Способ обработки органических оcадков сточных вод

1 Изобретение относится к обработке осадков сточных вод и может применяться как органоминеральное удобрение для обогащения обедненных почв и рекультивации земель. Целью изобретения является создание способа обработки осадков сточных вод, обладающего наряду с экономичностью, способностью уничтожать патогенную микрофлору, обеспечивающего перевод биогенных веществ из иловой воды в твердую фазу смеси, создание гумусной массы и доведение солей тяжелых металлов до безопасного природного состояния без применения дополнительных реагентов. Известны способы обработки органических осадков сточных вод путем анаэробного сбраживания в метантенках [см. Безенов В.В.,Гюнтер Л.И. Перспективы применения ступенчатого сбраживания канализационных осадков.//Городская канализация. (сб. научн. тр. ОНТИ АКХ им. Памфилова К.Д. 1961 - впп VI с 116-113)]. Данные способы не экономичны, так как требуют больших капитальных затрат на оборудование, процессы обработки длительны во времени, взрывоопасны. Известен способ обработки органических осадков сточных вод, включающий смешивание сырого осадка с избыточным активным илом,аэробную стабилизацию, отстаивание, уплотнение и выгрузку обработанного осадка, его обезвоживание на иловых площадках (см. ВДНХ СССР Научный Совет АН УЗССР Региональные проблемы рационального использования природных ресурсов и охраны биосферы Ташкентский трест Водоканал. Разработка и внедрение в крупном промышленном масштабе нового высокоэффективного способа обработки осадков сточных вод на Саларской станции аэрации г.Ташкента Ташкент Фан УЗССР). Данный способ значительно сокращает время обработки органических осадков сточных вод, позволяя уменьшить объем используемого оборудования, а также обработанный по данному способу осадок обладает хорошими водоотдающими свойствами, что уменьшает время его обезвоживания на иловых площадках. К недостаткам способа следует отнести необходимость дегельминтизации обработанного осадка для соответствия его санитарным нормам и необходимости удаления солей тяжелых металлов. Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, включающий смешивание сырого осадка с избыточным активным илом,кавитационную обработку при числе кавитации 0,01-0,05, аэробную стабилизацию, отстаивание,уплотнение и выгрузку обработанного осадка,его обезвоживание на иловых площадках (см. а.с. СССР 1798332 СO2 11/02 Способ обработки органических осадков сточных вод,опубл. 28.02.93 г.). Способ позволяет значительно сократить время обработки осадка до 2-3 суток, обеспечивает его полную дегельминтизацию. К недостаткам способа относится невоз 003870 2 можность снижения концентрации солей тяжелых металлов до нормативных требований и перевода биогенных веществ (азота и фосфора) из иловой воды в твердую фазу осадка, что не дает возможности использовать обработанный осадок для рекультивации земель и в качестве ценных органоминеральных удобрений, а также необходимость аэрации обработанного осадка перед обезвоживанием, что вызывает удорожание способа в энергетических и капитальных затратах. Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение экономичности процесса обработки органических осадков сточных вод из-за сокращения времени обработки и энергоемкости, простоты применяемого оборудования, возможность использования полученного продукта в качестве органоминерального удобрения из-за перевода биогенных веществ из иловой воды в твердую фазу обработанной смеси и доведение солей тяжелых металлов, до безопасного природного состояния без применения дополнительных реагентов. Указанный технический результат достигается тем, что в указанном способе обработки органических осадков сточных вод, включающем смешивание сырого осадка с избыточным активным илом, кавитационную обработку при числе кавитации 0,01-0,05, аэробную стабилизацию, отстаивание, уплотнение и выгрузку обработанного осадка, его обезвоживание, имеются отличия, а именно смешивание сырого органического осадка и избыточного активного ила ведут в соотношении от 1:1 до 1:3, кавитационную обработку проводят в течение 9-12 ч совместно с процессом аэробной стабилизации с эжекционной аэрацией и числом циркуляционных циклов 3-10, аэробную стабилизацию ведут с добавлением надиловой воды в обрабатываемую смесь в количестве 1/3 объема обрабатываемой