Способ обработки осадков сточных вод
()929605
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскин
Социалистические
Республик
* л (61) Дополнительное к звт. свид-ву (22)Заявлено 10.03.81 (21) 3255599/23-26 с присоединением заявки,% (23) П р нори гет
Опубликовано 23. 05.82. Бюллетень йе 19 (51)М. Кд.
С 02 F 1!/02 фкударотеенный комнтет
СССР ао делам нзобретеннй и отерытнй (53} УДК 628. 336. .45 (088.8) Дата опубликования описания 23.05. 82
Ю.А.-Л.Коган, В.H. Иирзаян, В.й. Ка
В.Н. Швецов, И.И. Иуралимов и А.H. (72) Авторы изобретения
Ташкентский филиал Всесоюзного науч института водоснабжения, канализации сооружений и инженерной- гидрогеологи исследовательский институт водоснабж гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии"Водгео (71) Заявители (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД
Изобретение относится к способам очистки сточных вод н может быть использовано для обработки осадков, образующихся при биологической очис гке сточных вод.
Известен способ обработки осадков сточных вод, заключаюцийся в аэробной стабилизации осадков, при" чем за счет использования энергии, выделяемой бактериями активного ила, температура смеси достигает 55 С о и происходит обеззараживание и дегельминтизация осадков (l) .
Недостатком известного способа являются плохие водоотдающие свойства стабилизированного осадка, что существенно осложняет его дальнейшее обезвоживание и утилизацию.
Наиболее близким к изобре онию по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки активного ила, заключающийся в проведении процесса аэробной стабилизации в две стадии. На пер2 вой стадии уплотненный активный ил подвергают термофильной аэробной стабилизации при 53 - 55ОС с целью обеззараживания, на второй стадиимезофильной аэробной стабилизации при 26 С с целью улучшения водоот-дающих свойств стабилизированного
oca@ra. Время пребывания уплотненного активного ила в термофильных ус-ловиях - 120 ч, в мезофильных условиях - 120 ч. Удельное сопротивление фильтрации осадка после стадии термофильной аэробной стабилизации
1000 ° 10 см/г, иловый индекс 100 мг/г после стадии мезофильной аэробной стабилизации удельное сопротивление фильтрации стабилизированного осадка и его иловый индекс несколько снижается (2).
Однако в известном способе не .
20 приводятся технологические параметры термофильно-мезофильного способа аэробной стабилизации смеси первичного осадка и уплотненного избы929605 ф
Для получения необходимых данных способ был воспроизведен. Данные, полученные при воспроизведении способа, приведены в табл.1.
S Таблица!
Показатели ного активного ила
Влажность уплотненного избыточного активного ила,Ф
98
Влажность первичного осадка, 95
Время термофильной аэробной стабилизации осадков, ч
120
120
Удельное сопротивление фильтрации обеззараженного осадка 3(10 см/г
1620
4840
Иловый индекс обеззараженного осадка, мл/г
500-600
300-400
Распад сухого вещества осад" ков в процессе термофильной аэробной стабилизации осадков, Ф
10-.1 5
25-30
Время мезофильной аэробной стабилизации осадков, ч
120
120
Удельное сопротивление фильтрации стабилизированного осадка Х 10 .см/г
280
460
Иловый индекс стабилизированного осадка, мл/г
280
190
Распад сухого вещества осадков в процессе мезофильной аэробной стабилизации осад" ков, 10-18
20-25.Основными недостатками известного способа являются высокая дли тельность процесса аэробной стабилизации осадков в термофильных
120 ч и мезофильных — 120 ч услови" ях, плохие водоотдающие свойства
3 точного активного ила, а кроме того нет конечных параметров, характеризующих водоотдающие свойства стабилизированного активного ила.
Лэробная стабилизация уплотненного избыточного активного ила
Аэробная стабилизация смеси. первичного осадка и употненного избыточ5 иетабилизированного осадка, характе ризующиеся большими значениями удельного сопротивления фильтрации (250-500 10 смlг) и илового индек са (150-300 ° 10 смlг), а также высокая стоимость обработки осадков, обусловленная длительностью стабилизации и соответствующими объемами стабилизаторов, большим расходом воздуха на аэрацию, низкой производительностью иловых площадок и значительныии расходачи реагентов, необходимых при подготовке стабилизированного осадка к механическому обезвоживанию (ГеС2 -4-54, CaA—
10-153) .
