Анаэробное метановое сбраживание включает четыре взаимосвязанные стадии, осуществляемые разными группами бактерий.
1. Стадия ферментативного гидролиза осуществляется быстрорастущими факультативными анаэробами, выделяющими экзоферменты, при участии которых осуществляется гидролиз нерастворенных сложных органических соединений с образованием более простых растворенных веществ. Оптимальное значение рН для развития этой группы бактерий находится в интервале 6,5-7,5.
2. Стадия кислотообразования (кислотогенная) сопровождается Выделением летучих жирных кислот, аминокислот, спиртов, а также водорода и углекислого газа. Стадия осуществляется быстрорастущими, весьма устойчивыми к неблагоприятным условиям среды гетерогенными бактериями.
3. Ацетатогенная стадия превращения ЛЖК, аминокислот и спиртов в уксусную кислоту осуществляется двумя группами ацетатогенных бактерий. Первая группа, образующая ацетаты с выделением водорода из продуктов предшествующих стадий, называется ацетатогенами, образующими водород
4. Метаногенная стадия, осуществляемая медленнорастущими бактериями, являющимися строгими анаэробами, весьма чувствительными к изменениям условий среды, особенно к снижению рН менее 7,0 - 7,5 и температуры.
Аэробная стабилизация заключается в продолжительном аэрировании ила в аэрационных сооружениях типа аэротенков-стабилизаторов. Этот процесс проще анаэробного сбраживания, отличается простотой, устойчивостью, взрывобезопасностью, малыми капитальными затратами. Недостаток - высокие энергетические затраты. В результате аэробной стабилизации происходит распад (окисление) основной части биоразлагаемых органических веществ до СО2, Н2О и NH3. Оставшиеся органические вещества теряют склонность к загниванию, т.е. стабилизируются.
55. Обезвоживание осадков на иловых площадках.
В зависимости от степени использования природных процессов площадки можно разделить на две основные категории: естественного обезвоживания и сушки и интенсивного обезвоживания и сушки. К первой категории относятся площадки, в которых используются природные процессы испарения и декантации без существенного изменения по сравнению с теми же процессами, происходящими в естественной среде. Как правило, это площадки на естественном основании с поверхностным отводом воды и площадки-уплотнители.
Ко второй категории относятся площадки, в которых определенные факторы природного цикла видоизменены и интенсифицированы. Как правило, это площадки с искусственным дренажом, подогревом, созданием вакуума в дренажной системе, искусственным водонепроницаемым покрытием. Применение того или иного вида площадок зависит от местных условий: специфики климата, наличия дополнительных источников энергии, свободных площадей.
Площадки естественного обезвоживания и сушки. На площадках естественного природного цикла осадок обезвоживается в процессе уплотнения и последующего отвода иловой воды, а также сушки.
Иловые площадки состоят из карт, окруженных со всех сторон валиками (рис. 16.2).
 / - кювет оградительной канавы; 2
дорога; 3 - сливной лоток; 4 - шит под
рливным лотком; 5
разводящий лоток; 6 - дренажный колодец; 7 - сборная дренажная труба; 8 - дренажный слой; 9 - дренажные трубы; 10 - съезд на карту; // - дренажная канава; 12
шиберы; К1-К5 - колодцы
Размеры карт и число выпусков определяют, исходя из влажности осадка, дальности его разлива и способа уборки после подсыхания.
Иловые площадки на естественном основании проектируются на хорошо фильтрующих грунтах при залегании грунтовых вод на глубине не менее 1,5 м от поверхности карт и только тогда, когда допускается фильтрация иловой воды в грунт. Если глубина залегания грунтовых вод меньше 1,5 м, то необходимо понижение их уровня.
Дальность разлива осадка с влажностью около 97% может составлять 75-100 м. При этом целесообразно строить площадки размером 100x100 м. Дальность разлива осадка с влажностью 93-95% может составлять 20-25 м, в этом случае ширина карт будет ограничена 40-50 м при двустороннем напуске. Узкие площадки предпочтительнее при планировке на территории, имеющей хорошо выраженный уклон. Подсушенный осадок сгребается бульдозерами или скреперами и отвозится автомашинами. Влажность подсушенного осадка 75%.
