Материал: Обработка осадков, выделенных при очистке природных и сточных вод. Куралесин А.В., Бахметьев А.В

В состав помещений входят: химическая лаборатория, бактериологическая лаборатория, весовая, моечная, буфет, кладовая, конторские (комнаты дежурного персонала, административные) и бытовые помещения – гардеробные, душевые, умывальные, туалетные, стирки и сушки одежды. Основное оборудование: лабораторное, вытяжные шкафы, центробежные вентиляторы, а также оборудование для буфета (кипятильник, электроплита, умывальник).

12. Обработка, обезвоживание и утилизация осадков водопроводных станций

12.1. Виды и качество стоков станций очистки природных вод

Технологические схемы очистки природных вод включают осветление, обезжелезивание и реагентное умягчение. Сбросы станций очистки природных вод представляют собой сложные органоминеральные системы, различные по своему составу и свойствам. Эти системы образованы продуктами гидролиза коагулянта и основных загрязнений природных вод.

Технологические сбросы водопроводных очистных сооружений (ВОС) представляют собой осадки от продувки горизонтальных и вертикальных отстойников и осветлителей со взвешенным слоем осадка в двухступенчатых схемах очистки; осадки отстойников промывных вод фильтров и контактных осветлителей в одноступенчатых схемах очистки; осадки станций безреагентного обезжелезивания и сбросы из сооружений реагентного хозяйства.

Качество сбросов ВОС зависит от качества природных вод, подаваемых на очистку, применяемых реагентов и технологии водоподготовки.

Анализ данных эксплуатации ВОС показал, что сбросы от сооружений очистки воды с применением коагулянтов характеризуются следующими усреднёнными показателями: содержание взвешенных веществ - 800–8000 мг/л; БПК – (30÷80) мг/л; ХПК5 – (50÷1500) мг/л; гидравлическая крупность - более 0,35 мм/с. Для промывных вод скорых фильтров и контактных осветлителей содержание взвешенных веществ составляет (400÷2000) мг/л, БПК5 – (3 ÷ 10)мг/л, ХПК – (10÷25) мг/л.

Бактериологический состав технологических стоков водопроводных станций при применении предварительного хлорирования воды обычно таков, что их дополнительное обеззараживание не требуется.

12.2. Способы обработки технологических сбросов водопроводных станций

В практике водоподготовки известны случаи сброса промывных вод и осадков в прилегающие поверхностные водоемы. При этом наблюдаются случаи ухудшения качества исходной воды и возможно нарушение работы ВОС. Учитывая большие объемы сточных вод (5 – 10 %) и осадков (1 – 3 %) от полезной производительности водопроводных станций, становится очевидным

56

Рис. 22. Технологическая схема очистки природной воды с одноступенчатой водоподготовкой

На рис. 22 приведены следующие обозначения: - движение основного потока воды по сооружениям очистки;

-подача воды на промывку фильтра или контактного осветлителя;

•- сброс промывной воды в отстойник промывных вод;

х- возврат отстоянной промывной воды в головной узел ВОС;

-- -- -- - осадок на обезвоживание;

о- опорожнение смесителя

12.3. Естественные методы обработки осадков

Образующиеся на водопроводных станциях концентрированные сильно влажные осадки из отстойников и осветлителей со взвешенным осадком, из промывных вод фильтров и контактных осветлителей и осадков из растворных баков с реагентами должны подвергаться различным видам их обработки. При этом необходимо учитывать высокое содержание в них оксида алюминия и значительного количества высокомолекулярных органических веществ от использования флокулянтов. Одним из методов обработки этих осадков в отечественной практике является их естественная сушка в прудах–накопителях. Расчетный период подачи осадка в накопитель следует принимать не менее пяти лет. В качестве прудов–накопителей используют естественные овраги, отработавшие карьеры или обвалованные грунтом спланированные площадки на естественном основании глубиной не менее 2 м. Расчет накопителя осуществляется по [11, прил. 9, п. 17]. Для уменьшения объема сбрасываемого осадка практикуется его гравитационное уплотнение. При этом применяются сгустители с медленным перемешиванием при среднегодовой мутности исходной воды до 300 мг/л. Объем сгустителя Wсг , м3, следует определять по формуле

58

где Кр.о. – коэффициент разбавления осадка при выпуске из сооружений подготовки воды (при гидравлическом удалении осадка Кр.о. = 1,5; при механическом

удалении Кр.о. = 1.2; при напорном смыве Кр.о. = 2 – 3.

