Химический состав и свойства сточных вод, классификация и виды стоков
09.08.2014В этой статье расскажу о сточных водах. С точки зрения монтажа канализации в частном доме эта информация совершенно лишняя, но зато вы поймете, насколько эти воды опасны и как важно сделать канализацию правильно. Во всяком случае, желание просто слить все на грядку или в канаву под домом исчезнет раз и навсегда.
Классификация сточных вод
Различают следующие основные виды сточных вод:
- бытовые – это как раз то, с чем сталкивается каждый домовладелец;
- производственные (промышленные) – воды, которые используются в технологическом процессе;
- атмосферные (дождевые) – воды, которые образуются при выпадении атмосферных осадков.
Производственные сточные воды
↑Это воды, которые используются в технологическом процессе и в результате становятся непригодными для дальнейшего использования без предварительной очистки. Состав и свойства сточных вод промышленных предприятий могут быть разными. Например, если вода использовалась для мойки сахарной свеклы на сахарном заводе, ее можно считать условно чистой и сливать в водоем без предварительной очистки. Зато вода, используемая в атомной промышленности, может вообще не подлежать очистке. Ее надо просто хранить в ядерных могильниках. Впрочем, это все не о проблемах частного дома.
Бытовые сточные воды
↑ Это воды, которые используются в хозяйственно-бытовых целях. Именно они и являются основным объектом, для работы с которым создается домашняя канализация. Различают:- собственно хозяйственные сточные воды – вода, которая используется для мытья, стирки и т.п. Такие воды называют также серыми;
- фекальные сточные воды – стоки из туалетных комнат. Такие воды называют черными.
Примеси, которые загрязняют сточные воды, могут быть минеральными, органическими и биологическими:
- минеральные примеси – песок, глина, растворенные соли, минеральные кислоты, щелочи и ит.п. Порядка 30% от общей массы загрязняющих бытовые стоки примесей приходится на минералы. В общем и целом это неопасное загрязнение;
- органические примеси – загрязнения растительного, животного и бактериального происхождения. Органика может быть самой разной по составу и своему воздействию на организм. Впрочем, ядовитая органика в бытовых сточных водах встречается редко. По массе органика составляет примерно 60…70% от общей массы примесей. Благодаря этим примесям химический состав сточных вод очень разнообразен — там есть органические кислоты, соли, жиры, белки, углеводы, смолы разного происхождения, остатки синтетических органополимеров и многое другое;
- биологические примеси – вирусы, бактерии, грибы и т.п. Питаются органикой и тихонько размножаются. По крайней мере, выживают. Их доля в общем объеме загрязнений мизерна, но именно они и представляют главную проблему.
Таблица. Химический состав бытовых сточных вод согласно МЕТОДИЧЕСКИМ РЕКОМЕНДАЦИЯМ ПО РАСЧЕТУ КОЛИЧЕСТВА И КАЧЕСТВА ПРИНИМАЕМЫХ СТОЧНЫХ ВОД И ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В СИСТЕМЫ КАНАЛИЗАЦИИ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ
|
N п/п |
Перечень загрязняющих веществ |
Концентрация в сточных водах, мг/л) |
| 1 | Взвешенные вещества | 110 |
| 2 | Полное биологическое потребление кислорода | 180 |
| 3 | ХПК | 250 |
| 4 | Жиры | 40 |
| 5 | Азот аммонийный | 18 |
| 6 | Хлориды | 45 |
| 7 | Сульфаты | 40 |
| 8 | Сухой остаток | 300 |
| 9 | Нефтепродукты | 1,0 |
| 10 | СПАВ (анионные) | 2,5 |
| 11 | Фенолы | 0,005 |
| 12 | Железо общее | 2,2 |
| 13 | Медь | 0,02 |
| 14 | Никель | 0,005 |
| 15 | Цинк | 0,1 |
| 16 | Хром (+3) | 0,003 |
| 17 | Хром (+6) | 0,0003 |
| 18 | Свинец | 0,004 |
| 19 | Кадмий | 0,0002 |
| 20 | Ртуть | 0,0001 |
| 21 | Алюминий | 0,5 |
| 22 | Марганец | 0,1 |
| 23 | Фториды | 0,08 |
| 24 | Фосфор фосфатов | 2,0 |
Особенно опасны «черные» стоки. Черные сточные воды составляют порядка 25% от общего объема хозяйственных сточных вод, но они гораздо сильнее загрязнены органическими и биологическими примесями. Так, на эти воды приходится больше половины от общей массы фосфора, порядка 80% азотсодержащих (в том числе и мочевина) соединений и практически все фекальные бактерии. В сущности, именно они и представляют главную опасность. Доказано веками: как только в населенном пункте появляется хоть какая-то канализация – смертность от инфекционных заболеваний (особенно кишечных) резко идет на спад. Сальмонелла, кишечная палочка, возбудители холеры, брюшного тифа, дизентерии, ботулизма – вся эта радость водится в фекальных сточных водах в изобилии.
