Обработка осадков сточных вод. Состав и свойства осадков. Основные процессы
Осадки, образующиеся в процессе очистки сточных вод, весьма разнообразны по физическим характеристикам и химическим свойствам. Объем осадков зависит от используемого метода очистки и количества загрязняющих веществ в сточных водах и составляет 0,5 – 40% от объема очищаемой воды. Осадки обрабатывают с целью их превращения в безвредные вещества, не загрязняющие окружающую среду. В ряде случаев рекуперируют ценные компоненты, содержащиеся в осадках.
7.1. Состав и свойства осадков
В зависимости от химического состава различают три групп осадков:
1) из неорганических (минеральных) веществ;
2) из органических веществ с зольностью менее 10%;
3) смеси неорганических и органических веществ с зольностью лежащей в пределах от 10 до 60%.
Кроме того, все осадки делятся на инертные и токсичные, а также на стабильные и нестабильные (загнивающие). Наиболее просто обрабатываются осадки, состоящие из неорганических веществ (например осадки металлургической и угольной промышленности), а содержащиеся в них ценные компоненты обычно рекуперируются.
Осадки второй и третьей группы весьма разнообразны по составу и свойствам. В связи с этим для их обработки и утилизации используются различные технологические схемы.
Основная часть осадка из первичных отстойников (60 – 15 %) и активного ила (70 – 75 %) – это органические вещества. Велика бактериальная загрязненность этих осадков. В них встречаются все основные формы бактериальных организмов: кокки, палочки, спириллы. Встречаются возбудители желудочно-кишечных заболеваний, большое количество яиц гельминтов.
Химический состав сухого вещества осадков колеблется в широких пределах. Сухое вещество сырых осадков имеет следующий состав (% массы сухого вещества осадка): 35,4 – 87,8 С, 4,5 – 8,7 Н, 0,2 – 2,7 S, 1,8 – 8 N, 7,6 – 35,4 О; сухое вещество активного ила содержит, %: 44,0 – 75,8 С, 5 – 8,2 Н, 0,9 – 2,7 S, 3,3 – 9,8 К, 12,5 – 43, О. В осадках содержатся соединения кремния, алюминия, железа, оксидов кальция, магния, калия, натрия, цинка, никеля, хрома и др. (см. табл.7.1), а также ряд других соединений и микроэлементов.
Введем понятие удельного сопротивления осадков фильтрации. Этот параметр широко используется в химической технологии и других отраслях промышленности. Удельное сопротивление осадка - это сопротивление единицы массы твердой фазы, отлагающейся единице площади фильтра при фильтровании под постоянным давлении суспензии, вязкость жидкой фазы которой равна единице.
Удельное сопротивление осадка зависит от его типа, гранулометрического состава, электрокинетического потенциала частиц осадка (ζ-потенциал) и ряда других факторов.
В отечественной практике обработки осадков удельное сопротивление обычно принимают в качестве обобщающего параметра, который позволяет учитывать изменения состава и свойств осадков и может служить исходной величиной при выборе метода обработки осадков и расчете соответствующих сооружений. Необходимо выбирать такие процессы обработки осадков, при которых их удельное сопротивление не увеличивалось бы.
Основные процессы, применяемые для обработки осадков производственных сточных вод
Различные технологические схемы обработки осадков обычно включают стадию их уплотнения (сгущения). Для предотвращения: гнивания осадков проводят их стабилизацию, после которой осадки либо захораниваются, либо поступают на утилизацию. Кроме представленных на рис. 7.1 способов стабилизации, этот процесс может осуществляться тепловой обработкой, биотермическим разложением, жидкофазным окислением. Стабилизация осадков также достигается при добавлении щелочей, при высушивании осадков или при введении ингибиторов химического происхождения.
При кондиционировании осадков улучшаются их водоотдающие свойства за счет изменения структуры осадков и форм связи воды. Это приводит кдостаточно эффективному обезвоживанию. В большинстве случаев кондиционирование является конечным процессом обезвоживания осадков.
Основные способы обезвоживания осадков представлены на рис.7.1, причем термическая сушка является заключительным этапом обезвоживания осадков. Влажность осадков после термической сушки составляет 5 – 40%. Прошедшие термическую сушку осадки легко транспортируются и утилизируются. Для термической сушки используют сушилки различной конструкции.
Если в состав осадков входят токсичные примеси, а также если утилизация осадков технически невозможна или экономически нецелесообразна, то их ликвидируют, используя различные технологические процессы, показанные на рис. 7.1. Для малозольных осадков чаще всего используют процессы сжигания, которые проводят в печах различной конструкции.
Утилизацию осадков проводят с целью извлечения из них ценных компонентов, которые могут быть использованы в промышленности строительных материалов, в качестве кормовых продуктов, удобрений и др.
С.В. Яковлев указывает, что при переработке инертных осадков используются следующие технологические схемы:
1) уплотнение, кондиционирование, обезвоживание, утилизация;
2) уплотнение, стабилизация, кондиционирование, обезвоживание, утилизация;
3) уплотнение, стабилизация, утилизация и другие варианты.
Для переработки токсичных осадков используются:
1) уплотнение, ликвидация;
2) уплотнение, кондиционирование, обезвоживание, ликвидация;
3) уплотнение, кондиционирование, обезвоживание, утилизация и другие варианты.
