Осадок сточных вод

Процесс очистки сточных вод заканчивается образованием значительного объема осадка.

Очищенную воду сбрасывают в водоемы, а выпавшие в осадок компоненты преобразуют во взвесь минеральных и органических примесей.

В статье мы поговорим о том, что представляет собой технологический цикл очистки осадка сточных вод, а также что можно делать с этим веществом в будущем.

Схема образования

Типовая схема многоступенчатой ​​очистки сточных вод, предусматривающая утилизацию осадка:

Осадки сточных вод (ОСВ) – это отходы, образующиеся на станциях механической, физико-химической и биологической очистки сточных вод различного происхождения. Избыточный активный ил, удаляемый в процессе биоремедиации, также относится к категории ОСВ.

Шлам характеризуется различными свойствами и составом, которые зависят от условий образования сточных вод, технологии очистки и категории очистных сооружений. ОСВ преимущественно имеют жидкую структуру (консистенция зависит от влажности).

Внедрение технологий очистки осадка актуально для водопользователей всех регионов России, поскольку вывоз и захоронение отходов на полигонах является нецелесообразным и дорогостоящим занятием.

Масса отходов велика, а осадок требует значительных затрат на вывоз и последующую переработку свалок для сбора больших площадей.

Другие негативные стороны захоронения ОСВ на свалках:

1. Негативное воздействие отходов на атмосферный воздух, почву, грунтовые воды.
2. Заполнение резервуаров для хранения и карт шлама до критического уровня.
3. Жалобы населения на неприятный запах.
4. Неэффективное использование земли.

Ниже представлена ​​схема рационального использования сточных вод в северной столице:

Характеристики

Шлам очистки сточных вод – это водный осадок органических и минеральных примесей, выделяющийся из дождевых, промышленных и бытовых сточных вод при очистке. Отходы относятся к классу труднообезвоживаемых полидисперсных суспензий.

Осадки можно разделить на:

• инертный и ядовитый;
• стабильный и нестабильный (разлагающийся).

Температура ОСВ 12–200°С. Активная реакция среды (показатель рН) аналогична рН сточных вод – от 6 до 8. Показатели объема, влажности, плотности и химического состава ОСВ варьируются в широких пределах.

Классификация

В зависимости от условий формирования массы ОСВ и того, как происходило разделение, осадки делятся на первичные и вторичные.

В таблице приведены характеристики ОСВ и оборудования для разделения ОСВ:

ОСВ Групп	Виды ОСВ	Конструкции и оборудование, отличающие WWS
Первичная ОСВ
Грубодисперсные включения в твердой фазе, выделяемые из сточных вод при механической очистке (фильтрация, осаждение, фильтрование, флотация, осаждение в центробежном поле)
Я	Отвратительно (мусор)	Фильтры, решетки
II	Тяжелый	Песчаная ловушка
III	Жидкость	Отстойники, жироотделители, маслоотделители
IV	Необработанные ОСВ, выделенные при механической обработке	Более ясные, первичные успокаивающие мысли
Вторичная ОСВ
Примеси, которые изначально находились в виде коллоидов, молекул и ионов, но в процессе очистки сточных вод или переработки первичных ОСВ образовали твердую фазу
В	Сырые ОСВ, выделенные из сточных вод после биоочистки и физико-химической очистки	Поплавки, вторичные отстойники
МЫ	Ферментируется, обрабатывается в метатанках, анаэробных варочных котлах. Стабилизирован в аэробных стабилизаторах	Стабилизаторы аэробных септиков, варочные котлы осветительных установок, двухслойные отстойники, варочные котлы
VII	Сжатый, утолщенный до предела текучести (влажность 90-85 %)	Компакторы: гравитационные, флотационные, сепараторы
VIII	Обезвоженный, загущенный до влажности 80-40 %	Иловые площадки, вакуумные фильтры, фильтр-прессы, центрифуги
IX	Сухие, термически высушенные до влажности 5-40 %	Сушилки: валковые, барабанные, с псевдоожиженным слоем, противоструйные

Состав ОСВ неоднороден по размеру частиц – от заметных фракций около 10 мм до мельчайших частиц с коллоидной и молекулярной дисперсностью.

Крупные ОСВ включают крупные взвешенные и жидкие включения (преимущественно органической природы), задерживающиеся на ситах и ​​ситах.

Отходы перерабатываются в варочных котлах или компостируются вместе с растительными отходами, опилками или торфом для получения органических удобрений.

Тяжелые WWS:

• сэнди;
• фракции различных минералов;
• кирпич
• уголь;
• стекло

Жидкость и т д:

• масляная пленка;
• жидкие нефтепродукты;
• пятна минерального масла;
• толстый.

Сырой осадок представляет собой студенистую вязкую взвесь с кислым запахом. Органические компоненты составляют 70–80%, они подвержены быстрому разложению, сопровождающемуся неприятным запахом.

Активный ил – биоценоз микроорганизмов и простейших, природный флокулянт. Выглядит как коричневая хлопьевидная масса. Свежий ил практически не имеет запаха или может пахнуть землей. При гниении появляется сильный тухлый запах. Осадок из аэротенков отличается высокой влажностью – до 99,7 %.

