1 / 21

Раздел IV Методи, процеси и съоръжения за пречистване на битови отпадъчни води

Раздел IV Методи, процеси и съоръжения за пречистване на битови отпадъчни води. Тема 25 Третиране на утайките Видове, количество, състав и свойства на утайките Основни процеси за обработка на утайките Основни технологични процеси и схеми за биологично стабилизиране на утайките.

nerys
Download Presentation

Раздел IV Методи, процеси и съоръжения за пречистване на битови отпадъчни води

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Раздел IVМетоди, процеси и съоръжения за пречистване набитови отпадъчни води Тема 25 Третиране на утайките • Видове, количество, състав и свойства на утайките • Основни процеси за обработка на утайките • Основни технологични процеси и схеми за биологично стабилизиране на утайките

  2. IV.25. Третиране на утайките Общи бележки • Â ïðåчèñòâàòåëíèòå ñòàíöèè çà îòïàäúчíè âîäè êîëèчåñòâîòî íà çàäúðæàíèòå óòàéêè å от 0,6 до1 % îò òîâà íà îòïàäúчíèòå âîäè • Òðåòèðàíåòî íà óòàéêèòå îáàчå, àíãàæèðà çíàчèòåëíî ïî-ãîëÿìà чàñò îò îáùèòå êàïèòàëîâëîæåíèÿ è åêñïëîàòàöèîííè ðàçõîäè - 30 äî 60 %, â çàâèñèìîñò îò òåõíîëîãèчíàòà ñõåìà íà ïðåчèñòâàíå è êîíêðåòíèòå òåõíîëîãèчíè ïàðàìåòðè è óñëîâèÿ • Ïðîáëåìèòå ñà ñâúðçàíè ñ åæåäíåâíîòî íàòðóïâàíå íà çíàчèòåëíè êîëèчåñòâà óòàéêè ïîä ôîðìàòà íà êîíöåíòðèðàíè ñóñïåíçèè, êîèòî òðÿáâà ñâîåâðåìåííî äà ñå îòñòðàíÿò îò ïðåчèñòâàòåëíàòà ñòàíöèÿ áåç äà âëîøàâàò åêîëîãèчíàòà îáñòàíîâêà â ñúîòâåòíèòå ðàéîíè • Третирането, отстраняването и оползотворяването на утайките са обект на специално законодателство в САЩ, Европейския съюз и у нас

  3. IV.25. Третиране на утайките Проблемът с утайките е световен • Третирането, оползотворяването и отстраняването на утайките от отпадъчните води на населените места са едни от най-трудните и скъпи мероприятия, провеждани днес от общините (R. Zenz, 1998) • Третирането на канализационните утайки по един икономичен и приемлив за околната среда начин е един от критичните въпроси пред които днес е изправено обществото (Lue-Hing,1996) • …Като следствие (от проблема с утайките – ред. Р. А.) ситуацията в големите градове е станала много трудна и се е развила от статус на ‘предизвикателство” до статус на “криза” (J.Hanzen, 1994)

  4. IV.25. Третиране на утайките Същност на проблема с утайките • Утайките са двуфазни дисперсни системи състоящи се от • Твърда фаза (с определена дисперсност, химичен състав и повърхностно-активни свойства) • Течна фаза (с определен химичен състав и вискозност) • Поради високото съдържание на течната фаза (вода) утайките имат течна консистенция • Поради високото органично съдържание на твърдата фаза, утайките са предразположени към бързо загниване с отделяне на лошо миришещи газове и привличат инсекти и гризачи (vector attraction) на мястото на тяхното депониране или оползотворяване. Това налага те предварително да бъдат биологически стабилизирани в ПСОВ • Стабилизирането на утайките и отделянето на течната от твърдата фаза са основни технологични проблеми в пречиствателните станции за отпадъчни води

