Куперс

Сточные воды, поступающие с предприятий или домов, подлежат очистке перед сбросом в грунт или водоемы. Обязательное условие – степень чистоты, составляющая 95-98%. В процессе обработки появляется осадок, который повторно используется или утилизируется. Способ утилизации осадков сточных вод определяется составом и источником.

Состав осадков сточных вод

Виды осадков сточных вод:

• отложения с поверхности решёток;
• отложения с песчаными элементами;
• тяжёлые формы отходов из первичных отстойников;
• компоненты со дна, полученные путем взаимодействия с коагулирующими веществами;
• активный ил, используемый для биохимической очистки воды в аэротенках;
• пленка биологического происхождения, располагающаяся на поверхности сточных вод в биофильтрах;
• смесь из активного ила и тяжёлых составляющих стоков.

Компоненты осадков сточных вод (ОСВ):

1. 80-85% – составляющие жирового, белкового и углеводного характера.
2. 60-80% – твердые органические вещества.
3. Остаточный объём – элементы лигнина и гумуса.

В зависимости от преобладающего компонента ОСВ различаются:

• минеральные;
• органические;
• смешанные.

Осадок, который состоит из сырых отложений, остающихся на дне очистных сооружений, содержит азот, калий фосфор. Микроэлементы часто применяются в сельском хозяйстве в качестве удобрений. Длительное нахождение подобных веществ приводит к загниванию, выделению биогазов. Также провоцируют парадоксальную реакцию, когда осадок вместо выпадения, всплывает на поверхность воды. Поэтому чистить контейнеры требуется регулярно.

Характеристики

Осадки, получаемые при очищении стоков, обладают определенными характеристиками:

Параметр	Норма
Реактивность среды в фазе активации	6-8
Температура среды	12-20 градусов
Влажность отходов, убираемых с решеток	80%
их объёмная масса	750 кг/м3
Влажность отложений из песколовок	60%
их зольность	70-90%
их объёмная масса	1500 кг/ м3
Влажность осадка из камеры-отстойника	93-95%

Наибольший объем ОСВ (90-99%) – вода. Она делится на гигроскопическую, свободную и коллоидно-связанную.

Вид воды	Гигроскопическая	Свободная	Коллоидно-связанная
Способ очистки	Для утилизации применяют способ сжигания.	Фильтрация и отжим помогает отделить воду от тяжелых компонентов.	Термическая обработка, флокуляция, коагуляция переводят коллоидно-связанную воду в свободную форму.

Обработка и стабилизация осадочных отложений

Обработка включает несколько этапов:

• сгущение с удалением 60% влаги, уменьшением общего объема на 50%;
• уплотнение;
• стабилизация;
• кондиционирование.

Обработка преследует цель – удалить жидкость и получить шлам. Последний представлен мелкодисперсными частицами, переработанными загрязнителями.

Чтобы провести уплотнение используют следующие технологические подходы:

• вибрация;
• гравитация;
• флотация;
• фильтрование;
• комбинация нескольких методов.

Наиболее распространенным и простым способом уплотнения считается гравитационная методика. Предназначена для сжатия активного ила и осадков. Применяют отстойники вертикальной и радиальной ориентации. Продолжительность – от 5 до 24 часов. При необходимости ускорить процедуру используют:

• коагуляцию с хлорным железом;
• нагрев до 90 градусов;
• перемешивание с другими осадками.

Метод флотации основан на способности пузырьков воздуха поднимать на поверхность воды фрагменты осадка. Управление скоростью осуществляется путем изменения потока подачи воздуха.

После обработки начинается фаза стабилизации. Необходима для разделения сложных органических соединений на воду, метан и диоксид углерода. Проводят в анаэробных и аэробных условиях. Если используют аэробную стабилизацию, то степень распада невысокая, но ОСВ характеризуется стабильностью. Недостаток кислородной обработки – сохранение яиц гельминтов, что требует дополнительной дезинвазии сточных вод.

Технологии утилизации осадков сточных вод

Сегодня существует несколько методик утилизации – депонирование, сжигание, пиролиз, использование в виде удобрений. Каждый вариант обладает преимуществами и недостатками. Но все выполняют важную задачу – перерабатывают осадки. Некоторые способны давать сырье для вторичного использования.