смеси, обезвоживание производится без предварительной эжекционной аэрации. Смешивание сырого осадка с избыточным активным илом в соотношении от 1:1 до 1:3 позволяет иметь в смеси достаточное количество рабочих аэробов. Проведение многократной кавитационной обработки с числом циклов 3-10 совместно с аэробной стабилизацией с эжекционной аэрацией позволяет поддерживать высокую окислительную способность микрофлоры, что сокращает время обработки, необходимые энергозатраты и капитальные вложения. Одновременно проведение аэробной стабилизации в течении 9-12 ч позволяет стабилизировать смесь и уменьшить ее количество по массе примерно на 30%, а также данного времени достаточно, чтобы биогенные вещества перешли из надиловой воды в твердую фазу обрабатываемой смеси и доведение солей тяжелых металлов до безопасного природного состояния. 3 Надиловая вода в данном процессе используется в качестве закваски, содержащей адаптированные микроорганизмы, получившие мягкий мутационный заряд при кавитационной обработке, в результате чего они обладают высокой удельной скоростью потребления органических загрязений эндогенной массы и воздействуют на растворенные биогенные вещества, связывая в комплексные соединения с тяжелыми металлами и осаждют их в твердую фазу смеси по механизму, близкому к симультанному осаждению, без применения дополнительных реагентов. При прохождении цикла аэробной и кавитационной обработки микроорганизмы в твердой фазе смеси получают мягкий мутационный заряд, что ведет к активизации их жизнедеятельности и бактерии начинают использовать комплексные соединения тяжелых металлов для построения собственного клеточного вещества,тем самым переводят катионы тяжелых металлов в безопасное природное состояние. Предлагаемый способ экономичен, так как время аэробной и кавитационной обработки смеси составляет 9-12 ч, затраты на оборудование низки, так как эжекционная аэрация смеси происходит при циркуляции. Кроме того, она исключается в резервуаре стабилизатора, и в процессе обезвоживания не требуется значительных площадей для обезвоживания - иловые площадки, так как удельное сопротивление фильтрации обработанной смеси снижается (r х 1010 см/г): с 2500 до 50 см/г. Способ не требует дополнительного применения реагентов для удаления излишних биогенных веществ (азота, калия,фосфора). Способ осуществляется следующим образом: Сырой органический осадок и избыточный ил перекачивают из накопителей сооружений,смешивая их в соотношении от 1:1 до 1:3 в резервуар стабилизатора. Для стабилизации смеси применяют следующие виды бактерий: Siderobacteriales, Chlamydobacteriales, Crenothricaceae,Siderocapsaceae, Gallionellaceae, Protobacteriaceae, Metallogenium, Hypomicrobiales, Pseudomonas, Bacterium, Bacillus, Corynebacterium,Arthrobacter, Mycobacterium, Micrococcus, Sarcina, Actinomyces, Nocardia, Th. ferrooxidans и другие. В процессе закачки сырого органического осадка и избыточного активного ила их подвергают кавитационной обработке с числом кавитации 0,01-0,05, одновременно проводя эжекционную аэрацию атмосферным воздухом при циркуляции. При использовании кавитационного режима низкой интенсивности с числом кавитации 0,01-0,05, центры кавитации образуются на крупных микроорганизмах, яйцах гельминтов и самих паразитах, которые в силу своих размеров являются ядрами кавитации, что приводит к разрыву их оболочек и уничтожению. 4 Для жизнедеятельности рабочих аэробов данный режим не опасен, так как размеры их на порядок меньше и данный кавитационный режим ведет к стимуляции их роста и увеличению способности окислять органические вещества,использовать комплексные соединения тяжелых металлов для построения собственного клеточного вещества и доведения этих соединений до безопасного природного состояния. После закачки смеси в резервуар проводят кавитационную обработку в течение 9-12 ч совместно с процессом аэробной стабилизации с эжекционной аэрацией и числом циркуляционных циклов 3-10, при этом микроорганизмы получают мягкий мутационный заряд, позволяющий поддерживать их высокую окислительную способность, связывать биогенные вещества и переводить тяжелые металлы в безопасное природное состояние в твердой фазе смеси. В процессе обработки РН осадка увеличивается с 6,5 до 8,5. Нижнюю треть объема обработанной смеси выгружают для обезвоживания. Следующая фракция