  5. IV.25. Третиране на утайките 25.1. Видове, количество, състав и свойства на утайките • Видове утайки • Първични • Вторични (излишна биомаса) • Третични (фосфати, коагулати) • Количествени параметри на утайките • Специфично количество на първични утайки Vж = Mж.100/(100 – Wут).γут = 40.100/(100 – 95).1000 = 0,8 l/ж.d • Специфично количество на излишни активни утайки Vж = Mж.100/(100 – Wут).γут = 28.100/(100 – 99,6).1000 = 7 l/ж.d • Специфично количество на утайки след биофилтри Vж = Mж.100/(100 – Wут).γут = 28.100/(100 – 96).1000 = 0,7 l/ж.d

  6. 25.1. Видове, количество, състав и свойства на утайките • Състав на утйките • Органични вещества (60 – 75 % в първичните; 70 – 75 % в активните) • Въглехидрати (65 – 70 % в първичните; 20 – 25 % в активните) • Мазнини (10 – 25 % в първичните; 15 - 20 % в активните) • Белтъци (10 – 20 % в първичните; 55 - 65 % в активните) • Дисперсност на твърдата фаза • Първични утайки:d > 10 mm – 2 %; d> 1 – 7 mm – 10 – 30 %; d < 1 mm – 50 – 85 % • Активни утайки: d> 3mm – 0,5 %; d = 1 – 3mm – 1,5 %; d < 1 mm – 98 % • Основни форми на свързване на водата в дисперсните системи (по Ребиндер) • Свободна вода (тече в земното гравитационно поле) • Физико-механично свързана вода (в капилярни пори и течен филм) • Физико-химично свързана вода (адсорбционна, осмотична) • Химично свързана вода ( в структурите на твърдата фаза)

  7. IV.25. Третиране на утайките 25.2 Основни процеси за обработка на утайките • Уплътняване (сгъстяване) - цели намаляване на обема на утайките чрез отделяне на значителна част от свободната вода: V2 = V1.(100 – W1)/ .(100 – W2) • Стабилизиране – цели намаляване на органичното съдържание в утайките чрез биологично редуциране на значителна част от биоразградимите вещества в тях или химичното им обработване с цел превръщането им в биологически резистентни: • Биологично анаеробно стабилизиране • Биологично аеробно стабилизиране • Химично стабилизиране с вар • Обезводняване – цели отстраняване на по-голямата част от свободната вода, останала след уплътняването (сгъстяването) на утайките и на част от физико-механично свързаната вода: • Естествено (на изсушителни полета или лагуни) • Механично (на вакуум-филтри, филтърпреси или центрофуги)

  8. 25.2 Основни процеси за обработка на утайките • Изсушаване – цели отстраняване на остатъчната част от свободната вода и значителна част от физико-химично свързаната вода: • Естествено (на изсушителни полета) • На сушилни апарати • Обеззаразяване – цели отстраняването на патогенните микроорганизми от утайките: • Чрез химична обработка (вар, хлор) • Чрез физично третиране (термична обработка до 105о С в автоклави; облъчване с ултравиолетови, инфрачервени или радиоактивни лъчи) • Изгаряне – цели превръщането на утайките в компактна (насипна) биорезистентна и обеззаразена маса с неорганичен състав: • Термична обработка при над 600о С в специални пещи

  9. 25.2 Основни процеси за обработка на утайките Отстраняване на утайките от ПСОВ • Депониране - на депа за твърди отпадъци (ограничава се нормативно в САЩ и страните от ЕС) • Оползотворяване - насърчава се нормативно в САЩ и ЕС: • За наторяване в селското и горското стопанство • За рекултивация на терени • Използване на биомасата за добавка към храната на птици и животни • За извличане на витамин В12 от биомасата • За производство на пластмаси (вече неактуално) • За производство на биохумус и вермикултура (биомаса) – чрез т.н. “вермитехнология” Оползотворяване на отделения в ПСОВ биогаз • За производство на пара и топла вода – използвани в технологичните процеси и за отопление • За производство на електроенергия (в газ-генераторни ел. станции) • За производство на химикали (епизодична практика)

