Oczyszczanie osadów ściekowych

Pozostałość gromadząca się w oczyszczalniach ścieków nazywa się osadem (lub biosolidami). Szlam ściekowy jest stałym, półprzewodnikowym lub zawiesiny, który jest wytwarzany jako produkt uboczny procesów oczyszczania ścieków. Pozostałość ta jest powszechnie klasyfikowana jako szlam pierwotny i wtórny. Pierwotna osad generowany jest z wytrącania chemicznego , sedymentacji i innych pierwotnych procesów, podczas gdy szlam wtórny jest aktywowaną biomasą odpadów wynikającą z traktowania biologicznego. Niektóre rośliny ściekowe otrzymują również septaże lub stałe zbiornika szamba z domowych systemów oczyszczania ścieków na miejscu. Dość często slajdy łączą się razem w celu dalszego leczenia i usuwania.

Oczyszczanie i usuwanie osadów ściekowych są głównymi czynnikami w projektowaniu i działaniu wszystkich oczyszczalni ścieków. Dwa podstawowe cele leczenia szlamu przed ostatecznym utylizacją są zmniejszenie jego objętości i ustabilizowanie materiałów organicznych. Stabilizowany szlam nie ma obraźliwego zapachu i może być obsługiwany bez powodowania uciążliwości lub zagrożenia dla zdrowia. Mniejsza objętość osadu zmniejsza koszty pompowania i przechowywania.

Metody leczenia

Oczyszczanie osadów ściekowych może obejmować połączenie procesów pogrubienia , trawienia i odwadniania.

Zagęszczający

Gruntowanie jest zwykle pierwszym krokiem w obróbce szlamu, ponieważ poradzenie sobie z cienkim osadem jest niepraktyczne, zawiesiną ciał stałych zawieszonych w wodzie . Gruanie jest zwykle wykonywane w zbiorniku zwanym zagęszczaczem grawitacyjnym. Zagęszczający może zmniejszyć całkowitą objętość osadu do mniej niż połowę pierwotnej objętości. Alternatywą dla pogrubienia grawitacji jest flotacja rozpuszczona na powietrze. W tej metodzie pęcherzyki powietrza przenoszą ciała stałe na powierzchnię, gdzie tworzy się warstwa zagęszczonego osadu.

Trawienie

Trawienie osadu jest procesem biologicznym, w którym stałe organiczne rozkładają się na stabilne substancje. Trawienie zmniejsza całkowitą masę ciał stałych, niszczy patogeny i ułatwia odwadnianie lub wysuszenie szlamu. Trawiona szlam jest nieszkodliwy, mając wygląd i cechy bogatej gleby doniczkowej.

Większość dużych oczyszczalni ścieków wykorzystuje dwustopniowy układ trawienia, w którym organiczne są metabolizowane przez bakterie beztlenowe (przy braku tlenu). W pierwszym etapie osad, pogrubiony do suchej substancji stałych (DS) około 5 procent, jest podgrzewany i mieszany w zamkniętym zbiorniku przez kilka dni. Bakterie tworzące kwas hydrolizują duże cząsteczki, takie jak białka i lipidy , rozbijając je na mniejsze rozpuszczalne w wodzie cząsteczki, a następnie ferują te mniejsze cząsteczki w różne kwasy tłuszczowe. Szlam następnie przepływa do drugiego zbiornika, gdzie rozpuszczona materia jest przekształcana przez inne bakterie w biogaz , mieszaninę dwutlenku węgla i metanu . Metan jest palny i jest wykorzystywany jako paliwo do podgrzewania pierwszego zbiornika trawienia, a także do wytwarzania energii elektrycznej dla zakładu.

Trawienie beztlenowe jest bardzo wrażliwe na temperaturę , kwasowość i inne czynniki. Wymaga starannego monitorowania i kontroli. W niektórych przypadkach osad jest zaszczepiony dodatkowymi enzymami hydrolitycznymi na początku pierwszego etapu trawienia w celu uzupełnienia działania bakterii. Stwierdzono, że to leczenie enzymatyczne może zniszczyć więcej niepożądanych patogenów w szlamie, a także może spowodować wytwarzanie większej liczby biogaz w drugim etapie trawienia.

Kolejnym wzmocnieniem tradycyjnego dwustopniowego procesu trawienia beztlenowego jest hydroliza termiczna lub rozbicie dużych cząsteczek przez ciepło. Odbywa się to w osobnym kroku przed trawieniem. W typowym przypadku proces rozpoczyna się od szlamu, który został odwrócony do zawartości DS wynoszącej około 15 procent. Szlam jest mieszany z pary w pulprze, a ta gorąca homogenizowana mieszanina jest podawana do reaktora, gdzie jest utrzymywana pod ciśnieniem przy około 165 ° C (około 330 ° F) przez około 30 minut. W tym momencie, po zakończeniu reakcji hydrolitycznych, część pary jest wykrwawiona (do zasilania pulperze), a szlam, wciąż pod pewnym ciśnieniem, jest nagle uwalniany do [zbiornika flash ”, gdzie sudded wpadają Ciśnienie pęka ściany komórkowe o dużej części stałej. Hydrolizowany osad jest chłodzony, rozcieńczany lekko wodą, a następnie wysyłany bezpośrednio do drugiego etapu trawienia beztlenowego.

