Четвертый. 
ЗАЩИТА ЛИТОСФЕРЫ ОТ ОТХОДОВ

ОБРАБОТКА СТОКОВ И ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

Защита литосферы включает не только захоронение отходов пу­тем их размещения на полигонах и свалках, но и переработку жидких и твердых отходов с использованием различных методов.

Классификация методов обработки осадков

Прежде чем направить осадки сточных вод на ликвидацию или утилизацию, их подвергают предварительной обработке для получе­ния шлама, свойства которого обеспечивают возможность его утили­зации или ликвидации с наименьшими затратами энергии и загряз­нениями окружающей среды. Технологический цикл обработки осадков сточных вод представлен на рис. 16.1.

Уплотнение осадков сточных вод — первичная стадия их обработ­ки. Распространены гравитационный и флотационный методы уп­лотнения, осуществляющиеся в отстойниках-уплотнителях в уста­новках напорной флотации. Применяется также центробежное уп­лотнение осадков в циклонах и центрифугах. Перспективно вибраци­онное уплотнение путем фильтрования осадков сточных вод через фильтрующие перегородки или с помощью погруженных в осадок вибраторов.

Обезвоживание осадков сточных вод предназначено для получе­ния шлама с объемной концентрацией полидисперсной твердой фазы до 80%. До недавнего времени обезвоживание осуществлялось в основном сушкой осадков на иловых площадках. Однако низкая эффективность такого процесса, дефицит земельных участков в про­мышленных районах и загрязнение воздушной среды обусловили разработку и применение более эффективных методов обезвожива­ния: вакуум-фильтрование на фильтр-прессах, центрифугирование и вибрационное фильтрование. Термической сушкой обезвоживают осадки, содержащие сильно токсичные вещества, которые перед ликвидацией и утилизацией необходимо обеззараживать. Широкое вне­дрение процессов термической сушки ограничивается высокой стои­мостью процесса очистки.

Рис. 16.1. Технологический цикл обработки осадков сточных вод Стабилизация осадков используется идя разрушения биологиче­ски разлагаемой части органического вещества, что предотвращает загнивание осадков при длительном хранении на открытом воздухе (сушка на иловых площадках, использование в качестве сельскохо­зяйственных удобрений и т. п.). Для стабилизации осадков промыш­ленных сточных вод применяют в основном аэробную стабилиза­цию — длительное аэрирование осадков в сооружениях типа аэротенков, в результате чего происходит распад основной части биологиче­ски разлагаемых веществ, подверженных гниению.

Кондиционирование осадков проводят для разрушения коллоид­ной структуры осадка органического происхождения и увеличения их водоотдачи при обезвоживании. В промышленности применяют в основном реагентный метод кондиционирования при помощи хлор­ного железа и извести.

Термическому кондиционированию перед обезвоживанием под­вергают органические осадки городских и промышленных сточных вод, прошедших биологическую очистку. К методу термического кондиционирования относятся тепловая обработка, жидкофазное окисление, замораживание и оттаивание (последнее в основном для кондиционирования осадков водопроводных станций).

Тепловая обработка осадков — один из перспективных методов кондиционирования. Она применяется для кондиционирования осад­ков городских и промышленных сточных вод с зольностью 30…40%. В технологических схемах, завершающихся стадией обезвоживания, ее преимущества, помимо подготовки осадков к обезвоживанию, со­стоят в обеспечении надежной стабилизации и полной стерилизации осадков.

Сущность метода тепловой обработки состоит в нагревании осад­ков до температуры 150…200 °С и выдерживании их при этой темпе­ратуре в закрытой емкости в течение 0,5…2 ч. В результате такой обра­ботки резко изменяется структура осадка, около 40% сухого вещества переходит в раствор, а оставшаяся часть приобретает водоотдающие свойства. Осадок после тепловой обработки быстро уплотняется до влажности 92…94%, и его объем составляет 20…30% исходного.

Жидкофазное окисление осадков получило распространение за ру­бежом в последние 50 лет. Его сущность заключается в окислении ор­ганической части осадка кислородом воздуха при высоких температу­ре и давлении. Эффективность процесса оценивается глубиной окис­ления органической части осадка (снижением ХПК осадка). Эта ве­личина зависит в основном от температуры обработки. Для окисления на 50% необходима температура около 200 °C, на 70% и более — 250…800°С.

Окисление осадка сопровождается выделением теплоты. При влажности осадка около 96% выделенной теплоты достаточно для самоподдержания температурного режима, основная энергия затрачи­вается на подачу сжатого воздуха.

Ликвидация осадков сточных вод применяется в тех случаях, когда утилизация оказывается невозможной или экономически нерента­бельной. Выбор метода ликвидации осадков определяется их соста­вом. Сжигание — один из наиболее распространенных методов лик­видации осадков сточных вод. Предварительно обезвоженные осадки органического происхождения имеют теплотворную способность 16 800…21 000 кДж/кг, что позволяет поддерживать процесс горения без использования дополнительных источников теплоты.

Перед сжиганием проводят предварительную обработку шлама сточных вод, включающую удаление песка, добавление присадок, сгущение, установление требуемого состава и удаление воды. Благо­даря этим операциям повышается теплота сгорания шлама из-за уве­личения содержания летучих соединений. Сгущение шлама предна­значено для уменьшения его объема. Цель обработки шлама — уменьшение количества поверхностной и связанной воды путем тепловой обработки, химической обработки. В результате содержание влаги в шламе сокращается на 75%, при этом минимизируется по­требность в топливе для сжигания.