Состав

По химическому составу ОСВ можно разделить на:

• минеральные – фракции песка и глины, смеси минеральных масел, щелочей, кислот, солей;
• органические – частицы бытовых отходов, фекалий, примеси растительных масел, нефти и нефтепродуктов, растительные волокна;
• смеси органических и минеральных примесей.

Основными макрокомпонентами ОСВ являются инертные соединения, входящие в состав песка, глины и различных минералов – оксидов:

• кремний – от 40 %;
• алюминий – до 10 %;
• кальций – 5% и более;
• железо – до 7 %.

OSV также содержит:

• органические примеси (15-35%), в том числе гуминовые вещества;
• различные микроэлементы;
• макроэлементы, обладающие удобрительными свойствами (азот, фосфор, калий).

Также может присутствовать:

• соли тяжелых металлов;
• синтетические поверхностно-активные вещества;
• канцерогенные и токсичные примеси.

Для этого необходим контроль состава и регулирование объемов ОСВ.

ОСВ часто характеризуется бактериологической обсемененностью живыми микроорганизмами (бактериями, водорослями, простейшими) и паразитами (личинками и яйцами гельминтов).

Помимо аэробных бактерий, активный ил содержит дрожжевые и плесневые грибы, возбудители желудочно-кишечных заболеваний.

По этой причине осадки опасны с точки зрения санитарно-эпидемиологических норм и требуют дезинфекции. Например, при обеззараживании методом термофильного брожения яйца глистов полностью разрушаются.

ФККО

В ФККО отложения в основном присутствуют в блоке 7 тип 7 ​​20 000 00 00 0 «Отходы сбора и очистки сточных вод, воды систем оборотного водоснабжения».

Это отходы от уборки:

1. СВ-ливневая канализация.
2. Бытовое и смешанное ПО.
3. Нефтесодержащие сточные воды, содержащие летучие органические соединения, включая нефтесодержащие сточные воды автомойки.
4. Вода и сооружения оборотного водоснабжения, не включенные в блоки 2, 3.
5. Прочие ТБО, не содержащие специфических загрязнителей.

Каждый подтип, в свою очередь, содержит множество групп и подгрупп в зависимости от особенностей сточных вод и используемого водоочистного оборудования. Большинство ОСВ относятся к IV классу опасности (малоопасные отходы).

Показатели ОСВ

Наиболее важные особенности, характеризующие WWS:

• влажность воздуха;
• зольность;
• плотность;
• концентрация взвешенных веществ;
• удельное сопротивление.

Влажность

Влажность – это процентная концентрация воды в 100 кг осадка.

ОСВ (сырые и ферментированные) по влажности:

• более 90% — жидкая масса;
• 85-90% – имеют пастообразную консистенцию;
• 80-85% — похожи на жидкую грязь, а при меньшей влажности выглядят как слегка влажная почва.

Осадок с влажностью воздуха ок. 90% имеет пастообразную консистенцию, а при влажности 85-87% и ниже становится похожей на увлажненную почву.

Плотность

Плотность ОСВ, г/см3:

Неочищенный ил из первичных отстойников	около 1
Активный ил	0,7 – 1,3
Сухое вещество (твердая фаза) осадка	1,2 – 1,6
Твердая фаза активного ила	1,1 – 1,5

Зольность

Объемное разделение неорганических и органических компонентов в нерастворимом веществе происходит при его прокаливании в высушенном виде. При 600 ˚C органические примеси в осадке сгорают, а неорганические превращаются в пепел.

Зольность – процентное соотношение массы золы к массе общего сухого вещества, параметр определяют взвешиванием.

Форма связи влаги

Показатель позволяет точно оценить возможность и качество удаления влаги из ОСВ и выбрать оптимальный метод осаждения осадка.

Влага в ОСВ может быть разной формы:

• в виде свободной воды;
• в физической и механической связи с твердыми частицами;
• в физико-химических соединениях;
• в химических соединениях.

Например, свободная влага имеет минимальную энергию связи со структурой осадка. Такая влага легко обезвоживается или высушивается естественным путем. Физико-механические связи нарушаются в результате испарения или удаления влаги под давлением.

Удельное сопротивление фильтрации

Характеризует способность осадка к выделению влаги при обезвоживании фильтрованием под давлением или вакуумом. Чем ниже показатель, тем лучше влагоотвод.

Сжимаемость

По мере увеличения перепада давления поры в структуре ОСВ уменьшаются и фильтрационное сопротивление увеличивается. Это «критическое давление», при котором фильтрация невозможна.

Индекс центрифугирования

Критерий потери воды осадками в центробежном поле.

Технологии сушки

Влажность ОСВ достигает 99%, поэтому на первом этапе обработки проводится обезвоживание, при котором удаляется лишняя влага.

Для более полного удаления влаги применяют сушку, а затем осадок сжигают с образованием золы и тепловой энергии – так выглядит традиционная схема очистки ОСВ.