Trawienie osadu może również odbywać się aerobowo-to znaczy w obecności tlenu. Szlam jest energicznie napowietrzany w otwartym zbiorniku przez około 20 dni. W tym procesie nie powstaje gaz metanowy. Chociaż systemy aerobowe są łatwiejsze w obsłudze niż systemy beztlenowe, zwykle kosztują więcej z powodu mocy potrzebnej do napowietrzania. Trawienie aerobowe jest często łączone z małymi rozszerzonymi systemami napowietrzania lub stabilizacji kontaktu.

Aerobowe i konwencjonalne trawienie beztlenowe przekształcają około połowy stałych osadów organicznych na ciecze i gazowe. Hydroliza termiczna, a następnie trawienie beztlenowe może przekształcić około 60 do 70 procent materii stałej na cieczy i gazów. Objętość ciał stałych wytwarzana jest nie tylko mniejsza niż w konwencjonalnym trawieniu, ale większa produkcja biogazu może sprawić, że niektóre oczyszczalni ścieków samowystarczalne w energii .

Odwadnianie

Trawione szlam ścieków jest zwykle odwadniony przed unieszkodawaniem się. Oddechowany szlam nadal zawiera znaczną ilość wolnej wody nawet 70 procent, ale nawet przy tej wilgotności, szlamie nie zachowuje się już jak ciecz i może być traktowany jako materiał stały. Łóżka suszące szlam stanowią najprostszą metodę odwadniania. Trawiona zawiesina osadu jest rozłożona na otwartym łóżku z piasku i pozostaje do wyschnięcia. Suszenie odbywa się przez połączenie parowania i drenażu grawitacji przez piasek. Sieć rurociągów zbudowana pod piaskiem zbiera wodę , która jest pompowana z powrotem do głowy zakładu. Po około sześciu tygodniach suszenia ciasto, jak się nazywa, może mieć zawartość stałych około 40 procent. Następnie można go usunąć z piasku za pomocą pitchfork lub ładowarki z przodu. Aby skrócić czas suszenia w mokrej lub chłodnej pogodzie, nad łóżkami piaskowymi można zbudować szklaną obudowę . Ponieważ potrzebna jest duża część obszaru lądowego do suszenia, ta metoda odwadniania jest powszechnie stosowana w miastach wiejskich lub podmiejskich, a nie w gęsto zaludnionych miastach.

Alternatywy dla suszących osadów złoża obejmują obrotowy filtr próżniowy, wirówkę i prasę filtra pasa. Te systemy mechaniczne wymagają mniejszej przestrzeni niż złoża suszące szlamem i oferują większy stopień kontroli operacyjnej. Jednak zwykle muszą być poprzedzone krokiem zwanym kondycjonowaniem osadu, w którym chemikalia są dodawane do cieczy w celu koagulacji ciał stałych i poprawy odprowadzania.

Sprzedaż

Ostatnim miejscem docelowym oczyszczonego szlamu ścieków jest zwykle ziemia. Oddechowany osad można pochować pod ziemią na sanitarnym składowisku . Można go również rozprzestrzeniać na gruntach rolnych, aby wykorzystać swoją wartość jako odżywkę gleby i nawóz . Ponieważ szlam może zawierać toksyczne chemikalia przemysłowe, nie jest rozprzestrzeniający się na ziemi, gdzie uprawy są uprawiane do spożycia przez ludzi.

W przypadku, gdy odpowiednie miejsce do usuwania gruntów nie jest dostępne, podobnie jak na obszarach miejskich, osad można spalić . Spalanie całkowicie odparowuje wilgoć i przekształca organiczne stałe w obojętne popiół. Popiół musi zostać zutylizowany, ale zmniejszona objętość sprawia, że ​​usuwanie jest bardziej ekonomiczne. Kontrola zanieczyszczenia powietrza jest bardzo ważnym rozważaniem, gdy osad ściekowy jest spalany. Należy zastosować odpowiednie urządzenia do czyszczenia powietrza, takie jak płuczki i filtry.

Zrzucanie szlamu w oceanie, niegdyś ekonomiczna metoda usuwania wielu społeczności przybrzeżnych, nie jest już uważana za opłacalną opcję. Jest teraz zabroniony w Chinach i wielu innych krajach przybrzeżnych.