Цель изобретения - сокращение длительности процесса аэробной стабилизации, улучшение водоотдающих свойств стабилизированного осадка и удешевление процесса.
Поставленная цель достигается тем, что исходные осадки уплотняют и подвергают аэробной стабилизации в термофильных в течение 10 - 48 ч, а,затем в иезофильных условиях, стабилизированный осадок уплотняют, разделяют на два потока, один из которых рециркулируют в процесс мвзофильной аэробной стабилизации, а другой поток подвергают обезвоживанию.
При этом в качестве исходных осадков используют смесь уплотненного избыточного активного ила и первичного. осадка.
В качестве исходных осадков используют первичный осадок.
Кроме того, на стадию термофильной аэробной стабилизации рециркулируют обработанный в териофильных условиях осадок в количестве 301003 от количества исходных осадков.
На стадию меэофильной аэробной стабилизации рециркулируют уплотненный стабилизированный осадок в коли" честве 30 - 603 от количества исходных осадков.
Для аэрации в процессе аэробной стабилизации осадков используют технический кислород.
Способ осуществляют следующим образом.
Избыточный активный ил уплотняют до 18 - 40 г/л и в смеси с первичным осадком (влажность 951),.подают на стадию термофильной аэробной стабилизации, где за счет экзотермически выделяемого бактериями актив929605 6 його ила .тепла температура поддерживается на уровне 53 - 58 С. После
10 - 48 ч пребывания в термофильных условиях обеззараженную смесь осад"
$ ков охлаждают и подают на стадию мезофильной аэробной стабилизации, куда также поступает уплотненный стабилизированный осадок в количестве 30 - 60 от количества uct0 ходных осадков. Оставшаяся часть уп лотненного стабилизированного осадка поступает на обезвоживание. уменьшение времени пребывания
3$ исходных осадков на стадии термо" фильной аэробной стабилизации менее
l0 ч не позволяет нагреть осадок за счет экзотериически выделяемого бактериями активного ила тепла до о
29 53 - 55 С и поэтому не происходит полного обеззараживания и дегельментизации осадков. В то же время пребывание осадков на стадии термофильной аэробной стабилизации бо2s лее 48 ч, не давая эффекта в плане. обеззараживания, приводит лишь к увеличению объемов сооружения и количества воздуха, необходимого для аэрации осадков, а также к ухудшению возв доотдающих свойств стабилизированного осадка. Длительное, принятое в известном способе, азрирование исходных осадков в термофильных условиях приводит к значительному увеличению объемов термофильных аэробных стабилизаторов и большому распаду, до 25 - 303 сухого вещества осадка. Это повышает удельный расход воздуха на аэрацию и снижает количество органических компонентов осадков, которые окисляются на стадии меэофильной аэробной стабилизации, что приводит к существенному ухудшению водоотдающих свойств стабилизированного осадка, так как бактерии активного ила при недос татке питательных веществ не могут образовывать крупных упорядоченных, хлопьев. Кроме того, для поддержания оптимальной концентрации кис" лорода 3"4 мг 02/л в термофильных условиях за счет уменьшения коэффициента использования кислорода необходимо затратить в 2 раза боль$$ ше воздуха., чем для достижения той же концентрации кислорода в мезо" фильных условиях.
Обеэзараженный и дегельминтиэированный в термофильных условиях.
929605 осадок подают на стадию иезофильной аэробной стабилизации после предварительного охлаждения, обеспечивающего поддержание в мезофильных условиях температуры 20 - 30 С. 3
Так как во время обработки исходных осадков в термофильных услоо виях при Ф = 53 - 55 С происходит частичная инактивация бактерий активного ила (на 80 - 90%I, то для сокращения длительности процесса аэробной стабилизации осадков в мезофильных условиях и улучшения водоотдающих свойств стабилизированного осадка процесс мезофильной 15 аэробной стабилизации осадков ведут в присутствии бактерий уплотненного активного стабилизированного осадка, рециркулируемого в начало .процесса. 20
Уменьшение количества рециркули. руемого уплотненного стабилизированного осадка иенее 30 от количества исходных осадков приводит к ухудшению водоотдающих свойств ста- 23 билизированного осадка, увеличению длительности процесса и соответственно стоимости обработки осадков. В то же время увеличение количества рециркулируемого уплотненного стаби- 30 лизированного осадка более 60Ф от количества исходных осадков не приводит к улучшению водоотдающих . свойств, способствует лишь увеличению стоимости обработки.
