .

Плохие водоотдающие свойства способа характеризуются высоким удельным сопротивлением фильтрации стабилизированных осадков вЂ” (80-100) х 10 осм/г 5 при стабилизации активного ила и (250-300)x 10 О см/г при стабилизации смеси сырого осадка первичных отстойников и активного ила, причем высокое. удельное сопротивление фильт- 1О рации определяется мелкодисперсной структурой биоценоза активного ила, формирующегося при повышенных температурах. При этом высокая стоимость процесса обусловлена значитель- )5 ным объемом стабилизатора в результате подачи в сооружение недостаточно уплотненного активного ила с низкой концентрацией 10-15 г/л и низкой производительностью иловых площадок и большим расходом реаген,тов при подготовке осадка к механи ческому обеззвоживанию.

Цель изобретения вЂ” сокращение длительности стабилизации, расхода воздуха и улучшение водоотдающих свойств стабилизированных осадков.

Поставленная цель достигается тем, что осадок после теплового обеззараживания охлаждают, а аэробную стабилизацию ведут при 25-27 С

0 и концентрации осадка 20-35 г/л с последующим уплотнением и возвратом

30-60% уплотненного осадка на аэробную стабилизацию.

В качестве исходного осадка ис",пользуют активный ил или смесь его с сырым осадком первичных отстой1 ников.

Предпочтительно также уплотнять исходный осадок до концентрации 4О

20-6 0 г/л .

Способ осуществляют . .следующим образом.

Осадки сточных вод уплотняют (избыточный активный ил до концент- 45 рации 20-25 г/л, сырой осадок из первичных отстойников до 50-60 г/л) и подают в тепловую камеру для обеззараживания и дегельминтизации.

Режим обеззараживания и дегельминтизации может быть выбран по известным параметрам (55ос в течение 22,5 ч, 60 С вЂ . 20-30 мин, 70 СвЂ”

3-5 мин) .

Обеэзараженный осадок подают в теплообменник для охлаждения .и утилизации тепла. Режим охлаждения обеззараженного осадка подбирают таким образом, чтобы обеспечить аэробную стабилизацию при 25-27 С. о

Концентрация осадка в процессе 60 ,аэробной стабилизации 20-35 г/л.

После аэробной стабилизации осадок уплотняют 6-8 ч и возвращают

30-60% уплотненного осадка на стадию аэробной стабилизации, а остав-, 65 шиеся 70-40% обезваживают на яловых площадках либо ча аппаратах механического обезвоживания. Процесс аэробной стабилизации обеззараженного путем прогрева осадка осуществляют до момента окисления всех экзои эндогенных субстратов осадка, т.е. всех его легкозагнивающих компонентов, что позволяет получить незагниваю-ций в процессе обезвоживания и хранения осадок с минимальным удельным сопротивлением фильтрации, обеспечивающим максимальную производительность иловых площадок и минимальный расход реагентов при подготовке осадка к мехобезвоживанию. При этом длительность процесса определяют по уровню окислительной активности бактерий активного ила, и процесс заканчивают при выходе ее на постоянный эндогенный уровень.

Средняя температура осадка в стабилизаторе 25-27 C. Время стабилизации активного ила 2-3 сут, смеси его с сырым осадком 4-5 сут. Удельное сопротивление фильтрации стабилизированного осадка (20-30}х 10 см/г.

Процесс стабилизации прогретого ,обеззараженного осадка ведут в сме си с частью стабилизированного уплотненного осадка, который возвращается после уплотнения на стадии стабилизации и представляет собой высоко концентрированную биомассу 25-45 г/л бактерий активного ила, имеющих вы, сокую окислительную активность, от носительно органических компонентов осадков, поступающих на стабилизацию. Высокая окислительная активность бактерий обеспечивается длительной адаптацией их к органическим компонеитам осадка за счет многократной рециркуляции их в процессе аэробной стабилизации.

Рециркуляция стабилизированного осадка в предложенном способе, помимо адаптации, повышает концентрацию активных бактерий ила по сравнению с концентрацией их в.известном способе, что существенно увеличивает скорость окисления органических компонентов осадка.

Повышение активной биомассы бактерий и высокая степень адаптации их к органическим загнивающим компонентам осадка в результате многократной рециркуляции обеспечивают высокие скорости окисления, повышение окислительной мощности стабилизатора, уменьшение времени процесса и объемов сооружений в 1,"-1,8 раза.

