Стабилизация осадка.

Разложение органических веществ в кислой среде – процессы гниения осадков сточных вод сопровождаются выделением неприятных запахов, образованием коллоидных и мелкодисперсных частиц, и следовательно, ухудшением водоотдающих свойств.

Стабилизация – предотвращение загнивания осадков основанное на изменении физико-химических характеристик осадков, сопровождающееся подавлением жизнедеятельности гнилостных бактерий.

Стабилизация бывает аэробная и анаэробная. Может осуществляться свободноплавающими и прикрепленными микроорганизмами.

Преимущества стабилизации свободноплавающими микроорганизмами – простота конструкции, но при этом большие затраты электроэнергии для осуществления необходимого массообмена.

Для стабилизации с помощью прикрепленных микроорганизмов сооружения имеют более сложную конструкцию, но экономичнее.

Прикрепление микроорганизмов осуществляется, чтобы держать большую биомассу за счет адгезии взвешенных веществ, для предотвращения разобщения микроорганизмов. На ершах возникает пространственная сукцессия микроорганизмов/бактерии (дрожжи, сульфат редуцирующие), простейшие (инфузории), мелкие животные (коловратки), которая оказывает благоприятное воздействие на процесс стабилизации сточных вод. Кроме того, при использовании прикрепленных микроорганизмов процесс стабилизации идет глубже . При стабилизации , микроорганизм должен догнать свою жертву, что при свободно плавающем биоценозе сложно, т.к. мала их концентрация. При стабилизации прикрепленными микроорганизмами процесс распада увеличивается в 2...3 раза. При аэробной стабилизации илов теряется 1/3 органического вещества ,при использовании прикрепленных микроорганизмов – 2/3.

При анаэробной стабилизации – теряется 45 % сухого вещества, при прикреплении микроорганизмов – до 60 % . Более глубокий распад не достичь т.к. часть сухого вещества идет на прирост биомассы микроорганизмов. Преимуществом прикрепления микроорганизмов также является то, что насадка не вымывается.

Аэробная стабилизация – процесс окисления органического вещества микроорганизмами (аэробами) в присутствии кислорода воздуха. Аэробная стабилизация (в отличии от анаэробной) протекает в одну фазу:

С₅Н₇NO₂ + 7Н₂О 5СО₂ + 3Н₂О + Н⁺ + NO₃^- или

С₅Н₇О₂N + 5О₂ 5СО₂ + 2Н₂О + NH₃ (NH₃ NO₃^-).

Процесс аэробной стабилизации осадков подобен процессу очистки сточных вод в аэротенках.

Продолжительность аэробной стабилизации активного ила связана с возрастом ила: чем больше возраст ила, тем короче период стабилизации и меньше скорость потребления кислорода и наоборот . Продолжительность стабилизации смеси осадка с активным илом зависит от количества вносимого с осадком субстрата, внутриклеточного субстрата и степени их распада. Процесс продолжается до тех пор, пока имеется питательный субстрат.

Эффективность и продолжительность процесса зависит от соотношения осадка и активного ила, количества и концентрации органических веществ, интенсивности аэрации, t ^о и требуемого эффекта, а также содержания микроэлементов, солей тяжелых металлов и токсичных химических соединений.

Рекомендации по проектированию и расчету аэробных стабилизаторов приведены в СНиП п. 6.364...6.367.

Изменение t на 10 ⁰С изменяет продолжительность стабилизации в 2...2,2 раза, но объём во столько же раз не меняется т.к. при каждой температуре образуется свой биоценоз.

Существуют стабилизаторы со свободно плавающими микроорганизмами и с прикрепленными.

В биореакторах со свободно плавающим илом концентрация должна быть 20 г/л (менее заметно ингибирование). Распад по беззольному веществу составляет 30 %. В биореакторах с прикрепленными микроорганизмами концентрация ила должна быть 10...13 г/л . Распад составляет 70 %.

Влажность стабилизированного уплотненного в течении 5 часов осадка, согласно СНиП – 96,5...98,5 %. Белки, входящие в активный ил и составляющие 55 % твёрдой фазы, содержат аминокислоты, которые разлагаются до NO₂^- NO₃^-. Если нехватка О₂, то происходит денитрификация, образуются пузырьки газа – происходит флотация. Количество воздуха необходимое на аэрацию зависит от дальнейшей обработки осадка:

· для механического обезвоживания необходимо, чтобы осадок хорошо отдавал воду;

· для иловых площадок необходимо предотвратить загнивание (процесс распада д.б. выше), т.е. количество О₂ д.б. больше.

Количество потребляемого воздуха зависит от:

· дыхания;

· дегидрогеназной активности (окислительные процессы внутри клетки).

Согласно СНиП: J 6 м³/м² час , q_в= 1-2 м³/ч.м³ , W = 99,5-97,5 % .

Каждая клетка обволакивается мембраной, которая может быть разрушена только лигнинами, которые вырабатываются микроорганизмами (это очень медленный процесс). Оболочка составляет большую часть от веса микроорганизма .

Скорость процесса с прикрепленными микроорганизмами в 2 раза выше, значит и расход воздуха больше (3 м³/час на м³). Стабилизация свободно плавающими микроорганизмами даёт количество NO₃ =200 мг/л, а с прикрепленными 30 мг/л, т.к. внутри ерша идет анаэробная денитрификация. Водоотдающая способность ила улучшается незначительно.

Аэробной стабилизации могут быть подвергнуты неуплотнённый и уплотнённый (не > 6 часов) избыточный активный ил, сырой осадок первичных отстойников и их смесь.

Иловая вода после стабилизации и уплотнения направляется в аэротенк (БПК₅=100мг/л; ХПК – 360..670 мг/л; БПК_полн=200 мг/л; С_ВЗВ 100мг/л.

Количество кишечных палочек снижается до 70-99%, наблюдается инактивация вирусов. Однако яйца гельминтов не погибают. При отстаивании стабилизированного осадка в течение 1-2 суток твёрдая фаза может всплывать, а затем повторно осаждаться, поэтому иловые площадки для стабилизированного осадка целесообразно устраивать с дренажем и поверхностным отведением иловой воды.