В таком составе сточные воды потенциально опасны. Биологические и органические примеси не должны попасть в почву или водоем. Если ваша канализация подключена к городской, очистка бытовых сточных вод – проблема коммунальщиков. Если подключения нет, обязанность очищать (либо вывозить для очистки на городские очистные станции) лежит на вас. Именно для этого и создаются септики, станции биологической очистки и т.п.
Атмосферные сточные воды
↑ Атмосферные сточные воды — это дождевые и талые воды, а также воды, которые образуются при поливе улиц и дорожек. Самый безобидный вид: химический состав сточных вод из атмосферы обычно беден, а основными примесями являются минеральные (песок и глина), которые смываются стекающими водами. Их можно отводить в водоем или сточную канаву без очистки. Ливневые сточные воды отводятся при помощи ливневой канализации.usadba.guru
Состав бытовых сточных вод
Сбрасываемые в канализацию бытовые сточные воды состоят в основном, как это ни удивительно, из воды (99,9%). Остальную часть (0,1 %)составляют твердые вещества. Стоки, проходящие не слишком долгий путь по трубам (от частного дома, например), не успевают подвергнуться разложению и почти не пахнут, а внешне похожи на воду от мытья полов.
Все находящиеся в стоках загрязнения можно условно разделить на 3 группы: твёрдые осаждающиеся, которые могут достигать нескольких сантиметров по величине, полурастворённые и растворённые. Некоторые загрязнения можно обнаружить только при помощи микроскопа. Твердые частицы в стоках находятся во взвешенном состоянии: от крупного песка до мельчайшей взвеси.
Загрязнения, содержащиеся в сточных водах – это большей частью органические вещества, то есть продукты живой природы. Остальные загрязнения являются неорганическими (песок, глина и т.д.). Органика может быть растительного (остатки овощей, фруктов, растений, бумаги, растительные масла и пр.) и животного (физиологические выделения людей и животных, остатки тканей и пр.) происхождения. Основным химическим элементом растительной органики является углерод (С), животная органика содержит также большое количество азота (N).
Все органические вещества в природе рано или поздно разлагаются. Можно провести небольшой эксперимент: оставить на некоторое время ёмкость со взятой пробой сточной жидкости. Твёрдые частицы через некоторое время осядут, а полученный осадок загниёт, издавая очень неприятный запах, знакомый любому человеку, побывавшему в деревенском сортире типа «домик с сердечком». Но гниёт не только осадок, загнивает и слой воды над ним, так как в этой мутной воде также растворены органические вещества. Если эту воду пропустить через тонкий бумажный фильтр, то на нём останутся полурастворённые вещества, а вода перестанет быть мутной. Однако, если оставить эту прозрачную воду на некоторое время, от неё тоже скоро начнет исходить тухлый запах. Это говорит о том, что в фильтрованной воде остались органические примеси в растворённом (не подлежащем фильтрации) виде. Это говорит о том, что очистка сточной воды от загрязнений
Если сточные воды образуются от обычной бытовой деятельности человека (готовка, уборка, стирка, гигиена, отправление естественных надобностей), то их называют бытовыми или хозяйственно-бытовыми. Такой сток давно изучен и состав его по всему земному шару довольно универсален. Приблизительный состав таких стоков можно узнать из справочников. Например, «Методические рекомендации по расчёту количества и качества принимаемых сточных вод и загрязняющих веществ в системы канализации населённых пунктов» (Госстрой РФ от 06.04.2001 г., приказ №75.