В то же время повышение стегени уплотнения осадков, подающихся в стабилизатор, (активного ила до 2025 г/л, сырого осадка до 58-69 г/л), позволяет снизить влажность иловой смеси в сооружении, сократить рас1060576 ход ссадка в стабилизаторе и соответственно дополнительно сократить

его объем еще в 1,5-1,6 раза.

Кроме того, в результате поддержания в сооружении оптимальной температуры путем режимного охлаждения осадка, прогретого в камере дегельминтизации, сокращается расход воздуха на стабилизацию и улучшаются водоотдающие свойства стабилизированного осадка,. так как при повышенных температурах формируется, как правило, мелкодясперсная структура активного .ила (определяющая высокие сопротивления фильтрации осадка) и уменьшается t5 растворимость кислорода в иловой смеси, что влечет эа собой увеличение расхода воздуха.

Таким образом, в результате осу- . ществления обработки осадков сточ- 20 ных вод по предлагаемому способу получается безопасный в санитарном отношении осадок (обеззараженный, свободный от гельминтов, неэагнивающий) с минимальным удельным сопро-25 тивлением фильтрации.

Сравнительные данные, свидетельствующие о преимуществе возврата уплотненного стабилизированного осадка на аэробную стабилизацию, приве- 30 дены в табл. 1.

Из табл. 1 видно, что при рециркуляции уплотненного стабилизированного осадка в начале стабилизатора

:уменьшается длительность процесса и З5

;улучшаются водоотдающие свойства ста .билизированного осадка. Увеличение степени рециркуляции стабилизированного осадка свыше 60% нецелесообразно, так как это не приводит к умень- 40 шению времени стабилизации и улучшению водоотдающих свойств осадка, а дает увеличение объема сооружения и стоимости обработки осадка. Уменьшение длительности стабилизации (в уезультате рециркуляции стабилизированного осадка определяется повышением скорости окисления в сооружении по сравнению с известным способом и увеличением его окислительной мощности в результате подачи в нача- 50 ло стабилизатора большой концентрации бактерйй активного ила, имеющих высокую окислительную активность.

Сравнительные данные, свидетельствующие о преимуществах пределов 55 выбранных температур осадков в процессе аэробной стабилизации, приведены в табл. 2, .Иэ табл. 2 видно, что охлаждение прогретого в камере дегельмин- 60 тизации осадка и осуществление процес. са стабилизации в выбранном оптимальном интервале температур (2527oCj позволяет получить осадок с хорошими фильтрационными свойствами (в 3-7 раз лучшими, чем по известному способу при более низких расходах воздуха и затратах на аэрацию. Увеличение температуры осадка в стабилизаторе свыше 27 С нецелесообразно, так как это приводит к ухудшению его водоотдающих свойств и увеличению расхода воздуха. Уменьшение же температуры осадка в стабилизаторе ниже "25 С также нецелесообразно, так как приводит к увеличению длительности процесса.

Пример 1. Избыточный активный ил уплотняют,qo концентрации 20 г/л и подают для теплового обеззараживания в камеру дегельминтизации, и процесс ведут при 60 С в течение 20 мин. Обеззараженный осадок охлаждают до 30 С в теплообменнике с утилизацией гепла. Охлажденный осадок подают в 1-ю секцию многосекционного стабилизатора в смеси с 403 уплотненного стабили4 зированного осадка. Процесс аэробной стабилизации проводят при 25ОС и концентрациями осадка 25 г/л. Б процессе стабилизации контролируют окислительную активность биоценоэа активного ила и удельное сопротивление фильтрации;осадка Аэрацию заканчиваю при выходе окислительной активности биоценоза активного ила на постоянной эндогенный уровень.

Бремя процесоа при этом 2 сут. Ðàoход воздуха на стабилизацию 3,5 м /кг сухого вещества. Удельное сопротивление фильтрации стабилизированного осадка 30х10 о см/г. Стабилизированный осадок уплотняют в уплотнителях 7 ч. 60% уплотненного стибилизированного осадка отправляют на обезвоживание, при обезвоживании которого на иловых площадках с дренажом проиэводительноств их составляет

400 мг/м в год по сухому веществу осадка. При мехобезвоживании осадка расход реагентов, необходимых для ,.подготовки осадка к обезвоживанию, составляет 1,0% по FeC1 2,0 цо СаО.