Wос.ч. – объем осадочной части сооружения подготовки воды, м3.

Следует отметить, что пруды–накопители не дают окончательного решения для эффективного обезвоживания водопроводного осадка, так как на поверхности пруда образуется твердая корка, под которой осадок в тиксотропном состоянии находится многие годы. Особенно это относится к осадкам, образующимся при очистке маломутных, высокоцветных вод. Этот метод экологически не оправдан, хотя имеет низкие капитальные и эксплуатационные затраты при наличии вблизи водопроводных станций свободных земельных участков, и может служить как временное сооружение для удаления осадка.

Обезвоживание осадка в естественных условиях может осуществляться на специально созданных картах (площадках) замораживания и подсушки.

Площадки замораживания для обезвоживания осадка следует предусматривать в районах с периодом устойчивого мороза не менее двух месяцев в году с последующим вывозом осадка через 1 – 3 года в места складирования. Общую полезную площадь площадок замораживания Fпл.з., м2, следует определять по формуле

где Fв, Fл-о., Fз. – площади площадок, м2, определяются по зеркалу осадка при заполнении площадок на половину глубины соответственно для весеннего, лет- не–осеннего и зимнего напуска осадка.

Все значения вышеуказанных величин определяются для фактических условий по [11, прил. 9, п. 22].

В южных районах, где в период устойчивого дефицита влажности величина дефицита составляет 800 мм и более, обезвоживание осадка допускается предусматривать на площадках подсушивания путем уплотнения его под действием силы собственной массы, высушивание на открытом воздухе с последующим вывозом осадка через 1 – 3 года в места складирования. Общая полезная площадь площадок подсушивания осадка определяется по формуле

где Fз-в. и Fл – площади площадок подсушивания соответственно для зимневесеннего и летнего напуска осадка, м2.

Все расчеты для конкретных условий выполняются по [11, прил. 9, п. 22]. Использование площадок для обезвоживания водопроводного осадка является наиболее распространенным методом в районах с достаточным количеством свободных земельных площадей. Обезвоживание осадка на площадках

59

замораживания и подсушки осуществляется путем испарения влаги и ее фильтрации. Опыт обезвоживания осадков на площадках показал низкую эффективность их работы из–за зависимости от состава водопроводного осадка, погодных факторов и изменения режима грунтовых вод на прилегающих территориях. Площадки замораживания и подсушки осадка занимают значительные земельные участки, как правило, в непосредственной близости к городским территориям, на которых они выдерживаются длительное время (2 – 4года). При этом органическая часть осадков загнивает, в результате чего образуются неприятные запахи, на площадках развивается растительность и размножаются многочисленные виды насекомых.

Во всех случаях указанные методы обработки осадков приводят к загрязнению подземных и поверхностных вод.

Таким образом, очевидна необходимость перехода к более современным методам обезвоживания водопроводных осадков – их кондиционированию (разрушению коллоидных связей) с последующим механическим обезвоживанием.

12.4.Искусственные методы обработки осадков

Кискусственным методам обработки и утилизации водопроводных осадков относятся механическое обезвоживание на вакуум–фильтрах, фильтр– прессах и центрифугах, кислотная обработка, термообработка (замораживание), сброс в городскую канализацию и совместная обработка с осадками канализационных станций. Водопроводные осадки в сравнении с осадками сточных вод значительно труднее поддаются обезвоживанию. При этом требуется большое количество реагентов и снижается производительность аппаратов по механическому обезвоживанию. Водоотдающие свойства водопроводных осадков в сильной степени зависят от качества воды в природных источниках.

Вакуум–фильтрование применяют для обработки водопроводных осадков станций известкового умягчения воды, имеющих специфические свойства осадков и дающих значительный эффект обезвоживания осадков вакуум– фильтрованием.

Обезвоживание вакуум–фильтрованием осадков, содержащих оксид алюминия даже после обработки их кислотой с последующим уплотнением извест-

кованием позволяет получить кек с содержанием твердых веществ до 40 %. Основными задачами при проектировании вакуум–фильтров являются расчет требуемой поверхности фильтрования, подбор по каталогам стандартного фильтра и определение числа вакуум–фильтров, обеспечивающих заданную производительность.

Требуемую общую поверхность фильтрования находят по выражению