Осадок после механического обезвоживания или высушивания на иловой площадке называют «кеком».

Обезвоживание

Механическое обезвоживание — технология удаления влаги из иловой массы (сушка) до остаточной влажности 70–85 %, процесс, направленный на повышение содержания твердых веществ в осадке.

Обезвоживание реализуется:

• в результате высыхания на иловых площадках в естественной среде;
• путем механического удаления влаги на устройствах механического обезвоживания — прессах (фильтр-прессах, камерах, шнеках, гидравлике), центрифугах различных модификаций.

За счет снижения влажности в среднем с 96% до 70% первоначальный объем осадка снижается с 1000 л до 120 л, что упрощает транспортировку и дальнейшую переработку.

Механическое

В устройствах механического обезвоживания жидкий ил обрабатывают реагентами (часто органическими флокулянтами). Коллоидная структура фракций осадка нарушается, что позволяет эффективно отделять воду.

В фильтр-прессах (ленточных или камерных) и шнековых прессах свободная жидкость отделяется под давлением.

При использовании центрифуг воду отделяют от твердой составляющей ОСВ в центробежном поле, а водный фильтрат (фугат) сливают.

Показатель, характеризующий концентрацию сухого вещества в обезвоженных ОСВ, обычно составляет 18–30%. Значение определяется типом осадка и типом используемого оборудования.

Обезвоживание на иловых площадках

Уменьшение влажности осадка на естественном дне илистых пластов происходит при испарении воды и в большей степени при фильтрации.

ОСВ в жидком состоянии подаются на шламовый завод, оборудованный системой отвода сточных вод. Илистые подушки представляют собой неглубокие открытые структуры почвы, состоящие из карт, разделенных пограничными гребнями.

Площадки различаются наличием дренажных устройств:

• без дренажных устройств;
• с устройствами горизонтального дренажа;
• с устройствами вертикального дренажа.

После отделения осадка отделившуюся жидкость удаляют и направляют на очистку. Обезвоженный осадок высыхает (или замерзает при отрицательных температурах). Для ускорения процесса применяют переворачивание и окучивание.

Концентрация сухого вещества зависит от нагрузки на иловый слой, соблюдения регламента обезвоживания и колеблется до 25–40 %.

Геотубирование

Геотюбинг – это метод обезвоживания ОСВ путем помещения ее в цилиндрические объемные системы из устойчивого геотекстиля с водоотталкивающими свойствами.

Термическая сушка

Сушка ОСВ основана на использовании тепловой энергии для испарения воды после обезвоживания. При этом энергозатраты значительно выше, чем при предварительном удалении влаги. После сушки содержание влаги в высушенном продукте снижается до 10% и менее.

Также процесс характеризуется:

• стабилизация;
• дезинфекция;
• обеспечить текучесть раствора.

Удаление воды при испарении из ОСВ увеличивает концентрацию сухого вещества при одновременном уменьшении массы.

Высушенный ил представляет собой гранулы или рыхлую массу, которую используют в качестве конечного продукта (удобрения для обогащения почвы) или сжигают.

Процесс термической сушки ОСВ делится на две основные группы:

1. Прямой нагрев (конвективная сушка).
2. Косвенный нагрев (контактная сушка).

Классификация основана на способе передачи тепловой энергии осадку при его нагревании. Существуют комбинированные установки, совмещающие оба процесса.

При конвективной сушке передача тепла происходит за счет прямого контакта с нагретым воздухом или газом. Температура осадка повышается, и вода испаряется. При контактной сушке осадок и теплоноситель (горячая вода, масло или пар) разделяются нагретой стенкой.

Для термической сушки используют:

1. Агрегаты конвективного типа (прямая сушка). Шлам сушится путем подачи в сушилку дымовых газов от сгорания топлива. Выхлопные газы подвергаются очистке или дожиганию.
2. Агрегаты кондуктивного типа (косвенная сушка). Сушка осуществляется во вращающейся сушилке путем передачи тепла через стенки от нагретого теплоносителя к осадку. Теплоноситель (термальное масло, вода) нагревается в результате сгорания топлива. Косвенная сушка позволяет восстановить энергию из испаряемой влаги.
3. Комбинированные агрегаты. Осадок сушится под подачей дымовых газов от сгорания топлива, в результате передачи тепла от нагретого теплоносителя через стенки сушилки.

Для интенсификации сушки используйте следующее:

• обогрев поверхностей;
• использование солнечных обогревателей, инфракрасных ламп, тепловых насосов.

Сушка используется как подготовительный этап для:

• дальнейшее использование осадков в качестве биотоплива и удобрения;
• осуществляют переработку органических примесей в газообразное топливо (пиролиз).

Высушенный осадок – это органоминеральный продукт, пользующийся спросом:

• как удобрение для посадки лесных культур вдоль дорог, в лесных/декоративных питомниках;
• в качестве восстановителя при восстановлении нарушенных земель и свалок ТКО;
• для строительства откосов автодорог.

Солнечная сушка

Осадок можно сушить под ультрафиолетовыми лучами в естественной среде. Преимуществом технологии является возможность использования солнечной энергии для снижения эксплуатационных расходов.