Таблица 2. Усредненные характеристики качества бытового стока, отводимого абонентами жилищного фонда населенных пунктов
В этом списке из 24 загрязнений мы видим как суммарные показатели (взвешенные вещества, жиры, СПАВ (моющие средства), БПК и ХПК (биологическая и химическая потребность в кислороде – сколько кислорода необходимо для полного окисления содержащейся в стоке органики), так и отдельные концентрации различных веществ и тяжёлых металлов (цинк, свинец, ртуть и др.), а также биогенные элементы (азот, фосфор). На самом деле, загрязнений в стоках гораздо больше, в таблице приведены основные. Весь этот список веществ в небольших вариациях можно найти в стоке от любого жилого дома в тех же самых концентрациях, если каждый проживающий человек будет расходовать 150-250 литров воды в сутки. Величина 
Если мы имеем дело с большим благоустроенным коттеджем, расход от одного человека может возрасти до 250 и даже 300 л/сутки, концентрация загрязнений в сточной воде при этом уменьшится (разбавится). Все эти данные учитываются при расчете и подборе очистных для частного дома. Ориентировочные нормы удельного водоотведения даны в таблице А2 (приложение А) к СП 30.13330.2012 «Внутренний водопровод и канализация зданий», однако, они представляются специалистами завышенными.
Все рассмотренные выше вещества невозможно в полной мере удалить из сточной воды, не применяя дорогостоящего и технологически сложного оборудования, не используя огромный комплекс методов очистки, включающих и физические, и физико-химические, и просто химические методы. Поэтому человек пошёл по более простому пути, взяв идею очистки у самой природы. Это так называемый биологический метод очистки сточных вод.
stroyactive.com
Состав и свойства сточных вод и осадков
Категория: Очистка сточных вод
Состав и свойства сточных вод и осадков
В канализационную сеть поступают загрязнения минерального, органического и бактериального происхождения. К минеральным загрязнениям относятся: песок, глинистые частицы, частицы руды, шлака, растворенные в воде соли, кислоты, щелочи и другие вещества.
Органические загрязнения бывают растительного и животного происхождения. К растительным относятся остатки растений, плодов, овощей и злаков, бумага, растительные масла, гуминовые вещества и др. Основной химический элемент, входящий в состав этих загрязнений, — углерод. К загрязнениям животного происхождения относятся физиологические выделения людей и животных, остатки тканей животных, органические кислоты и др. Основной химический элемент этих загрязнений — азот. В бытовых водах содержится примерно 60 % загрязнений органического происхождения и 40% минерального. В производственных сточных водах это соотношение может быть иным и изменяется в зависимости от вида обрабатываемого сырья и технологического процесса производства.
К бактериальным загрязнениям относятся живые микроорганизмы — дрожжевые и плесневые грибки и различные бактерии. В бытовых сточных водах содержатся также болезнетворные бактерии (патогенные) — возбудители заболеваний брюшного тифа, паратифа, дизентерии, сибирской язвы и др., а также яйца гельминтов (глистов), попадающие в сточные воды с выделениями людей и животных. Возбудители заболеваний содержатся и в некоторых производственных сточных водах, например, в сточных водах кожевенных заводов, фабрик нервичной обработки шерсти и др.
Загрязнения в сточных водах по своему физическому состоянию могут быть в нерастворенном, коллоидном и растворенном виде. Нерастворенные вещества находятся в сточных водах в виде грубой суспензии с размером частиц более 100 мк и в виде тонкой суспензии (эмульсии) с размером частиц 100—0,1 мк. Исследованиями установлено, что в бытовых сточных водах количество нера-створенных взвешенных веществ более или менее постоянно и равно 65 г/сут на одного человека, пользующегося канализацией.
Состав и количество производственных сточных вод различны. Даже предприятия одного типа, например кожевенные заводы, в зависимости от характера технологического процесса могут сбрасывать сточные воды различного состава и в разных количествах. Некоторые производственные сточные воды содержат загрязнений не больше, чем бытовые, а другие значительно больше. Так, вода от рудообогатительных фабрик содержит до 25 000 мг/л взвешенных частиц, от шерстомоек — до 20 000 мг/л.