Иловые площадки интенсивного обезвоживания и сушки можно подразделить на традиционные и усовершенствованные. К первой категории относятся иловые площадки с вертикальным и горизонтальным дренажом, ко второй - площадки с созданием вакуума в дренажной системе, искусственным водонепроницаемым покрытием с продувкой воздухом.
Иловые площадки каскадного типа с естественным основанием и Поверхностным отводом воды через колодцы-монахи, установленные в
topцax карт, являются иловыми площадками переходного типа. Стенки колодцев-монахов со стороны карт представляют собой дренажные стенки из
арматурной сетки с гравийной загрузкой крупностью 15-20 мм.
Иловые площадки с искусственным дренажом проектируются с це|лью получения чистого фильтрата и повышения скорости обезвоживания.
Фильтрование через горизонтальную дренажную систему может осуществляться фильтрующими панелями со специальными отверстиями
или дренажными трубами.
/ - зона уплотнения; 2 - перегородка с клиновидными прорезями; 3 камера контроля уровня фильтрата; 4 - выпускной клапан, регулирующий фильтрации
Фильтрующая площадка с горизонтальным дренажом представляет собой мелкий прямоугольный резервуар с водонепроницаемыми стенками и ложным днищем из специальных панелей. Эти панели имеют отверстия размером 1-4 мм. Границу ложного днища делают водонепроницаемой, а стыки между панелями и стенками заделывают. Кондиционирование осадка перед обезвоживанием осадков на иловых площадках существенно сокращает продолжительность процесса обезвоживания и улучшает показатели подсушенного осадка.
56. Механическое обезвоживание осадков на ленточных и рамных фильтр-прессах. Конструктивная схема пресс-фильтров.
Обезвоживание осадков сточных вод на фильтр-прессах. В последнее время фильтр-прессы находят довольно широкое распространение для обезвоживания осадков сточных вод. Их применяют для обработки сжимаемых аморфных осадков. По сравнению с вакуум-фильтрами, при прочих равных условиях после обработки на фильтр-прессах получаются осадки с меньшей влажностью. Фильтр-прессы применяют в тех случаях,когда осадок направляют после обезвоживания на сушку или сжигание или когда необходимо получить осадки для дальнейшей утилизации с минимальной влажностью.
Различают рамные, камерные, мембранно-камерные, ленточные, барабанные и винтовые (шнековые) фильтр-прессы.
Рамный фильтр-пресс имеет набор вертикально расположенных чередующихся плит и рам. Между поверхностями плит и рам проложена фильтровальная ткань. Сначала собирают комплект рам и плит, загружают камеры осадком и отжимают его. Затем рамы и плиты поочередно отодвигают и обезвоженный осадок сбрасывают в бункер. Рамные фильтр-прессы имеют низкую пропускную способность. Кроме того, выгрузка осадка из фильтра обычно производится вручную. В настоящее время эти фильтры практически не применяются.
Применяются также ленточные фильтр-прессы. Они относительно просты и по конструкции, и в эксплуатации. Принципиальная схема горизонтального пресса показана на рис. 16.15. Пресс имеет нижнюю горизонтальную фильтрующую ленту и верхнюю прижимную ленту. Фильтрование и отжим осуществляются в пространстве между этими лентами. Обезвоженный осадок срезается ножом и сбрасывается в конвейер. Фильтрующая лента промывается водой, подаваемой по трубопроводу 8. Фильтрат и промывная вода отводятся по трубопроводу 6. Имеются также конструкции вертикальных ленточных фильтр-прессов.
Схема горизонтального ленточного фильтр-пресса:
1 - подача осадка; 2 - камера смешения; 3 - прижимная лента; 4 - емкость для
обезвоженного осадка; 5 - фильтрующая лента; 6 - труба для отвода фильтрата и промывной воды; 7 - сборник фильтрата; 8 - трубопровод для подачи промывной воды
57. Обезвоживание осадков с помощью центрифуг. Схема осадительной шнековой центрифуги
Центрифугирование осадков находит все большее распространение. Достоинствами этого метода являются простота, экономичность и управляемость процессом. После обработки на центрифугах получают осадки
низкой влажности. Более концентрированный осадок первичных отстойников разделяется в центробежном поле лучше, чем сброженная смесь осадка и ила, и значительно лучше, чем активный ил.