Солнечные сушилки представляют собой теплицы, ограждающие конструкции которых выполнены из прозрачных материалов, а обезвоженный ил подается и распределяется слоем по основанию.

Системы принудительной вентиляции используются для удаления влажного воздуха и подачи свежего воздуха. Чтобы обеспечить равномерное высыхание осадка, его перемешивают.

Обработка и использование

Объем, состав, свойства ОСВ, а также наиболее рациональные методы очистки зависят от категории, количества и состава очищаемых сточных вод.

Ниже представлена ​​одна из технологических схем переработки и утилизации ОСВ:

Лечение ОСВ – меры, направленные на преобразование.

Во время лечения происходит следующее:

• уменьшение объема;
• изменение структуры;
• снижение влажности;
• стабилизация органического вещества;
• дезинфекция.

Планы лечения ОСВ могут состоять из комбинации различных методов.

Технология использования ОСВ зависит от способа приготовления и нейтрализации; лучшие доступные методы лечения описаны в ИТС 10-2019.

ГОСТ Р 59748-2021 регламентирует методы и оборудование переработки ОСВ. Очищенный ил можно отнести к «побочным продуктам» стандарта».

Этот статус позволяет использовать ил, соответствующий требованиям:

• в качестве удобрения (органического, органоминерального, органической извести): в сельском хозяйстве, личных подсобных хозяйствах при выращивании рассады, питомниках, при заготовке многолетних сенокосов и пастбищ, паровых полей, в цветоводстве, ландшафтном дизайне;
• в качестве посадочного грунта на жилых и рекреационных территориях;
• для восстановления земель, нарушенных при открытых горных работах, для рекультивации песчаных и глиняных карьеров, участков добычи торфа;
• для биологической рекультивации свалок, проведения агротехнических и фиторемедиативных мероприятий по восстановлению плодородия почв;
• в качестве изоляционного слоя на свалках;
• при строительстве и эксплуатации линейных сооружений;
• в качестве биотоплива;
• как компонент для производства цемента.

Требования к очищенным ОСВ, которые могут быть использованы в качестве побочных продуктов, помимо ГОСТ Р 59748-2021 установлены:

• ГОСТ Р 17.4.3.07;
• СанПиН 2.1.7.573-96;
• локальные стандарты для бизнеса – технические условия, инструкции и регламенты.

Если свойства ОСВ не соответствуют требованиям указанных нормативов, а также при невозможности использования ОСВ, что приводит к принудительному захоронению, очищенные ОСВ относят к категории «отходы».

Рассмотрим распространенные методы лечения ОСВ.

Концентрирование

Активный ил вторичных отстойников имеет низкую концентрацию сухого вещества (4–8 кг/м3). Для оптимизации последующих этапов очистки концентрацию ила увеличивают до 30–60 кг/м3.

Для сгущения и уплотнения осадка используется следующее оборудование:

1. Механические загустители. Осадок или шлам обрабатывают флокулянтом. Затем она загустевает в результате гравитационного дренажа отделенной жидкости на ленточных фильтрах (вращающихся ситах). Другой вариант сгущения — центробежная область сгущающих центрифуг. Результат по концентрации сухого вещества – до 60 кг/м3.
2. Флотационные загустители. Шлам или осадок смешивают с рабочей жидкостью (иловой водой), предварительно насыщенной воздухом под давлением. Пузырьки воздуха выносят фракции осадка на поверхность конструкции, где они удаляются с помощью скребков. Отстойную жидкость сливают. Результат обработки по содержанию сухого вещества составляет около 60 кг/м3.
3. Брекеты. Излишек активного ила или ила другого типа помещается в проточный уплотнитель, где в условиях гравитационного сжатия разделяется на 2 фракции – дренажную жидкость и спрессованный ил. Вода удаляется через перелив, а уплотненный осадок со дна резервуара удаляется для дальнейшей очистки.

Результат по концентрации сухого вещества:

• для осадка – до 30 кг/м3;
• для ОСВ первичных отстойников – до 60 кг/м3.

Сжатый осадок:

• улучшает качество обезвоживания стандартными методами (достигается меньшая влажность жмыха), аэробной и анаэробной ферментации;
• облегчает процесс транспортировки в районы следующих этапов лечения.

Кроме того, при переработке уплотненного ила снижается гидравлическая нагрузка на оборудование.

Стабилизация

Технология используется для разложения легкоразлагаемых органических веществ в аэробных или анаэробных условиях с получением биогаза. Стабилизация снижает выраженность запахов на последующих этапах обработки или в процессе использования.

Для стабилизации осадков в жидком состоянии применяют:

1. Аэробные стабилизаторы. Открытые резервуары, по конструкции напоминающие воздушные резервуары. Часть органического материала окисляется бактериями активного ила в результате аэробных биохимических процессов. Уровень разложения органического вещества при аэробной стабилизации ниже, чем при анаэробных процессах. Разложение органики – 20–25%. Процесс характеризуется высокими энергозатратами.
2. Пищеварительный аппарат. Закрытые резервуары, исключающие доступ воздуха. Оснащен насосами и миксерами.