  10. IV.25. Третиране на утайките 25.3. Основни технологични процеси и схеми за биологично стабилизиране на утайките Анаеробно стабилизиране • Àíàåðîáíàòà ôåðìåíòàöèÿ å ñëîæåí ìíîãîôàçîâ áèîõèìèчåí ïðîöåñ, ïðè êîéòî ñëîæíèòå îðãàíèчíè âåùåñòâà (âúãëåõèäðàòè, ìàçíèíè, ïðîòåèíè) ïîñëåäîâàòåëíî ñå ïðåâðúùàò â ïî-ïðîñòè ñúåäèíåíèÿ, à çíàчèòåëíà чàñò îò òÿõ ïðåìèíàâàò â ãàçîâà ôàçà • Òîçè êîìïëåêñ îò ïðîöåñè ñå îñúùåñòâÿâà îò ñïåöèôè÷íà áèîöåíîçà - ôàêóëòàòèâíè è îáëèãàòíè àíàåðîáíè ìèêðîîðãàíèçìè, ñâúðçàíè â îáùà ìåòàáîëèòíà âåðèãà, â êîÿòî, êàêòî å èçâåñòíî, ïðîäóêòèòå íà ìåòàáîëèçìà íà åäíà ãðóïà ìèêðîîðãàíèçìè ñà ñóáñòðàò çà ìèêðîîðãàíèçìèòå îò ñëåäâàùîòî çâåíî • Òîâà îïðåäåëÿ è âçàèìíîòî âëèÿíèå íà ïðîöåñèòå, èçâúðøâàùè ñå â ðàìêèòå íà âñÿêî ìåòàáîëèòíî ñòúïàëî, êîèòî ïî ïðàâèëî ïðîòèчàò ñ ðàçëèчíà ñêîðîñò

  11. 25.3. Основни технологични процеси и схеми за биологично стабилизиране на утайките Анаеробно стабилизиране • Êëàñèчåñêàòà ñõåìà çà ìåõàíèçìà íà àíàåðîáíîòî ðàçãðàæäàíå íà îðãàíèчíè âåùåñòâà â ñàíèòàðíàòà òåõíèêà å òàçè, ïðåäëîæåíà ïðåç 1936 ã. îò Áàðêåð, êîÿòî ïðåäñòàâÿ ïðîöåñà êàòî äâóôàçåí • Ñïîðåä íåÿ â ïúðâàòà ôàçà (êèñåëî ãíèåíå) ñëîæíèòå îðãàíèчíè ñúåäèíåíèÿ ñå ðàçëàãàò äî ïî-ïðîñòè âèñîêîìîëåêóëÿðíè ñúåäèíåíèÿ, êîèòî âïîñëåäñòâèå ñå ðàçïàäàò äî îðãàíèчíè êèñåëèíè - ñúîòâåòíî, âúãëåõèäðàòèòå è ìàçíèíèòå - äî ìàñòíè êàðáîíîâè êèñåëèíè, à ïðîòåèíèòå - äî àìèíîêèñåëèíè. Ïðè òîâà ñå îòäåëÿò è ãàçîîáðàçíè ïðîäóêòè: CO2, NH3, H2O, H2 è äð. • Îáðàçóâàëèòå ñå îðãàíèчíè êèñåëèíè ñå ðàçãðàæäàò ïî-íàòàòúê îò ñïåöèôèчíè ìèêðîîðãàíèçìè äî âîäà, ìåòàí, âúãëåðîäåí äâóîêèñ, àçîò è âîäîðîä (âòîðà ôàçà - àëêàëíî ãíèåíå)