33
Процесс аэробной стабилизации в мезофильных условиях осуществляют до окисления всех экзо- и эндогенных субстратов и заканчивают при выходе удельной окислительной активности биоценоза активного ила на постоянный эндогенный уровень.
Следует отметить целесообразность применения технического кислорода дпя аэрации сиесй осадков как на термофильной, так и на иезофипьной стадии аэробной стабилизации. В условиях гепироксии существенно повышаются скорости окисления, уменьшаются время стабилизации в 1,6-2 раза и соответственно объемы стабили-. затора, улучшаются водоотдающие свойства стабилизированного осадка в.1,5 раза.
5$
Наиболее целесообразно использовать технический кислород для аэрации териофильной стадии обработки, так как за счет высоких скоростей окисления происходит более эффективный саморазогрев смеси осадка, что позволяет дополнительно сократить время пребывания смеси осадков на стадии термофильной аэробной стабилизации и соответственно объемы стабилизатора
После окончания процесса аэробной стабилизации в мезофильных условиях стабилизированный осадок уплотняют в течение 6 - 8 ч до влажности 96,8 - 98 . Удельное сопротивление фильтрации стабилизированного осадка 15-60 10 см/г, иловый индекс 20 — 50 мл/r, В случае применения предлагаемого способа обработки осадков на очистных станциях, не имеющих сооружений для биологической очистки сточных вод, т.е. тех очистных станций, на которых образуется только первичный осадок или нет избыточного активного ила, для осуществгения процесса термофильной аэробной стабилизации необходима рециркуляция 30 - 1001 термофильно-обработанного осадка, содержащего термофильные бактерии активного ила в начало процесса термофильной аэробной стабилизации.
При рециркуляции менее 30 термофильно-обработанного осадка существенно увеличиваются время стабилизации и соответственно объемы стабилизатора, а также ухудшаются водоотдающие свойства стабилизированного осадка.В зависимости от качественных характеристик первичного осадка необходимый процент рециркуляции может быть увеличен до 100. Увеличение процента рециркуляции более
100 не уменьшает время термофильной аэробной стабилизации и не приводит к улучшению водоотдающих свойств стабилизированного осадка.
Уменьшение времени уплотнения иенее 6 ч не позволяет получить стабилизированный осадок с низкой влажностью, в то же время увеличение времени уплотнения более 8 ч приводит к ухудшению водоотдающих свойств стабилизированного осадка.
БПК2о иловой воды стабилизированного осадка 15 - 20 мг/л, концентрация взвешенных веществ 10-20 мг/л.
Сравнительные данные приведены в табл. 2 и 3 °
929605
Таблица2
По известному способу
Показатели
5 10
Нет
Есть
25-30
460
Наличие в обработанном в термофильный условиях осадке патогенных миккроорганизмов и яиц гельминтов
Распад сухоro вещества осадков в териофильных условиях, 3
Удельное сопротивление фильтрации стабилизированного осадка в мезофильных условиях (2.10 см/г) Пребывание осадков на стадии термофильной стабилизации, 3
20 30 40 48 60
Нет Нет Нет Нет Нет .. Нет
3-5 6-1 8-9 10-10; 5 11-13 13-15 20-23
18-20 20-21 21-22 22-23 22-23 23-26 48 50
С3
С3
С3 м м
l5 э
:, к
Ю
333
CO
«М
CI
С7
«М м
I ! и
СЭ
Ct
«Ч м
1
I о
1 33
С3
Ct О м
Ct О
LA м
Ю
Ю
С3
«
1
I C)
1 м
С1
«М
1 !
1 LA
° »
С)
tX) 3
1- 1 о о
X ) в
«."0
«О
tч
s 5
V о о
m cl а 330 О о э и о Э
t- Ш
О 30
00»
«а
s o о х
t- Q Щ о о х
z к
30 m
m x
1v e
v o э о
Ч L
z o
X Z х
>е m
3 Ф в о о а
Х
Я ю о
L Ф о х х ч
Ф Э
x v
3- О
Y е о
t о о. а
О л
v х
Ф s
t- m о с
L- s
3 1
1
1
I
I
1
I !
I
I
1 ч
Э 1 m к во а 3- О
z v о
0 XL
CLX 0%
M Z оехо о elm
3- а е ì 0@ о к ао х z x В «3 с z
Э Ф ч x x m
° i ZID Y
is v о э х Z .0 v
1»
X X
Ю X
О (9 Ю
Э Я
X к
tL . X
E 30
Э Ф
C1 t»
«о о
z к
Э
1«
М о
С:
1
1
1
I
1 ! !