Осадок нагревается паром (или в теплообменниках). При нагревании до 53 °С начинается термофильный процесс; при нагревании до 35 °С начинается более медленный мезофильный процесс.

Некоторые органические вещества в результате ферментации распадаются на биогаз (смесь метана и углекислого газа); этот анаэробный биохимический процесс осуществляется в основном метановыми бактериями.

ОСВ, ферментированные в анаэробных агрегатах, обладают следующими свойствами:

• черный или темно-серый;
• имеет гладкую, тонкую структуру;
• имеет высокую текучесть;
• они пахнут асфальтом или сургучом.

Разложение органики – 45-48 %.

Разрушение осадков в варочных котлах сопровождается значительным выделением метана. Объем биогаза с содержанием метана 65% составляет до 900 м3 на тонну разложившейся органики. Процесс характеризуется низким энергопотреблением.

Обработка жидкого ила в варочных котлах и аэробных стабилизаторах — не единственный метод его стабилизации. Аналогичный эффект достигается путем компостирования или сушки осадка.

Сравним в таблице несколько процессов анаэробного брожения:

Тип анаэробного сбраживания	Характеристики процесса	Особенности, сравнение
Мезофил
Стандартный общий процесс. ОСВ в жидком виде хранят 2-3 недели в варочных котлах, где поддерживается температура 33-37°С.	Все процессы анаэробного сбраживания сопровождаются выработкой биогаза, что уменьшает объем твердых компонентов в осадках, которые направляются на следующие этапы переработки или утилизации.	Эффективность ферментации снижается, если концентрация избыточного активного ила в смеси ОСВ > 55 %.
Термофильный
Процесс аналогичен мезофильному, но протекает при более высоких температурах — до 55°С и требует меньшего времени выдержки.	Эффективное разрушение твердых компонентов и производство биогаза. Период выдержки короткий, поэтому используются менее дорогие ферментеры.	Нестабильность процесса. Чувствительность к колебаниям температуры. повышенное потребление тепла. Потребность в дополнительном топливе.
Усовершенствованная аэробная ферментация с предгидролизом
Перед загрузкой в ​​установку мезофильного анаэробного сбраживания ОСВ подвергают предварительному термическому воздействию (например, термическому гидролизу). Обработка проводится при высоких температурах и высоком давлении, что способствует разрушению осадка, увеличивает эффект разрушения твердых примесей и большого количества биогаза.	Процессы характеризуются лучшим производством энергии, снижением выхода конечного продукта и уменьшением выбросов веществ с неприятным запахом. Стабилизированный продукт используется в сельском хозяйстве и пригоден для производства энергии путем сжигания. Более эффективное обезвоживание ОСВ по сравнению с описанными выше способами.	Процесс сложный и требует присутствия специалистов, имеющих соответствующую подготовку. Требуются дополнительные капитальные затраты, но они окупаются за счет выработки возобновляемой энергии и снижения затрат на транспортировку отходов. Процесс осуществляется только после обезвоживания ОСВ, что означает больший расход энергии и флокулянта.

Обеззараживание

Обеззараживание жидкого ила необходимо для уничтожения бактерий, кишечной палочки, патогенных микроорганизмов, а также дезинсекции.

Обеззараживание осадка может осуществляться путем термофильного разложения в варочных котлах и компостирования:

1. Система дозирования и смешивания реагентов. Установка используется для реагентного обеззараживания ила. Для дозирования негашеной извести (30% от объема обрабатываемого осадка) в обезвоженный ил используются дозаторы, для перемешивания — сдвоенные вальцы, для транспортировки полученной смеси в бункер — скребковые конвейеры и бетононасосы. Для дозирования жидких реагентов в жидкую суспензию используются бак для раствора реагента и насос-дозатор. Обеззараживание негашеной известью достигается при высоких температурах и значениях pH.
2. Установка термической дезинфекции. Оборудование предназначено для термической дезинфекции.

Жидкий осадок хранят в таре при температуре до 70°С не менее получаса.

Установка оснащена:

• при отоплении горячей водой – система теплообменников тепла и рекуперации;
• подача греющего пара — системы рекуперации.

Термический метод обеспечивает полную дезинфекцию. Эффективного удаления ОСВ можно добиться путем обработки аммиачной водой и тиазоном.

Последний губителен не только для яиц гельминтов, но и для патогенных микроорганизмов, яиц и личинок мух, плесени и семян сорняков.

Обработанный тиазоном осадок хранят в кучах, накрытых пленкой, в течение 30 суток. Если такой ил используется в качестве удобрения, его вносят в почву в осенние месяцы, когда урожай уже собран.

Дополнительная выдержка в естественных условиях

ОСВ содержатся на существующих иловых площадках или на искусственных грунтах, предназначенных для стабилизации и обеззараживания осадков. Осадок после механического удаления воды транспортируется и выгружается в места дальнейшей обработки.