Производственные сточные воды делятся на малоза-грязненные и загрязненные. Малозагрязненные чаще всего те, которые использовались для охлаждения; они почти не загрязняются, а только нагреваются. Загрязненные производственные воды условно делятся на группы, содержащие определенные загрязнения:
а) преимущественно минеральные;
б) преимущественно органические;
в) органические и минеральные.
Производственные сточные воды в зависимости от концентрации загрязнений могут быть высококонцентрированными и слабоконцентрированными.
Атмосферные воды могут быть сильно загрязнены веществами, смываемыми с территории предприятия. В этом случае они должны очищаться, как и производственные сточные воды.
В современных городах сточные воды промышленных предприятий поступают в городскую бытовую канализационную сеть, поэтому в городах обычно имеются смешанные воды, т.е. городские воды, количество загрязнений в которых сильно колеблется.
Структура и консистенция осадка различных сточных вод также различны.
Осадок, выпадающий из сточных вод при их отстаивании, может быть двух видов:
а) зернистый, частицы которого имеют более или менее гладкую поверхность и выпадают на дно независимо друг от друга с постоянной скоростью. Зернистый осадок представляет собой главным образом примеси минерального происхождения: песок, угольная пыль и рудничный шлам;
б) хлопьевидный, частицы которого имеют слизистую поверхность и по мере выпадения соединяются друг с другом. Хлопьевидный осадок содержит большое количество воды. К нему относятся органические вещества животного и растительного происхождения.
По существующим нормам при отстаивании бытовых сточных вод в течение 2 ч осадок с влажностью 95% составляет 0,8 л/сут на одного человека, при пересчете на сухое вещество — 40 г.
Коллоидные вещества в воде имеют размеры частиц 0,1—0,001 мкм. Состав коллоидной фазы бытовых сточных вод обусловливают ее органические составляющие — белки, жиры и углеводы, а также продукты их физиологической переработки.
Для бытовых сточных вод количество химических веществ, вносимых с загрязнениями, на одного человека остается более или менее постоянным. Так, на одного человека в сутки приходится: азота аммонийных солей — 8 г, хлоридов—9 г, фосфатов—3,3 г. Концентрация этих веществ, мг/л, в сточной воде изменяется в зависимости от степени разбавления загрязнений водой: чем выше норма водоотведения, тем ниже концентрация.
Количество ингредиентов, поступающих с загрязнениями в производственные сточные воды, сильно колеблется и зависит не только от содержания их в обрабатываемом продукте, но и от технологического процесса производства, режима поступления вод в производственную сеть и других причин. Следовательно, для данного вида производства можно установить лишь примерное количество загрязнений, содержащихся в сбрасываемых производственных сточных водах. При проектировании производственной канализации необходимо иметь данные анализа производственных сточных вод, и только в том случае, если такие данные получить нельзя, можно пользоваться данными по аналогичным производствам.
В связи с широким применением в различных отраслях радиоактивных веществ появились сточные воды, которые содержат радиоактивные примеси. Большая или меньшая степень опасности этих вод зависит от природы находящихся в них радиоактивных элементов и их концентрации, которая определяется анализом воды и выражается в единицах радиоактивности.
Часть 2
Поступающие в канализационную сеть загрязнения могут быть минерального, органического и бактериального происхождения.
К минеральным загрязнениям относятся песок, глинистые частицы, частицы руды, шлака, растворенные в воде соли, кислоты и щелочи и другие вещества.
Органические загрязнения бывают растительного и животного происхождения. К растительным относятся: остатки растений, плодов, овощей и злаков, бумага, растительные масла, гуминовые вещества и пр. Основным химическим элементом, входящим в состав этих загрязнений, является углерод. К загрязнениям животного происхождения относятся: физиологические выделения людей и животных, остатки мускульных и жировых тканей животных, органические кислоты и пр. Основным химическим элементом здесь является азот. В хозяйственно-фекальных водах содержится примерно 60% загрязнений органического происхождения и 40% — минерального. В производственных сточных водах эти соотношения могут быть иными и изменяться в зависимости от рода обрабатываемого сырья и технологического процесса производства.