I
3
I
3
1
1
I
I
I
3
1
t
I
I
I
I !
I
I
1 !
1
I
I
1
I
I
3
I !
1 о
CC о о
iX з
Z
R е
z a
30 О
1l X
Z LD
Э I
Z O
Cl с
0 о
1 CI
1 I 1
1 I
1 1
I 1
1 1 о
1 «О 1
1 1
I 1
Г 1
1 I
С3
I L«L 1
1 1
1 1
1 I
С1
1 -Ф 1
I 1
I I
ll.«3 I
I C X
3» Q I» 33ЗХО с atltix m
0m З3!
v ао х с(1-1 30 mw с с о
Jl + m m Q
Э Э >Х 3- C)
Ч X 3- 2l Э». >ъ z o z 6) 929605
С7 LA
V «3 Л О
«V м а о О
Я «Ч м
OO
LA
«Ч ОО CO л О CO О ° . л « » л C) м м 929605 зо 13 Пример 1. Избыточный активный ил уплотняют в течение 6 ч до влажности 983 и в смеси с первичным осадком влажностью 963 подают на стадию термофильной аэробной ста- s билизации. Время термофильной аэробной стабилизации ц0 ч. Температура смеси осадков 55 С. Удельное со. о противление фильтрации обеззараженного в термофильных условиях осадка 3800Х19 см/г, его иловый индекс 440 мл/г. Осадок охлаждают до о 28 С и подают на стадию мезофильной аэробной стабилизации совместно с рециркулируемыми 60> уплотненного стабилизированного осадка. Время мезофипьной аэробной стабилизации до выхода удельной окислительной активности бактерий стабилизированного осадка на постоянный эндогенный уровень 4 сут. Стабилизированный осадок уплотняют в течение 8 ч до влажности 96 43. Удельное сопротивление фильтрации стабилизированного осадка 40510 осм/г, его иловый индекс 50 мл/r. Производительность иловых площадок при обезвоживании стабилизированного осадка 7 м /м год. Расход реагентов, необходимых для,механического обезвоживания, составляет no FeCg> 1, Sio по СаО 3.6r,. 3$ Пример 2. Избыточный актив" ный ил уплотняют в течение 10 ч до влажности 974 и подают в термофильный аэробный стабилизатор. Время термофильной обработки 48 ч. Температура смеси в термофильном стабилизаторе 53 С. Обеззараженный активчый ил с удельным сопротивлением фильтрации 1420Х10 см/г и иловым о индексом 260 мл/г охлаждают до 25 С и подают в мезофильный аэробный стабилизатор в смеси с рециркулируемыми 503 уплотненного стабилизированного активного ила. Время мезофиль", ной аэробной стабилизации 1,5 сут. Стабилизированный активный ил уплотняют в течение 7 ч до влажности 974 о И и с удельным сопротивлением фильтрации 50Х10 О см/г и иловым индексом 40 мл/г подают на обезвоживание. Производительность иловых площадок при этом составляет 6 м /м год. Расход реагентов, необходимых для ме- . ханического обезвоживания, составляет по FeC1 1,53, по СаО 42;. 14 Пример 3. Процесс осуществляют по примеру 1, но аэрацию в тер-. мофильном и мезофипьном аэробных стабилизаторах осуществляют техническим кислородом. При этом время термофильной обработки осадков составляет 28 ч, температура смеси осад-, ков 58 С, удельное сопротивление фильтрации обеззараженного осадка 2800 xl0 см/г, его иловый индекс 360 мл/г. Обеззараженный осадок охлаждают до 25 С и подают в мезофиль" ный аэробный стабилизатор в смеси с 453 рециркулируемого уплотненного стабилизированного осадка. Время мезофильной аэробной стабилизации 2 сут. Стабилизированный осадок уплотняют в течение 8 ч. Влажность уплотненного стабилизированного осадка 96,34,его удельное сопротивление фильтрацйи 15X10 о см/г, иловый индекс 20 мл/г. Производительность иловых площадок при обезвоживании составляет 8 м /м год. Расход реагентов необходимых для механическо1 Гф го обезвоживания по FeC1 1., по СаО 2,89;. Il р и м е р 4. Процесс осуществ" ляют аналогично примеру 3, но аэрацию в мезофипьном стабилизаторе осуществляют воздухом. Время мезофильной аэробной стабилизации 3 сут. Стабилизированный осадок уплотняют в течение 6 ч до влажности 97,5Ô. Удельное сопротивление фильтрации уплотненного стабилизированного осадка 23х10 см/г, его иловый ин о декс 28 мл/г. Производительность иловых площадок при обезвоживании уплотненного стабилизированного осадка составляет 8 м /м год. Расход реагентов, необходимых для механи" ческого обезвоживания no FeCE 1,5ь, по СаО 3,2Ô. Пример 5. Сырой осадок ïåðвичных отстойников с влажностью 953 подают в термофильный аэробный стабилизатор. Процесс стабилизации органических компонентов сырого осадка ведут в присутствии термофильных бактерий активного ила рециркулируемых в голову термофильно" го стабилизатора в количестве 503 от количества поступающего в термофильный стабилизатор сырого осадка. Время термофильной обработки 48 ч. о Затем осадок охлаждают до 30 С и по929605 Составитель Г.