Шлам хранится 2–5 лет и более: чем дольше срок обработки, тем меньше масса и выше уровень минерализации.

За несколько лет старения происходят следующие процессы:

• сушка;
• замораживание;
• стабилизация;
• минерализация органического вещества;
• дезинфекция за счет естественных микробиологических процессов.

Технология целесообразна, если перед обезвоживанием не проводилось термофильное брожение или после обезвоживания не планируется компостирование.

Процессы снижения влажности, минерализации и дезинфекции идут быстрее, если проводить перемешивание и окучивание.

Технология предназначена для подготовки осадков, предварительно высушенных или механически обезвоженных, для использования в качестве:

• земля;
• органические удобрения;
• агент по переработке.

Компостирование

Компост – это следствие жизнедеятельности особых микроорганизмов в виде смеси биологических и органических веществ.

Компостирование — подготовка осадка для использования в качестве органического удобрения (компоста), биотехнологический метод переработки смеси ОСВ и органических добавок.

Процесс компостирования происходит в результате биотермического разложения и гумификации органических примесей.

Готовый компост представляет собой сыпучий продукт влажностью 40-50%, без запаха. Содержит полезную микрофлору и другие вещества, необходимые для роста и развития растений, повышает плодородие почвы.

Что происходит во время компостирования:

1. Органические вещества стабилизируются и гумифицируются.
2. Происходит дезинфекция.
3. Влажность падает от 50% и более.
4. Масса осадка уменьшается.
5. Улучшаются физико-механические свойства компостируемой массы.
6. Повышается реализуемость отходов.

ОСВ характеризуются низким соотношением углерода и азота, высокой влажностью и недостаточной аэрацией. Метод компостирования заключается в смешивании ОСВ с материалом, впитывающим влагу и имеющим низкую влажность (до 40%).

Наполнитель должен насыщать ОСВ дополнительным углеродом и придавать смеси структуру, пригодную для аэрации. Идеальными компонентами компоста ОСВ являются опилки и растительные отходы.

Сначала ОСВ должны пройти подготовку – уплотнение (уплотнение) в уплотнителях (флотация), в конструкциях гравитационного или механического воздействия.

Процесс компостирования состоит из двух этапов:

1. Интенсивное развитие микроорганизмов происходит в течение 1-3 недель. Температура окружающей среды повышается до 50-80°С. На этом этапе происходит обеззараживание осадка и уменьшение массы.
2. Стадия созревания компоста длится от двух недель до 3-6 месяцев. Процесс сопровождается развитием простейших и других организмов, снижением температуры до 40°С и ниже. С повышением температуры окружающей среды разложение органических веществ усиливается.

Используются следующие варианты компостирования:

• свайный – путем смешивания осадка и наполнителя, укладки и переворачивания свай на месте;
• туннельный – с принудительной подачей воздуха.

Мониторинг агрохимических показателей почв, систематически удобряемых ОСВ или компостом на их основе, проводится не реже одного раза в 5 лет по следующим показателям:

• рН;
• содержание гумуса;
• подвижные формы азота, фосфора и калия, тяжелые металлы.

По результатам исследований принимается решение о возможности/невозможности дальнейшего использования ОСВ в данном направлении.

Способы утилизации

ОСВ на очистных сооружениях образуются постоянно и считаются крупномасштабными отходами. Длительное накопление (более 11 месяцев) отходов на территории очистных сооружений невозможно; это может нарушить технологическую работу оборудования, оказать негативное воздействие на окружающую среду и привести к переплатам за очистку сточных вод и штрафам.

По этой причине необходима переработка отходов, желательно с максимальной экономической выгодой.

Продукты переработки ОСВ представляют собой шламы, обработанные биотехнологическими, физико-химическими методами, методами термической сушки и сжигания, а также другими методами.

Возможные методы утилизации и варианты использования потенциала ОСВ:

Сжигание

Термическая переработка минимизирует объемы осадка в результате окисления органического компонента; сжигание удаляет его полностью. Дополнительным эффектом от сжигания ОСВ является производство тепловой энергии.

Вот как работает этот процесс:

1. Обезвоженная или высушенная масса отходов сжигается в горячем слое песка, который ожижается воздухом, подаваемым в зону горения.
2. Осадок смешивается с песком, вода испаряется, а органический материал окисляется.
3. Дальнейшее окисление происходит в газовой фазе в верхней части печи.
4. Смесь выхлопных газов с золой-уноса очищается на газоочистных установках. В процессе очистки удаляются частицы, токсичные газы и другие продукты сгорания. Зольные фракции собираются в электрофильтрах. Очистку дымовых газов осуществляют газоочисткой – мокрой, с использованием щелочных реагентов, или сухой, с использованием рукавных фильтров.

Дымовые газы используются для нагрева дутьевого воздуха, а также в качестве генераторов энергии (пара, электричества). Оставшиеся продукты сгорания (шлак) выгружаются и передаются для дальнейшего использования. Шлак может быть использован при производстве тротуарной плитки (в смеси с цементом, методом вибропрессования), при вторичной переработке и в дорожном строительстве.