К бактериальным загрязнениям относятся живые микроорганизмы-дрожжевые и плесневые грибы, мелкие водоросли и различные бактерии. В хозяйственно-фекальных сточных водах содержатся также болезнетворные бактерии (патогенные) — возбудители заболеваний брюшного тифа, паратифа, дизентерии, сибирской язвы и др., а также яйца гельминтов (глист), поступающих в сточные воды с выделениями людей и животных. Возбудители заболеваний содержатся и в некоторых производственных сточных водах.
Находящиеся в сточных водах загрязнения по своему физическому состоянию могут находиться в нерастворенном, коллоидальном и растворенном виде.
Нерастворенные вещества находятся в сточных водах в виде грубой суспензии с размером частиц более 100 р ив виде тонкой суспензии (эмульсии) с размером частиц от 100 до 0,1 [1. Исследования показывают, что в хозяйственно-фекальных сточных водах количество нерастворенных веществ, способных осаждаться при отстаивании, остается более или менее постоянным и равно 35-50 г. в сутки на 1 человека, пользующегося канализацией.
Приведенные данные характеризуют собой только среднее количество загрязнений, поступающих с хозяйственно-фекальными сточными водами на очистную станцию.
В некоторых производственных сточных водах загрязнений содержится не больше, чем в хозяйственно-фекальных, но имеются производственные сточные воды, в которых содержание загрязнений значительно выше. Так, например, вода от рудообога-тительных фабрик содержит до 25 000 мг/л взвешенных частиц, от так называемых шерстомоек — до 20 000 мг/л.
Следует иметь в виду, что хозяйственно-фекальных вод в чистом виде в современных городах нет. В городах имеется промышленность, сточные воды от которой поступают в городскую хозяйственно-фекальную канализационную сеть. Вследствие этого получаются смешанные воды, так называемые городские воды, количество загрязнений в которых сильно колеблется.
Как указывалось, находящиеся в нерастворенном состоянии шестка в сточных водах с течением времени под влиянием — Тяжести выпадают. Особенно большое количество осадка выпадает в специально устроенных для этих целей очистных сооружениях.
Структура и консистенция осадка из различных сточных вод также различны.
Выпадающий из сточных вод при их отстаивании осадок может быть двух видов: 1) зернистый, частицы которого имеют более или менее гладкую поверхность и выпадают на дно независимо друг от друга с постоянной скоростью; 2) хлопьевидный, частицы которого имеют слизистую поверхность и по мере движения воды соединяются друг с другом; эти частицы выпадают с нарастающей скоростью.
К зернистому осадку относятся примеси главным образом минерального происхождения: песок, угольная пыль и рудничный шлам.
Хлопьевидный осадок содержит большое количество воды. К нему относятся такие вещества, как гидроокись железа и алюминия, органические вещества животного и растительного происхождения.
Удельный вес зернистого осадка значительно больше удельного веса воды; поэтому при отстаивании он быстро выпадает из воды. Удельный вес хлопьевидного осадка почти не отличается от удельного веса воды, вследствие чего для его выпадения при отстаивании требуется продолжительное время: большая часть осадка выпадает за 1,5-2 часа.
По существующим нормам принимается, что количество осадка, выпадающего при отстаивании в течение 2 час. из ховяйственно-фекальных сточных вод, составляет 0,7 л на 1 человека в сутки при влажности осадка 94%; при пересчете на сухое вещество это количество равно 40 г.
Из городских сточных вод выпадает осадок, имеющий как зернистую, так и хлопьевидную структуру.
Коллоидальное вещество, находящееся в виде коллоидального раствора, имеет размеры частиц в пределах от 1 До 0,001 На состав коллоидальной фазы бытовых сточных вод влияют ее органические составляющие — белки, жиры углеводы, а также продукты их физиологической переработки, ольщое влияние оказывает также и качество водопроводной оды> содержащей в той или иной мере карбонаты, сульфаты и
В сточной воде, кроме азота и углерода, содержатся также большие количества серы, фосфора, калия, натрия, хлора и железа. Эти химические элементы входят в состав органического или минерального вещества, находящегося в сточной воде в нерастворенном, коллоидальном или растворенном состоянии. Количество этих веществ, вносимых с загрязнениями в сточные воды, может быть различно и зависит от характера их образования.
Концентрация этих веществ в сточной воде, исчисляемая в мг/л, меняется в зависимости от степени разбавления загрязнений водой: чем выше норма водоотведения, тем меньше концентрация.