Центрифугирование - разделение фаз в поле центробежных сил. Критерием влагоотдачи при центрифугировании является индекс центрифугирования.
При значениях индекса центрифугирования больше 7 перед центрифугированием требуется кондиционирование осадка. Самым рациональным способом является кондиционирование катионными полиэлектролитами.
Центрифугирование осадков производится с применением минеральных коагулянтов и флокулянтов или без них. При использовании фло-кулянтов осадок после обезвоживания имеет меньшую влажность, а центрифуга - большую пропускную способность; фугат, образующийся при центрифугировании, имеет меньшую загрязненность. Но поскольку промышленностью выпускается ограниченное число флокулянтов, для обработки осадков сточных вод они применяются редко. При центрифугировании осадков без применения флокулянтов образующийся фугат имеет высокие значения БПК, ХПК и содержание взвешенных веществ. Для дальнейшей обработки фугат обычно направляется на сооружения биологической очистки, увеличивая тем самым нагрузку на них. Работа центрифуг характеризуется такими показателями, как производительность, эффективность задержания сухого вещества и влажность обезвоженного осадка (кека). Показатели работы центрифуги зависят от геометрических размеров ротора, скорости его вращения, диаметра сливного цилиндра, влажности осадка, плотности и дисперсионного состава его твердой фазы и других факторов.
Эффективность задержания сухого вещества осадка определяется по формуле:
е = Ck *(Со –Сф/IСо (С/с -Сф)-100, (16.6)
где Со, Сф, Ck - концентрация сухого вещества соответственно в исходном осадке, фугате и кеке.
Центрифуги по методу центрифугирования принято разделять на фильтрующие и осадительные.
В отечественной практике для обработки осадков сточных вод применяют серийные, непрерывно действующие осадительные горизонтальные центрифуги типа ОГШ (рис. 16.16). Основными элементами центрифуги являются конический ротор со сплошными стенками и полый шнек. Ротор и шнек вращаются в одну сторону, но с разными скоростями. Под действием центробежной силы нерастворенные частицы осадка отбрасываются к стенкам ротора и вследствие разности частоты вращения ротора и шнека перемещаются к отверстию в роторе, через которое обезвоженный осадок попадает в бункер кека. Образовавшаяся в результате осаждения нерастворенных частиц исходная фаза (фугат) отводится через отверстия, расположенные с противоположной стороны ротора. В настоящее время налажен выпуск центрифуг этого типа с расчетной производительностью по суспензии до 30 м3/ч.
 Осадительная центрифуга:
/ - трубопровод для подачи осадка; 2 - отверстия для выгрузки фугата; 3 - выпуск
фугата; 4 - отверстие для поступления осадка в ротор; 5 - выгрузка кека; 6 - ротор;
7 - полый шнек; 8 - отверстия для выгрузки кека
Эффективность задержания твердой фазы осадков и влажность кека зависят от характера обезвоживаемого осадка. Наибольшее количество взвешенных веществ содержится в фугате при центрифугировании активного ила. При обезвоживании осадков на центрифугах возникают проблемы дальнейшей обработки образующегося фугата.
58. Аппараты, применяемые для сушки осадков и параметры их работы. Конструкция барабанной сушилки и параметры сушки осадков в ней.
Термическая сушка предназначена для обеззараживания и уменьшения массы осадков сточных вод, предварительно обезвоженных на вакуум-фильтрах, центрифугах или фильтр-прессах. Этот прием упрощает задачу удаления осадков с территорий очистных станций и их дальнейшей утилизации.
Осадок после термической сушки представляет собой незагнивающий, свободный от гельминтов и патогенных микроорганизмов, внешне сухой (влажностью 10-50%) сыпучий материал.
Известны различные способы термической сушки: конвективный, радиационно-конвективный, кондуктивный, сублимационный в электромагнитном поле. Наиболее распространен конвективный способ сушки, при котором необходимая для испарения влаги тепловая энергия непосредственно передается высушиваемому материалу теплоносителем — сушильным агентом. В качестве сушильного агента могут использоваться топочные газы, перегретый пар или горячий воздух. Применение топочных газов предпочтительно, так как процесс сушки осадков производится при относительно высоких температурах (500-800°С) и это позволяет уменьшить габариты сушильных установок и расход энергии на транспортирование отходящих газов.