  12. 25.3. Основни технологични процеси и схеми за биологично стабилизиране на утайките Анаеробно стабилизиране • Ñõåìàòà íà Áàðêåð íå å èçäúðæàíà â òåðìîäèíàìèчíî îòíîøåíèå, íî â ïðîäúëæåíèå íà äåñåòêè ãîäèíè ñå å îêàçàëà óäîáíà îñíîâà çà èçñëåäâàíèÿ è òåõíîëîãèчåí êîíòðîë â ñàíèòàðíàòà òåõíèêà • Äîñòà ïî-êúñíî êúì ñõåìàòà íà Áàðêåð ñå äîáàâÿ îùå åäíà ôàçà - âòåчíÿâàíå (хидролиза)íà íåðàçòâîðåíèÿ ñóáñòðàò, êîÿòî ñå ïðèåìà çà ïúðâà, ñëåäâàíà îò ôàçèòå íà êèñåëî è àëêàëíî ãíèåíå • Лèìèòèðàùîòî ñòúïàëî, îïðåäåëÿùî îáùàòà ñêîðîñò íà ïðîöåñà å ïîñëåäíàòà ìó ôàçà (“ìåòàíîâà” - ñïîðåä îñíîâíèÿ êðàåí ïðîäóêò íà ìåòàáîëèçìà), êîÿòî ìîæå äà ïðîòåчå ïî äâà íàчèíà: • Чðåç ðàçëàãàíå íà íàëèчíàòà îöåòíà êèñåëèíà ïî ñõåìàòà CH3COOÍ  CH4 + CO2 • Чðåç ñèíòåç íà ìåòàí ïî ñõåìàòà 4H2 + CO2 CH4 + 2H2O

  13. 25.3. Основни технологични процеси и схеми за биологично стабилизиране на утайките Четирипопулационна схема на Klaas за анаеробно разграждане X - биомаса; HBu - маслена киселина; HPr - пропионова киселина; HAc - оцетна киселина; I, II - киселинообразуващи микроорганизми ( асидогени); III - метаногени, разграждащи HAc; IV - метаногени, употребяващи CO2 и H2.

  14. 25.3. Основни технологични процеси и схеми за биологично стабилизиране на утайките Анаеробно стабилизиране • Ферментационните процеси протичат с различна скорост в различните температурни интервали, където се развива специфична биоценоза от микроорганизми • При анаеробно стабилизиране на утайки се различават следните температурни режими: • Психрофилен (при температура 4 - 12о С) • Мезофилен (с оптимална температура 32о – 35о С) • Термофилен (с оптимална температура 52о – 55о С) • Въглехидратите и мазнините се разграждат първи и по-бързо от протеините и в анаеробни условия. Поради това първичните утайки се разграждат по-бързо и по-пълно в анаеробни стабилизатори в сравнение с излишните активни утайки

  15. 25.3. Основни технологични процеси и схеми за биологично стабилизиране на утайките Анаеробно стабилизиране • Ïúðâèòå èçñëåäâàíèÿ îòíîñíî êèíåòèêàòà íà àíàåðîáíàòà ôåðìåíòàöèÿ íà óòàéêè îò îòïàäúчíè âîäè ñà òåçè íà Êîðîëüêîâ, ïðîâåäåíè â ëàáîðàòîðíè óñëîâèÿ ïðåç ïåðèîäà 1918 - 1921 ã. • Ïî-øèðîêà ïîïóëÿðíîñò è ïðàêòèчåñêî ïðèëîæåíèå íàìèðàò èçñëåäâàíèÿòà íà Ôåúð è Ìóð, ïðîâåäåíè ïðåç 30-òå ãîäèíè â ÑÀÙ, êîèòî îòðàçÿâàò èçìåíåíèÿòà âúâ âðåìåòî íà îòäåëåíîòî ïðè ôåðìåíòàöèÿòà íà 1 êã ñóõî îðãàíèчíî âåùåñòâî ñóìàðíî ãàçîâî êîëèчåñòâî ïðè ðàçëèчíè òåìïåðàòóðè íà èçãíèâàíå. Çàâèñèìîñòèòå ñà ïðåäñòàâåíè ñàìî â ãðàôèчåí âèä • Подобни èçñëåäâàíèÿ ñå провеждат è îò Ê. Èìõîô, êîéòî ïî-êúñíî ãè ïóáëèêóâà â èçâåñòíèÿ ñè ñïðàâîчíèê