Содержание в сточной воде железа и сульфатов, зависит главным образом от наличия их в водопроводной воде. Количество указанных выше, а также других ингредиентов, поступающих с загрязнениями в производственные сточные воды, сильно колеблется и зависит не только от содержания их в разбавляемой водопроводной воде и обрабатываемого продукта, но и от технологического процесса производства, режима поступления вод в производственную сеть и других причин. Вследствие этого для определенного вида производства можно дать лишь примерное количество загрязнений, содержащихся в сбрасываемые производственных сточных водах. При проектировании производственной канализации необходимо иметь поэтому данные анализа производственных сточных вод, и только в том случае, если такие данные получить нельзя, можно пользоваться данными по аналогичным производствам.
Очистка сточных вод — Состав и свойства сточных вод и осадков
gardenweb.ru
Состав и свойства осадков сточных вод
Навигация:
Главная → Все категории → Очистка сточных вод
В процессах механической, биологической и физико-химической очистки сточных вод на очистных сооружениях образуются различного вида осадки, содержащие органические и минеральные компоненты.
В зависимости от условий формирования и особенностей отделения различают осадки первичные и вторичные.
К первичным осадкам относятся грубодисперсные примеси, которые находятся в твердой фазе и выделены из воды такими методами механической очистки, как процеживание, седиментация, фильтрация, флотация, осаждение в центробежном поле. Ко вторичным осадкам относятся примеси, первоначально находящиеся в воде в виде коллоидов, молекул и ионов, но в процессах биологической или физико-химической очистки воды или обработки первичных осадков образуют твердую фазу. Общая классификация осадков приведена в табл. 15.1.
Составы осадков по размеру частиц отличаются большой неоднородностью. Их размеры колеблются от 10 мм и более до частиц коллоидной и молекулярной дисперсности.
Классификация осадков сточных вод
Осадки первичные. Осадки грубые (отбросы) задерживаются решетками. В состав отбросов входят крупные взвешенные и плавающие вещества, преимущественно органического происхождения. По данным эксплуатации очистных станций средний состав этих отбросов в% включает бумагу – 65, тряпье – 25, древесину, пластики – 4, другие отбросы – 6.
Количество отбросов, задерживаемых решетками с прозорами 16-20 мм, на одного человека в год составляет в среднем 8 л при влажности 80% и объемной массе 750 кг/м3.
Задержанные отбросы часто подвергаются дроблению с последующим выпуском их в канал перед решеткой. Переработка этих отбросов может осуществляться в метантенках, на пиролизных установках вместе с другими осадками или направляться на компоститрование для получения удобрения вместе с мусором.
Осадки тяжелые задерживаются песколовками. В их состав обычно входят песок, обломки отдельных минералов, кирпич, уголь, битое стекло и т. п. При проектировании количество задерживаемых тяжелых примесей принимают 0,02 л на одного человека в сутки или 7,2 л в год, при влажности 60%» и объемной массе 1,5 т/м3.
Осадки плавающие, задерживаемые жироловками или всплывающие в отстойниках. Количество этих примесей в бытовых стоках на одного человека в год составляет 2 л при влажности 60%> и объемной массе 0,6 т/м3.
Осадки сырые задерживаются первичными отстойниками. В бытовых сточных водах эти осадки представляют собой студенистую, вязкую суспензию с кисловатым запахом. Органические вещества в них составляют 75-80%) и быстро загнивают, издавая неприятный запах. Влажность осадка при самотечном удалении после 2-часового отстаивания принимается 95%), а при удалении из отстойника плунжерными насосами – 93-94%>. Механический состав осадков из первичных отстойников отличается большой неоднородностью. Величина отдельных частиц колеблется от 10 мм и более до частиц коллоидной и молекулярной дисперсности.
Осадки вторичные. Активный ил, задерживаемый вторичными отстойниками после аэротенков, представляет биоценоз микроорганизмов и простейших, обладает свойством флокуляции. Структура активного ила представляет хлопьевидную массу бурого цвета. В свежем виде активный ил почти не имеет запаха или пахнет землей, но, загнивая, издает специфический гнилостный запах.
По механическому составу активный ил относится к тонким суспензиям, состоящим на 98% по массе из частиц размерами меньше 1 мм. Активный ил аэротенков отличается высокой влажностью 99,2-99,7%.