Сушилки конвективного типа можно разделить на две группы: I - при продувке сушильного агента через слой материала частицы его остаются неподвижными — барабанные, ленточные, щелевые и др.; II - частицы материала перемещаются и перемешиваются потоком сушильного агента — сушилки со взвешенным (псевдоожиженным) слоем (кипящим, фонтанирующим, вихревым) и пневмосушилки.
Барабанные сушилки работают по схеме с прямоточным движением осадка и сушильного агента, в качестве которого применяют топочные газы. Сушильный агрегат состоит из топки, сушильной камеры и вентиляционного устройства. Со стороны входа находится загрузочная камера 2, а со стороны выхода —
разгрузочная камера 4. Топка расположена со стороны входа в сушильную камеру. Для отсоса отработавших газов устанавливают вентилятор. Барабан установлен наклонно к горизонту с углом 3-4°, покоится на катках и имеет привод, от которого осуществляется вращение. Температура топочных газов на входе в сушилку 600-800°С, на выходе из нее — 170-250 °С. Осадок перед его загрузкой в барабан требует некоторой обработки. Влажность поступающего в барабан осадка должна быть не более 50%, иначе он будет прилипать к внутренней поверхности барабана. Для снижения влажности поступающего в барабан осадка к нему необходимо добавлять ранее высушенный осадок. Осадок перемещается в барабане благодаря движению топочных газов и вращению барабана. Частота вращения барабана 1,5-8 об/мин. Для равномерного распределения осадка по сечению барабана внутри устанавливаются насадки (винтовая, лопастная или секторная). Для измельчения и перемешивания осадка в начале и конце сушилки дополнительно устанавливаются корабельные цепи, свободно подвешиваемые к внутренней поверхности барабана.
После сушки в барабанной сушилке осадок не загнивает, не содержит гельминтов и патогенных микроорганизмов, имеет влажность 20-30%. Серийные барабанные сушилки выпускаются диаметром 1-3,5 м и длиной 4-27 м.
Барабанные сушилки имеют большую единичную производительность, но малое напряжение по влаге, что обусловливает их большие габариты, массу и металлоемкость. Они имеют низкий к.п.д., требуют высоких капитальных затрат и относительно сложны в эксплуатации.  Рис. 16.19. Барабанная сушилка: / - топка; 2 к 4 - загрузочная и выгрузочная камеры; 3 - барабан; 5 - отвод дымовых газов
59. Схемы пневмосушилок, применяемых для сушки осадков с помощью топочных газов.
Пневматическая сушилка (труба-сушилка) применяется для сушки мелкодисперсных, кристаллических, волокнистых материалов. Она представляет собой вертикальную трубу постоянного сечения длиной 10-20 м (рис. 8.35). В один конец трубы (обычно в нижнюю часть) подается питателем из бункера влажный материал. Он подхватывается горячим газом, по мере движения по трубе высушивается. Из трубы газ со взвешенными в нем частицами поступает в циклон для улавливания высушенного продукта. Исследования показали, что в циклонных аппаратах эффективно продолжается сушка. Это позволяет уменьшить длину сушилки. Из трубы должно быть удалено столько влаги, чтобы предупредить налипание материала на стенки циклона. Скорость газа в трубе должна быть больше скорости витания (скорости осаждения частиц). Она выбирается, в зависимости от размера и плотности частиц, от 10 до 35 м/с. Поэтому пребывание материала в сушилке кратковременно, так как в трубе-сушилке газ и материал движутся в одном направлении (прямотоком). Такая сушилка эффективна для удаления поверхностной влаги (первый период сушки). Вследствие кратковременности сушки допустимы повышенные температуры теплоносителя даже для термочувствительных продуктов. Простота трубы-сушилки обусловливает рентабельность сушки многих материалов.
 Схема процесса сушки в пневматической трубе - сушилке: 1 -
сушилка; 2 - циклон; 3 - рукавный фильтр; 4 - усреднитель; 5 - вытяжной вентилятор
 
|
Скачать 3.38 Mb.