обработанного осадка с содержанием взвешенных веществ до 100 мг/л остается в емкости аэробного стабилизатора,обеспечивая оптимальную температуру загружаемой смеси, и создает необходимые условия для жизнедеятельности рабочих аэробов. Надиловую воду, составляющую 1/3 объема обработанной смеси после полного завершения обработки осадка оставляют в резервуаре в качестве закваски, содержащей адаптированные микроорганизмы, получившие при кавитационной обработке мягкий мутационный заряд и способность с высокой удельной скоростью потреблять органические загрязнения эндогенной массы, а также воздействовать на растворенные биогенные вещества, связывая в комплексные соединения с тяжелыми металлами и осаждая их в твердую фазу смеси по механизму,близкому к симультанному осаждению, без применения дополнительных реагентов. Пример 1. Очищаемая сточная вода поступает на очистные сооружения со следующими показателями: ХПК - 380 мг/л БПКполн. - 290 мг/л Взвешенные вещества - 250 мг/л Превышение содержания солей тяжелых металлов над допустимой нормой в 2 раза, аммонийный азот, нитритный азот, нитратный азот, фосфориты, в количестве, превышающем норму в 1,5-2 раза. Способ осуществляют следующим образом: В резервуар-стабилизатор перекачивают из накопителей сырой органический осадок в количестве 3/4 объема резервуара и избыточный активный ил в количестве 1/4 объема резервуара. Получаемое соотношение смеси избыточного активного ила к сырому осадку равно 1:1. при циркуляции. Затем обработанную смесь подвергают отстаиванию и уплотнению, после чего нижнюю треть объема обработанной смеси выгружают и помещают на оборудование для обезвоживания. Время обезвоживания зависит от вида используемого оборудования. После завершения цикла обработки стабилизированная смесь органического осадка и избыточного активного ила представляет собой ценное органоминеральное удобрение, не содержащее патогенной микрофлоры, в котором концентрация солей тяжелых металлов находится в пределах допустимых санитарными норм, а азот, фосфор и калий присутствуют в виде полезных компонентов органо-минеральных удобрений, при этом содержание гумуса составляет 12-30%. При перекачивании сырой органический осадок и избыточный активный ил подвергают кавитационной обработке, с числом кавитации 0,02 путем обеспечения скорости жидкости в сопле эжектора 18 м/с для обеспечения эжекционной аэрации атмосферным воздухом в количестве 112% от объема перекачиваемой смеси. Для стабилизации осадка применяют следующие виды бактерий: Siderobacteriales, Chlamydobacteriales, Crenothricaceae, Siderocapsaceae, Gallionellaceae, Protobacteriaceae, Metallogenium, Hypomicrobiales, Pseudomonas, Bacterium, Bacillus,Corynebacterium, Arthrobacter, Mycobacterium,Micrococcus, Sarcina, Actinomyces, Nocardia, Th.ferrooxidans и другие. После этого проводят в течение 9 ч три цикла кавитационной обработки того же режима, совмещая ее с процессом аэробной стабилизации и эжекционной аэрации Показатели загрязнений сточных вод БПКполн. -290 мг/л ХПК 380 мг/л Взвешенные вещества - 250 мг/л БПКполн. 580 мг/л ХПК 760 мг/л Взвешенные вещества - 500 мг/л БПКполн. 1100 мг/л ХПК Соотношение в Содержание солей тяжелых металлов Содержание гумуса смеси избыточ- Превышение кон- После обработки в полученных органого активного номинеральных центрации до ила и сырого удобрениях обработки осадка В пределах допустимых санитарных норм В пределах допустимых санитарных норм В пределах допустимых санитарных норм ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ обработки органических осадков сточных вод, включающий смешивание сырого осадка с избыточным активным илом, кавитационную обработку при числе кавитации 0,010,05, аэробную стабилизацию, отстаивание, уплотнение и выгрузку обработанного осадка, его обезвоживание, отличающийся тем, что смешивание сырого осадка и избыточного активного ила ведут при соотношении от 1:1 до 1:3, кави тационную обработку проводят в течение 9-12 ч совместно с процессом аэробной стабилизации с эжекционной аэрацией и числом циркуляционных циклов 3-10, аэробную стабилизацию ведут с добавлением надиловой воды в обрабатываемую смесь в количестве 1/3 от ее объема, выгрузку обработанного осадка производят из нижней уплотненной его части в количестве 1/3 объема обработанной смеси, обезвоживание производят без предварительной аэрации.