Шламы, задерживаемые отстойниками или другими сооружениями после физико-химической очистки, выделяются в результате локальной очистки или доочистки промышленных сточных вод с применением реа-гентной обработки, фильтрования, электролиза, адсорбции, ионного обмена, обратного осмоса, экстракции и других методов.
Осадки сброженные в анаэробных условиях. Структура осадка сброженного в метантенках, двухъярусных отстойниках и других сооружениях анаэробного сбраживания мелкая и однородная, цвет – почти черный или темно-серый. Осадки отличаются высокой текучестью, выделяют запах сургуча или асфальта. В метантенках распад осадков сопровождается выделением большого количества газа — метана, весьма ценного для использования.
Осадки из аэробных стабилизаторов. Степень распада органического вещества при аэробной стабилизации значительно меньше, чем при анаэробных процессах, но оставшаяся часть достаточно стабильна. После аэробной стабилизации осадки уплотняются в отстойниках за 5-15 ч до влажности 96-98%о. При стабилизации бактерии коли гибнут на 95%, но яйца гельминтов не исчезают, поэтому осадки после аэробной стабилизации нуждаются в обеззараживании.
Бактериальная заселенность осадков. В осадках, как и в сточной воде, можно найти многие формы бактерий. Бактериальная заселенность осадков на порядок выше, чем сточных вод. Осадки бытовых стоков содержат большое количество яиц гельминтов. При термофильном сбраживании яйца глистов полностью погибают. То же наблюдается при термогравитационном или термофлотационном уплотнении осадков.
Химический состав. Знание химического состава осадков необходимо для определения наиболее рациональных путей их использования и обработки. В табл. 15.2 дан общий химический состав осадков городских сточных вод, а в табл. 15.3 – химический состав их минеральной части.
Обработка осадков, выделяемых в процессах очистки сточных вод, проводится с целью получения конечного продукта, наносящего минимальный ущерб окружающей среде или пригодного для утилизации в производстве. Эта цель достигается осуществлением трех основных процессов в различных технологических последовательностях: обезвоживанием – обеспечивающим минимальный объем осадков; стабилизацией – придающей осадкам способность не выделять вредные продукты разложения при длительном хранении; обеззараживанием – делающим осадок безопасным по санитарно-бактериологическим показателям. Принципиальная схема процессов обработки осадков дана на рис. 15.1.
Рис. 15.1. Схема процессов обработки осадков сточных вод
Показатели осадков сточных вод. Осадки сточных вод это суспензии, в которых дисперсной фазой являются твердые частицы органического и минерального происхождения, а дисперсионной средой – вода с растворенными в ней веществами.
Свойства суспензии во многом зависят от содержания в ней воды. Общее влагосодержание в осадках принято определять понятием “влажность”.
Формы связи влаги. Величина влажности не позволяет оценить в достаточной мере возможность, условия и степень удаления влаги из осадка. Это обусловлено сложностью его структуры и особенностями распределения в ней воды. Однако только направленным воздействием на структуру осадка можно обеспечить эффективность процессов его обезвоживания.
Наиболее полная классификация форм связи влаги с твердыми частицами предложена акад. П.А. Ребиндером. В основе классификации лежит энергия связи, которую необходимо затратить для выделения воды из состава структуры.
В структуре осадка влага может находиться в форме свободной воды, в физико-механической связи с твердыми частицами, а также в физико-химической и химической формах связи.
Свободная влага имеет наименьшую энергию связи со структурой осадка и легко может быть из него удалена. Физико-механически связанная влага это капиллярная вода, вода смачивания и структурная влага. Физико-химической связью удерживается адсорбционная и осмотическая влага, а химически связанная вода, входящая в состав веществ, не выделяется даже при термической сушке осадков.
Механическими методами обезвоживания осадков, а также естественной сушкой их на иловых площадках удаляется большая часть свободной воды. Физико-механическая связь нарушается вследствие выпаривания или удаления влаги под давлением в аппаратах, которые развивают давление, большее капиллярного, и разрушают структурные связи. Сила капиллярной связи зависит в основном от радиуса капилляров: для капилляров с радиусом К)-8, Ю-6 и Ю‘5 м эта сила равна соответственно 15; 0,15 и 0,015 МПа.