В процессе сгорания органическая составляющая практически полностью разрушается, что важно при невозможности захоронения осадков.

Сжигание осадка переводит органическую часть отходов в газовую фазу – углекислый газ и водяной пар.

Объем сухого вещества сокращается в 4 раза, объем относительно обезвоженных отходов – в 15 раз. Зола от сжигания осадка относится к отходам IV класса опасности.

Горение сопровождается значительными энергозатратами и расходом реагентов. Если котельная оснащена системой выработки энергии, то вырабатываемая ею энергия не только покрывает собственное потребление, но и дает возможность поставлять киловатты другим потребителям.

Большинство мусоросжигательных заводов WWS работают в диапазоне температур от 850 до 950 °C. При более высоких температурах, 980°С и выше, существует вероятность плавления золы.

Метод дорогостоящий – агрегаты сгорания производятся немногими компаниями, что обусловливает высокие цены. Метод имеет неотъемлемый риск взрыва и пожара. Кроме того, мусоросжигательные заводы традиционно становятся объектом протестов местных жителей.

Пиролиз

Пиролиз – это термическое разложение органического материала без доступа кислорода.

При температуре до 700°С образуется:

• горючий газ – до 50%;
• полукокс – до 35%;
• жидкая органика – до 15%.

Полукокс подвергается процессу газификации и становится горючим газом. Все эти вещества уходят вместе с газом. Оксиды металлов остаются в камере газификации в виде чистого шлака.

Только органическая часть осадков подвергается газификации и пиролизу, благодаря чему выбросы в атмосферу содержат меньше загрязняющих веществ, как при прямом сжигании.

Термохимическое разрушение осадков может происходить в закрытых герметичных установках, без доступа кислорода и выброса загрязняющих веществ в окружающую среду.

Преимущества метода:

1. В результате образуется парогазовая смесь, конденсат которой является энергоносителем в виде жидкого и газообразного топлива для производства энергии.
2. Углеродистый остаток (технический углерод) используют в качестве товарного продукта.
3. При пиролизе, протекающем без кислорода, тяжелые металлы в связанном виде и диоксины не образуются.

Недостатки метода:

1. Осадок требует предварительной обработки – гомогенизации, обезвоживания и сушки (сухая пульпа требует меньших затрат энергии из внешних источников).
2. Высокое энергопотребление, меньшая эффективность преобразования электроэнергии в тепло (по сравнению с биогазом).

Плазменная газификация

Термическое разрушение осадка осуществляется в высокотемпературной плазме, образующейся в плазмотроне в результате воздействия электрической дуги на поток воздуха при температуре до 5000°С.

Плазменная горелка (основной блок установки) создает плотную низкотемпературную плазму. Холодный газ продувается через зону горения к стационарному разряду. Газ нагревается, ионизируется, превращается в плазму и вытекает из зоны эмиссии в виде плазменной струи.

Технология отличается снижением количества вредных газовых выбросов и получением конечного продукта в виде остеклованного шлака, безопасного для окружающей среды.

Применение в качестве удобрения

Наиболее распространенным видом окончательной утилизации ОСВ является их внесение в почву в качестве высокогумусного удобрения.

При этом в почву можно вносить как необработанный ил в жидком виде, так и ил после обработки в виде обезвоженной высушенной массы или продукта компостирования с различными добавками.

Осадок часто компостируют вместе с торфом.

Для возможности использования осадка для внесения в почву согласно СанПиН 2.1.7.573-96 его временно нейтрализуют и обеззараживают следующими методами:

• термофильная ферментация в варочных котлах;
• тепловая сушка;
• облучение инфракрасными лучами в червячной камере;
• пастеризация при 70°С в течение 20 минут;
• аэробная стабилизация с предварительным подогревом смеси сырого ила и активного ила при температуре 60-65 °С в течение двух часов.

Кроме того, в течение 4-5 месяцев применяется метод компостирования (смешивание с опилками, растительными отходами, соломой, торфом и другими водопоглощающими материалами). При этом должно соблюдаться условие, чтобы 1-2 месяца этого периода приходились на теплое время года.

Отложения, выдержанные на иловых площадках в течение срока, определяемого климатической зоной, становятся пригодными для внесения в почву:

• I и II – на 3 года;
• III – не менее 2 лет;
• IV – не менее 1 года.

Технологический регламент использования ОСВ в качестве удобрения разработан с учетом особенностей и гидрологического режима почвы, концентрации нормируемых загрязняющих веществ и удобряющих элементов (азота, фосфора, калия) в ОСВ и почве).

Схема получения органического известкового удобрения из ОСВ:

1. Механическое обезвоживание.
2. Смешиваем с известью.
3. Выдержка в естественных условиях в течение нескольких месяцев.

Запрещается использовать удобрения из ОСВ:

• в почву — на водоохранных и охраняемых территориях;
• поверхностный — на лугах и пастбищах, в лесах и лесопарках.

Применение ОСВ ограничивается двумя факторами – санитарно-эпидемиологическим и санитарно-химическим. Современные технологии переработки исключают эпидемиологическую опасность.