Пример 2. Процесс ведут аналогично примеру 1 при раздельном уплотнении избыточного активного ила и сырого осадка первичных отстойников до концентрации 20 г/л и 52 г/л соответственно и охлаждении обеззараженного осадка до 35 С о и аэробной стабилизации в смеси с

50Ъ уплотненного стабилизированного осадка при 27 С, концентрации осадка 35 i/ë, времени процесса 5. сут, расходе воздуха 15 м /кг сухого вещества, удельном сопротивлении фильтрации стабилизированного осадка 25 х 10» см/г.

При обезвоживании уплотненного стабилизированного осадка в иловых

1060576

Таблица 1

Вовэврат стабилизированного уплотненного осадка в начало стабилизации, 9

Показатели по извест- . ному спо- 15 собу

100

Исходное удельное сопротивление фильтрации, а х 10 с см/г, смеси активного ила и сырого осадка

3700-3600 3300-3200 3000-2800 2700-2600 2500-2400 2300-2200 2100-2000

Исходное удельное сопротивление фильтрации активного ила

250 280 220-190 185-175 .170-165 160-155 150-145 140-130

70-65 60-55

220»200 190-185

48-45 . 45-40

50-48

165-160

54-51

180-170

145-140

155-150

35-30

30-20

35-30

30-20

35-30 за-го

35-30

30-20

35-80

30-20

50-40

60-40 з-г

3-г

3-2

3,8-3,2

5-4

5- 4

5-4

7-6

Стоимость обработки

1 т сухого ве аества

Осадка, руб. 52,39

21,91

24,12

17i 49

17,06

17,33

24,52 площадках их производительность составляет 450 кг/м в год по сухому веществу осадка. Расход реагентов при подготовке осадков к механическому обезвоживанию составляет

1% по FeCl и ..2% по СаО. Таким образом, предлагаемый способ обработки осадков сточных вод по сравнению с ,известным обеспечивает сокращение длительности стабилизации в 1,82,0 раза с 4-9 сут до 2-5 сут, так 10 как многократная рециркуляция повышает окислительную активность бактерий активного ила и их степень адаптации к органическим компонентам осадка. 15

Сокращается также расход воздуха на аэрацию в 1,7-2,2 раза с

4,.5-19 до 3,5-14 м /кг сухого вещества путем уменьшения времени стабилизации ;и создания оптималь- 20 ного теплового режима аэробной стабилизации. При этом происходит улучшение водоотдающих свойств стабилизированных осадков, характеризующее снижение их удельного 25 сопротивления фильтрации в 3-7 раз с (60-200) х 10». до (20-30) х 10ю /r в результате рециркуляций ЗЦ-603

Исходная скорость окисления,мтог/ ;, в сооружении активного ила 5-8 для смеси с сырым осадком 5-8

Удельное сопротивление стабилизированного уплотненного оса, ка, а х 10 см/г активного ила . 100-80 смеси акти в ного ила, и сырого осадка 160-200

Время стабилизации, сут: активного ила 5-4 смеси активного ила с сырым осадком 8" 9 уплотненного стабилизированного осадка и проведения процесса аэробной стабилизации при 25-27 С. Кроме того, способ характеризуется удешевлением процесса аэробной стабилизации путем :повышения степени уплотнения исходных осадков до

20-60 г/л и соответственно уменьшения объема стабилизатора в 1,4-1,6 раза, повышением-производительнос .ти иловых площадок при обезвоживании осадков в 2-3 раза с 140-200 до:,;400-450 кг/м в год по сухому веществу, а также сокращением расхода реагентов при подготовке осадка к,механичесКОму обезвоживанию

rro FeClg в 1,5-2,2 раза с 1,5-2,2 до

1%, по СаО в 1, 1-2,0 раза с 2,5-.

З,Ф до 2%.

Использование предлагаемого способа на очистных сооружениях производительностью 300 тыс. м /сут сточных вод позволяет получит1 зкономический эффект более 1 млн. руб. Кроме того, осадки, обработанные с применением предлагаемого способа, могут быть использованы как ценное органоминеральное удобрение в сельском хозяйстве.

1060576 табл и ца гстабилизаторе

М <у

10 15 20 температура осадка в

22 ЭО 35 40 50

60 100 200 300

40 35

30 30 смеси активного ила н сырого осадка первичных отстойников 30 25

80 120

180 350

22 22

Расход воздуха м 3, на стибилизацию 1 кг cy"" хого веществаг активного ила 3,5 3,5 смеси его с сырым осадком первичных отстойников 13 14

4,4