Вакуум, при котором обезвоживаются на вакуум-фильтрах осадки сточных вод, составляет в среднем 0,053-0,066 МПа (400-500 мм рт. ст.). При данном вакууме теоретическим пределом удаления влаги вакуум-фильтрацией будет удаление влаги макрокапилляров с радиусом более 5-10“6 м. Однако практически всю эту воду вакуум-фильтрацией удалять нецелесообразно, так как скорость водоотдачи капиллярной влаги относительно мала.
Центрифугированием или фильтр-прессованием, при которых возможно нарушение более прочных видов связи, можно добиться удаления части связанной влаги. Это подтверждается опытами по обезвоживанию осадков городских сточных вод на фильтр-прессах и центрифугах, где отфильтрованный осадок имеет более низкую влажность по сравнению с его влажностью после вакуум-фильтрации.
Для изучения форм связи влаги с частицами твердой фазы наибольшее распространение получил метод изотермической сушки, предложенный М.Ф. Казанским. Этот метод основан на изучении кинетики сушки образца осадка при температуре 105° С и постоянном контроле влажности. В результате измерений получают зависимости, имеющие характерный вид (рис. 15.2).
Рис. 15.2. Зависимости интенсивности сушки осадков от их влажности:
1 – сырой осадок из первичных отстойников; 2 – сброженная смесь сырого осадка и активного ила; 3 – уплотненный активный ил
Типичная кривая состоит из четырех участков. На участке (а-б) происходит прогревание осадка, интенсивность сушки быстро возрастает, однако испаряется лишь небольшое количество свободной воды. На участке (б-в) интенсивность сушки остается постоянной, удаляется основная масса свободной воды и в несколько раз уменьшаются объем и масса осадка. На участке (в-г), характеризующем удаление физико-механически связанной влаги, наблюдается прямолинейная зависимость снижения интенсивности сушки осадка от его влажности. Это снижение происходит вследствие расходования части энергии на преодоление сил связи воды с твердыми частицами. На участке (г-д) снижение интенсивности от влажности осадка приобретает криволинейный характер, что обусловливается возрастающей затратой энергии на преодоление сил связи воды с твердыми частицами.
Наибольшее практическое значение имеет интервал (б-г), на протяжении которого выделяется основная масса воды.
Активный ил, в отличие от осадков других типов, изменяет свои свойства при уплотнении. Он обладает высокой структурообразующей способностью, вследствие чего уплотнение приводит к иммобилизации свободной воды, то есть с увеличением концентрации активного ила часть свободной воды переходит в коллоидно-связанную. На рис. 15.2 видно, что в уплотненном иле и сброженном осадке содержится больше трудноуда-ляемой воды, чем в сыром осадке.
В общем случае положение критических точек влажности позволяет оценить влияние на водоотдачу осадков различных методов обработки, а также выбирать наиболее эффективные методы подготовки осадков к механическому обезвоживанию.
При удалении из осадков свободной воды зависимость объема осадка W от его концентрации С может быть определена по формуле:
где г- период фильтрования, с; W – объем фильтрата, полученный за период т, м3; /л – динамическая вязкость, Па с; С – масса твердой фазы кека, отлагающегося на фильтре при получении единицы объема фильтрата, кг/м3; F – площадь фильтра, м2; р – разность давления, Па; г – удельное сопротивление фильтрации, м/кг.
Величина удельного сопротивления фильтрации характеризует способность осадка к влагоотдаче при обезвоживании методами фильтрования под действием вакуума или давления. Уменьшение величины этого показателя соответствует улучшению влагоотдачи.
Для многих видов органических осадков существует “критическое давление”, выше которого поры кека сужаются настолько, что фильтрация становится невозможной. На рис. 15.3 приведены схемы структур различных типов осадков.
Рис. 15.3. Схемы структур различных типов осадков:
а – легко фильтрующийся осадок; б – осадок с высоким удельным сопротивлением; в – сжимаемый осадок
Увеличение эффективности обезвоживания осадка центрифугированием достигается при величине индекса менее 6-8.
Похожие статьи:
Депонирование осадков сточных вод
Навигация:
Главная → Все категории → Очистка сточных вод
Статьи по теме:
Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум
stroy-spravka.ru