Однако токсичными компонентами осадков являются:

• кадмий;
• медь;
• никель;
• вести;
• хром;
• цинк;
• меркурий;
• мышьяк;
• марганец,

и в некоторых случаях:

• молибден;
• селен;
• кобальт;
• стронций;
• бор;
• бериллий;
• барий,

предотвращение утилизации ОСВ в сельском хозяйстве и затруднение их использования в качестве обрабатывающих нарушенных земель.

Другие способы применения

Альтернативные варианты активного участия ОСВ в хозяйственном обороте включают следующие направления:

• дорожное строительство (производство органо-минерального порошка для асфальтобетонных смесей);
• строительство (производство утеплителя и керамического кирпича).

ОСВ может использоваться:

• в качестве сырья для производства биоугля методом гидротермальной карбонизации;
• для производства твердотопливных брикетов путем смешивания шлама с твердыми отходами с получением твердотопливных брикетов.

Однако проблема содержания тяжелых металлов и других опасных примесей является сдерживающим фактором. При горении вредные вещества могут присутствовать в выбросах дымовых газов и содержаться в золе, образующейся при сжигании шлама.

Почвогрунты

Почва – материал, предназначенный для восстановления и улучшения физических и химических свойств почвы с последующим повышением ее плодородия.

В качестве основы для грунта (искусственного грунта) можно использовать осадки сточных вод – богатую питательными веществами смесь компонентов со свойствами, близкими к естественной плодородной почве, содержащую удобрительные макро- и микроэлементы, необходимые для роста и развития растений.

Осадок, прошедший обработку путем сушки на иловой площадке, механического обезвоживания или дополнительного выдерживания, смешивают с:

• бесплодная почва;
• глина;
• сэнди;
• газон;
• различные добавки, повышающие фертильность.

Доля органических веществ – до 30%. Полученную смесь пропускают через вибросито для отделения и отделения крупных примесей.

Грунт используется:

• для обогащения почвы;
• в ландшафтном дизайне, при обустройстве газонов и клумб, посадке деревьев и кустарников;
• в питомниках лесных и декоративных растений;
• в качестве растительного слоя при строительстве обочин и откосов;
• рекультивация нарушенных земель, карьеров, неорганизованных свалок, полигонов ТБО и промышленных отходов;
• во время благоустройства территории.

В технологии подготовки почвы используются удобрительные свойства осадка, что позволяет сократить объем минеральных удобрений аналогичного состава.

При этом использование рециркуляционных свойств ОСВ снижает выработку торфа и плодородных природных почв, при этом территории для захоронения ОСВ не отчуждаются.

Однако производство грунта из ОСВ не развивается из-за запретительной системы регулирования использования осадка как отходов IV класса опасности, что требует лицензирования деятельности. В результате компаниям CSV приходится вывозить ил на свалки.

Рекультиванты

Рекультиватор (техногрунт, инертный материал) от WWS предназначен для:

• биологическая и техническая рекультивация карьеров (горных работ) и других нарушенных земель;
• использование в качестве изоляционного слоя на свалках;
• использовать как материал для строительных работ, ландшафтного дизайна.

Техногрунты производят из ОСВ:

• песок из пескоуловителей;
• осадок из первичных отстойников;
• избыток активного ила;
• осадки от водоочистки и продукты их переработки (компост, почва, зола от сжигания осадка), прошедшие глубокое обезвоживание, стабилизацию и минерализацию органических веществ, обеззараживание.

ОСВ по составу и свойствам должны соответствовать отходам IV и V классов опасности.

Для получения рециклинговых агентов из шламов обработанный ил можно смешать с природным песком, бесплодной почвой и металлургическим шлаком. Получаемый продукт должен соответствовать требованиям ГОСТ Р 54534-2011.

СВС населенных пунктов и сходные по составу производственные сточные воды, соответствующие III классу опасности, а также отходы решеток механической очистки в качестве рециклов не используются. Данная сфера использования позволяет не только утилизировать ил, но и добиться экономического эффекта за счет переработки и возврата нарушенных земель в хозяйственный оборот.

Биотопливо

Осадок можно использовать для производства биотоплива для отопления и электричества. Традиционные технологические мероприятия состоят из нескольких этапов.

выбор 1:

1. Механическое обезвоживание.
2. Термическая сушка.
3. Сжигание термически высушенного осадка с получением золы.

вариант 2:

1. Термофильная/мезофильная ферментация с выделением биогаза.
2. Сжигание биогаза на когенерационных установках для производства тепла и электроэнергии.

Интересные видео

В видео ниже объясняются юридические аспекты обращения с осадком сточных вод:

А в этом видео вы можете наглядно увидеть работу дегидратора для сушки ОСВ и что происходит в результате:

Заключение

Осадки, оседающие в отстойниках и задерживаемые другими сооружениями, образуются в результате очистки и доочистки сточных вод. Свойства осадков зависят от качества исходной воды, применяемых технологий отделения твердых веществ от жидкостей и категории оборудования.

В статье анализируются различные технологии очистки осадка, а также рациональные варианты его утилизации.