Лебедева Редактор Н.Джуган Техред М.Рейвес Корректор C.Øåêìàð Заказ 3400/30 Тираж 980 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ю дают на стадию мезофильной аэробной стабилизации в смеси с уплотненным стабилизированным осадком, который в количестве 553 от количества исходного осадка рециркулируют в го- 5 лову мезофильного стабилизатора. Время стабилизации составляет 5 сут. Стабилизированный осадок уплотняют в течение 8 ч. Удельное сопротивление фильтрации уплотненного стабилизированного осадка 23xE0 см/г, о его иловый индекс 28 мл/г. Производительность иловых площадок при обезвоживании уплотненного стабилизированного осадка составляет tS 8 м /м год. Расход реагентов,необходимых для механического обезвоживания по FeCI 1,53, по СаО 3,24. Предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает сокращение 20 времени стабилизации с 240 ч до 100 — 120 ч, т.е. в 2 раза, улучшение водоотдающих свойств стабилизированного осадка в 10 - 12 раз, о чем свидетельствует снижение удель- 25 ного сопротивления фильтрации с 200 - 500к10 см/г, а также удешев10: . ление процесса обработки осадков за счет сокращения объемов стабилизации в 2 раза и расхода воздуха в зо 3 раза и увеличения производительЯ и ности иловых площадок с 1,3-1,5 м /м год до 6 - 8 м /м год, т.е. в 45 раз. Таким образом, способ позволяет существенно сократить время стабилизации и расход воздуха, улучшить водоотдающие свойства стабилизированного осадка и удешевить процесс ,обработки осадков сточных вод. Предлагаемый способ имеет большое народнохозяйственное значение, так как позволяет получить экономический эффект для станции 300 тыс. м /сут сточных вод более 1 млн. руб. в год по приведенным затратам. Формула изобретения 1. Способ обработки осадков сточных вод, включающий уплотнение исходных осадков, аэробную стабилизацию в термофильных, а затем в мезофильных условиях, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения длительности процесса, улучшения водоотдающих свойств стабилизированного осадка и удешевления процесса, аэробную стабилизацию осадков в термофильных условиях проводят в течение 10-48 ч, стабилизированный осадок уплотняют, разделяют на два потока, один из которых рециркулируют на стадию мезофильной аэробной стабилизации, а другой поток подвергают обезвоживанию. 2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что в качестве исходных осадков используют смесь .активного ила и первичного осадка. 3. Способ поп. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что в качестве исходного осадка используют первичный осадок. 4..Спосоо по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что на стадию термо,фильной аэробной стабилизации ре циркулируют обработанный в термофильных условиях осадок в количестве 30 - 1003 от количества исходных осадков. 5. Способпоп. 1, о т л и ч à ешийся тем, что на стадию мезофильной аэробной стабилизации рециркулируют уплотненный стабилизированный осадок в количестве 30 - 603 от количества исходных осадков.. 6 . Способ по п.E î т л и ч а юшийся тем, что аэрацию осадков в процессе аэробной стабилизации осуществляют техническим кислородом. Источники информации принятые во внимание при экспертизе Smith L.E. Atal Biological oxidation and disinfection of Sludge. Water Res, 1975, 9, EE 1, р. 1724. 2. Новые методы и сооружения для водоотведения и очистки сточных вод. Л., 1979, с. 110-115.
