Анаэробные методы биохимической очистки

Анаэробные методы обезвреживания используют для сбраживания осадков, образующихся при биохимической очистке производственных сточных вод.

В зависимости от конечного продукта различают следующие виды брожения:

1) спиртовое

2) пропионово-кислое

3) молочно-кислое

4) метановое и т.д.

Конечными продуктами брожения являются спирты, кислоты, ацетон, СО₂, Н₂, СН₄.

Для очистки сточных вод используют метановое брожение.

Основная реакция метанового брожения может быть записана уравнением:

СО₂ + 4Н₂А → СН₄ + 4А + 2Н₂О, где

Н₂А – органическое соединение.

Процессы брожения проводят в метантенках – герметически закрытых резервуарах.

Процессы сбраживания ведут в мезофильных (30-35°С) и термофильных (50-55°С) условиях. Полного сбраживания органических веществ достичь нельзя. Все вещества имеют свой предел сбраживания, зависящий от химической природы.

В среднем до 40% органического вещества подвергается распаду.

Существуют ПДК токсичных веществ, при которых возможно метановое брожение:

Процес брожения сточных вод ведут в две ступени. При этом часть осадка из второго метантенка возвращают в первый. В первой ступени обеспечивают хорошее перемешивание. При сбраживании выделяются газы, которые в среднем содержат 63-65% СН₄, 32-34% СО₂.

Теплотворная способность газа 23 МДж/кг. Его сжигают в топках паровых котлов.

Обработка осадков

В процессе биохимической очистки в первичных и вторичных отстойниках образуются большие массы осадков, которые необходимо утилизировать или обрабатывать с целью уменьшения загрязнения биосферы. Эти операции весьма затруднены, поскольку осадки имеют разный состави большую влажность.

Их подразделяют на три группы:

1) осадки в основном минерального состава,

2) осадки органического состава,

3) смешанные осадки.

Осадки характеризуются:

1) содержанием сухого вещества (в г/л или в %),

2) содержанием беззольного вещества (в % от массы сухого вещества),

3) элементным составом,

4) кажущейся вязкостью и текучестью,

5) гранулометрическим составом.

Осадки сточных вод представляют собой трудно фильтруемые суспензии.

Во вторичных отстойниках в осадке находится избыточный активный ил, объем которого в 1,5-2 раза больше, чем объем осадка из первичного отстойника.

В осадках содержится 60-65% свободной воды и 30-35% - связанной (коллоидно-связанная). Связанную воду выделяют путем введения коагулянтов.

Основными стадиями обработки осадков являются:

1) уплотнение активного ила,

2) стабилизация осадков,

3) кондиционирование осадков,

4) тепловая обработка,

5) жидкофазное окисление,

6) обезвоживание,

7) сжигание.

1) Уплотнение активного иласвязано с удалением свободной влаги. При уплотнении осадков удаляется 60% влаги, и масса осадка сокращается в 2,5 раза. Наиболее трудно уплотняется активный ил.

Для уплотнения используют следующие методы:

♦гравитационный,

♦ флотационный,

♦ центробежный,

♦вибрационный.

2) Стабилизация осадков. Этот процесс проводят дляразрушения биологически разлагаемой части органического вещества на диоксид углерода, метан и воду.

Стабилизацию ведут при помощи микроорганизмов в анаэробных и аэробных условиях. Наиболее широкое распространение получили метантенки.

3) Кондиционирование осадков - это процесс предварительной подготовки осадков перед обезвоживанием или утилизацией.

Кондиционирование проводят реагентными и безреагентными способами.

При реагентной обработке осадка происходит коагуляция коллоидных частиц. Наиболее эффективным коагулянтом является смесь хлорного железа и извести.

4) Тепловая обработка – это нагревание осадка в автоклавах до 170-200°С в течение 1 часа. За это время разрушается коллоидная структура осадка, часть его переходит в раствор, а остальная – уплотняется и фильтруется.

5) Жидкофазное окисление заключается в том, что органическое вещество осадка окисляют кислородом воздуха при высокой температуре и давлении.

6) Обезвоживание осадков. Осадки обезвоживают на иловых площадках и механическим способом.

Иловые площадки – это участки земли (корты) со всех сторон окруженные валами.

Термические методы обработки осадков. Сушку осадков производят в случае их подготовки к рекуперации. Для сушки применяют конвективные сушилки. В качестве сушильного агента используют топочные газы, перегретый пар и горячий воздух. Наиболее часто применяют дымовые газы при 500-800°С. Широкое распространение для термической сушки обезвоженных осадков сточных вод получили барабанные сушилки.

7) Сжигание проводят в тех случаях, когда их утилизация невозможна или нецелесообразна, а также отсутствуют условия для их складирования.