VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Рассмотрим три анаэробных очистных сооружений: септиктенки, двухъярусные отстойники, метантенки.

Септиктенк представляет собой отстойник, через который медленно протекает сточная жидкость, а выпадающий в это время осадок перегнивает в течение длительного времени.

Для успешной минерализации органического вещества требуется перемешивание бродящей массы и разбавление иловой жидкости свежей сточной водой. В септиктенке эти условия не выполняются, так как перемешивание не предусмотрено. В бродящем осадке накапливаются продукты обмена в концентрациях, вредных для микроорганизмов, поэтому процессы минерализации протекают медленно. В сбреженном осадке остаются патогенные микробы и яйца гельминтов, поэтому использовать его в качестве удобрения нельзя. Септиктенки применяются в сельской канализации и в городах при устройстве малой канализации.

Септиктенк работает при температуре ниже 25˚С без какого-либо перемешивания для повышения микробной активности. Среднее время пребывания клеток определяется по частоте обезиливания. Таким образом, принимая во внимание, что тенк освобождается от ила раз в год и примерно одна шестая часть ила оставляется для поддержания работы тенка, можно считать, что биомасса остается в системе в течение приблизительно 50 сут. Если такого времени пребывания достаточно для поддержания метаногенной активности при высоких температурах (35˚С), то при температуре окружающей среды и в отсутствие перемешивания метаногенез протекает слабо.

Для предварительной подготовки сточной жидкости применяют обычный септиктенк, исходя из того, что прогнившая сточная жидкость меньше засоряет поры грунта. При заливании под почву сточная вода распространяется посредством системы дренажа, закладываемого на глубину от 0,5 до 1,2 м, в зависимости от принятой конструкции орошения и климатических условий местности

Двухъярусные отстойники иначе называются эмшерскими бассейнами или эмшерами. Они, так же как и септиктенки, предназначаются для выделения осадка из сточной воды и одновременной его анаэробной обработки.

Двухъярусный отстойник представляет собой сооружение цилиндрической или прямоугольной формы с коническим или пирамидальным днищем. В верхней части сооружения расположены осадочные желоба, а нижняя часть является иловой (гнилостной или септической) камерой.

Двухъярусные отстойники, или эмшеры, применяются для отстаивания сточной воды, сбраживания и уплотнения выпавшего осадка. Благодаря простоте, сооружения подобного типа получили большое распространение как у нас, так и за рубежом, главным образом для небольших и средних установок с расходом до 10 тыс. м3/сутки.

Осадочные желоба, по которым протекает сточная вода, выполняют функции горизонтального отстойника, и в них происходит выпадение оседающих взвешенных веществ. Выпавший осадок сползает по наклонным стенкам нижней части желоба в щель шириной 0,15 м и падает в иловую камеру. Нижние грани желоба должны перекрывать одна другую примерно на 0,15 м, чтобы всплывающие при перегнивании частицы ила и пузырьки газа не попадали в осадочный желоб.

Устройство щели частично предотвращает возможность заражения осветленной воды продуктами гниения.

Впуск воды в осадочный желоб и выпуск из него выполняют так же, как и в горизонтальных отстойниках: в виде водосливных и сборных лотков на всю ширину желоба. В начале осадочной части устанавливают входную полупогружную доску для равномерного распределения воды по всему сечению, а в конце — выходную для задерживания на поверхности воды всплывающих частиц.

Глубину осадочных желобов принимают 1,2—2,5 м, так как при большей глубине нельзя достигнуть равномерного протекания воды по всему поперечному сечению. Сброженный ил удаляют из септической камеры снизу (как в вертикальных отстойниках) через иловую трубу диаметром 200 мм под гидростатическим напором 1,5—1,8 м, считая от центра отверстия иловой трубы до уровня воды.

Метантенки – являются более совершенными сооружениями для сбраживания осадков. Сокращение сроков сбраживания в них за счет искусственного подогрева приводит к значительному уменьшению объема сооружений.

Конструктивно метантенк представляет собой цилиндрический или реже прямоугольный резервуар, который может быть полностью или частично заглублён в землю. Днище метантенка имеет значительный уклон к центру. Кровля метантенка может быть жёсткой или плавающей. В метантенках с плавающей кровлей снижается опасность повышения давления во внутреннем объёме.

Стенки и днище метантенка выполняются, как правило, из железобетона.

Сверху в метантенк по трубе поступает осадок и активный ил. Для ускорения процесса брожения метантенк подогревают, а содержимое перемешивают. Подогрев осуществляется водяным или паровым радиатором. В условиях отсутствия кислорода из органических веществ (жиров, белков и т. д.) образуются жирные кислоты, из которых при дальнейшем брожении образуется метан и углекислый газ.

Сброженный ил высокой влажности удаляется из нижней части метантенка и направляется на сушку (например, иловые площадки). Образовавшийся газ отводится через трубы в кровле метантенка. Из одного кубического метра осадка в метантенке получается 12—16 кубометров газа, в котором около 70 % составляет метан.Основными технологическими параметрами при расчётах метантенков являются температура во внутреннем пространстве, продолжительность сбраживания, производительность по сухому органическому веществу, концентрация перерабатываемого осадка и режим загрузки. Наибольшее применение нашли мезофильный (при температуре 32—35 °C) и термофильный режим (при температуре 52—55 °C). Мезофильный режим является менее энергоёмким, термофильный позволяет применять метантенки меньшего объёма.

Компания EnviroChemie GmbH имеет огромный опыт в строительстве анаэробных очистных сооружений по всему миру. Ими построено большое количество метанреакторов для обработки производственных сточных вод в Европе. Фирма также является одним из «первопроходцев» в России по развитию методов анаэробной очистки стоков в нашей стране. Анаэробные очистные сооружения построили для пивоваренных заводов, молочных заводов и различных пищевых производств. В метанреакторах вырабатывается биогаз, который затем предприятия используют для отопления и выработки электроэнергии.

Анаэробная очистка сточных вод имеет определенные преимущества и недостатки:

- в процессе не образуется много избыточного активного ила, следовательно, нет проблем с его утилизацией;

- 89% энергии процесса идет на выработку метана;

- такой способ очистки возможен только при небольших концентрациях субстрата;

- достаточно небольшая скорость прироста биомассы;

- более простое устройство оборудование по сравнению с аэробной очисткой.

Вышеуказанный метод применим, когда концентрация определенных загрязняющих веществ не превышает допустимый уровень. В большинстве случаев необходимо проводить три-четыре ступени предочистки сточных вод, чтобы добиться необходимого содержания определенных веществ. Кроме того, чтобы сбросить уже очищенные сточные воды в водоем после сооружений биологической очистки, часто необходима их доочистка (например, озонированием или УФ-облучением).

Код для цитирования: Скопировать