  16. 25.3. Основни технологични процеси и схеми за биологично стабилизиране на утайките Åìïèðèчíè çàâèñèìîñòè íà Èìõîô(1937) è íà Ôåúð è Ìóð(1936)

  17. 25.3. Основни технологични процеси и схеми за биологично стабилизиране на утайките Съоръжения за анаеробно стабилизиране на утайки • Двуетажни утаители (изгнивателните им камери) -ДУ • Открити изгниватели – ОИ • С принудително (механично, помпажно) разбъркване и периодично отделяне на утайковата вода • Без принудително разбъркване но с периодично отделяне на утайковата вода • Метантанкове (отопляеми закрити изгниватели) - МТ • Едностепенни • Двустепенни (втората степен е открита) • С непрекъснато отделяне на утайковата вода (от втората степен) • Без отделяне на утайковата вода (едностепенни)

  18. 25.3. Основни технологични процеси и схеми за биологично стабилизиране на утайките Аеробно стабилизиране • Àåðîáíàòà ñòàáèëèçàöèÿ ìîæå äà ñå ðàçãëåæäà êàòî ïðîäúëæåíèå íà ïðîöåñà íà ïðåчèñòâàíå íà îòïàäúчíèòå âîäè ñ àêòèâíè óòàéêè • Дîêàòî ïðè ïðåчèñòâàíåòî íà îòïàäúчíè âîäè ìèêðîîðãàíèçìèòå èçïîëçâàò ãëàâíî âúíøåí ñóáñòðàò çà åíåðãèéíè íóæäè è çà èçãðàæäàíå íà êëåòêèòå, òî ïðè àåðîáíàòà ñòàáèëèçàöèÿ òåçè íóæäè ñå ïîêðèâàò èçöÿëî îò îðãàíèчíèòå âåùåñòâà, ñúäúðæàùè ñå â ñàìèòå êëåòêè • При пречистватето на отпадъчни води обаче ендогенното дишане протича с по-големи скорости отколкото при отделното аеробно стабилизиране. Поради това при дадена възраст на биомасата в биобасейните нейното органично (биоразградимо) съдържание е по-малко в сравнение на това, постигнато за същия времепрестой в аеробния стабилизатор

  19. 25.3. Основни технологични процеси и схеми за биологично стабилизиране на утайките Аеробно стабилизиране • При аеробно стабилизиране на смесени първични и излишни активни утайки отначало първичните се усвояват като субстрат от активната биомаса, която едва след тяхното асимилиране (за 1 – 2 d) преминава изцяло на ендогенно дишане • При асимилирането на първичните утайки в аеробния стабилизатор се създава нова биомаса (прираст), чиято възраст е много малка (1 – 2 d). Поради по-малката скорост на ендогенно дишане в аеробния стабилизатор, нейното стабилизиране изисква много по-продължителен времепрестой в сравнение с този за излишните активни утайки с по-голяма възраст, формирана в биобасейните • Горните обстоятелства определят и по-малкия период за аеробно стабилизиране на излишни активни утайки в сравнение с този за аеробно стабилизиране на смесени първични и вторични утайки

  20. 25.3. Основни технологични процеси и схеми за биологично стабилизиране на утайките Технологични схеми на аеробна стабилизация на утайки АС – аеробен стабилизатор У – уплътнител ПУ – първични утайки ИАУ – излишни активни утайки СУ – стабилизирани утайки РУ – рециркулиращи утайки УВ – утайкови води

  21. 25.3. Основни технологични процеси и схеми за биологично стабилизиране на утайките Технологични схеми за биологично стабилизиране на утайки

More Related