С экологической точки зрения перспективными считаются подходы утилизации, позволяющие повторно применять полученные вещества.

Депонирование на иловых площадках

На иловых площадках сегодня утилизируется до 90% всех осадков. Недостаток методики – испарения, загрязняющие атмосферный воздух. Выделяющийся биогаз, превышает допустимые границы, ухудшает качество воздуха. Поэтому дополнительно требуется кондиционирование осадков, полученных из сточных вод. При попадании в грунт – зашлаковывают грунтовые воды и водоемы.

Утилизация в качестве удобрений

По классу опасности относятся к 4 группе, как наименее опасные. Поэтому их разрешается утилизировать в качестве удобрений сельскохозяйственных угодий.

Исключение – осадки, содержащие тяжелые металлы, токсичные вещества. Для контроля загрязнения создаются нормативные документы, в которых установлены допустимые границы концентрации опасных компонентов.

В странах Западной Европы фермы, специализирующиеся на выращивании экологически чистых растений, отказались от применения подобных удобрений на своих землях.

Сжигание осадков сточных вод

Метод утилизации путем сжигания осадков сточных вод реализуется следующим образом:

• активация факела из горячего песка;
• расположение над потоком воздуха;
• проведение жидкости с осадками через факел;
• сжигание с образованием газа;
• очищение газа.

Начало строительства заводов по утилизации, работающих по программе сжигания, датируется 1980 годом в США, Японии, странах Европы. Отрицательное влияние на окружающую среду приостановило дальнейшее использования данной методики уже в 1990 году.

В Европейских странах пользуется популярностью технологии утилизации осадков с получением сырья для вторичного использования. Также подобные способы сокращают эксплуатационные затраты.

Пиролиз

Пиролиз считается самым прогрессивным методом утилизации. В основе пиролиза – разложение органических компонентов под влиянием высоких температур (700 градусов) без участия кислорода (анаэробный способ).

Преимущество перед прямым сжиганием – исключение вредных веществ, попадающих в атмосферу вместе с газом. Причина данного явления заключается в технологии утилизации, ведь с помощью пиролиза обрабатываются исключительно органические компоненты.

Результат термического разложения:

• 55% горючего газа;
• 35% полукокса;
• 15% жидких органических элементов.

Органика улетает вместе с газом, полукокс подвергается дальнейшей обработке (газификация) с получением горючего газа. После газификации оксиды металлов остаются в форме очищенного шлака, доступного дальнейшему использованию.

Использование шлака

Полученный в результате утилизации шлак, успешно применяют в строительстве и ремонте дорог. Предложено несколько способов вторичного применения:

1. Если смешать шлак с цементом, подвергнуть вибропрессовке, то на выходе получается тротуарная плитка. Толщина каждой пластины составляет 10 см. Конфигурация и цвет вариабельны, меняются в зависимости от желания покупателя.
2. Также с помощью шлака заполняют отвалы, ремонтируют поврежденные участки дорожного полотна.

Утилизация сегодня выходит на новый уровень, когда стремятся найти способ максимально полной переработки ОСВ. Применения вторичного сырья – показатель здоровой страны, желающей сохранить экологию для себя и будущих поколений.

Как известно, биологический метод очистки стоков является одним из самых эффективных. В основе данного способа лежат процессы жизнедеятельности микроорганизмов (так называемого «активного ила»), с помощью которых и осуществляется очищение жидкости. Таким образом, активный ил для очистки сточных вод является неотъемлемой частью процесса биологического очищения.

Что это такое?

Активный ил представляет собой комплекс бактерий, необходимых для биологического очищения стоков в специализированных очистных сооружениях.

Выглядит активный ил как различные по размеру хлопья, плавающие в воде или закрепленные на загрузке септика. Очищение стоков производится за счет поглощения органической составляющей простейшими микроорганизмами, а также биохимического окисления и биосорбции.

Активному илу свойственно перманентное увеличение численности микроорганизмов, что не всегда необходимо и может проявляться нестабильным соотношением массы бактерий и поступающих сточных вод.

Принцип работы и что нужно знать

Активный ил формируется коллоидными, взвешенными и растворенными веществами, а также скоростью и качеством процессов окисления.

В то же время процесс окисления зависит от таких факторов, как:

• концентрация микроорганизмов;
• температурные условия;
• продолжительность аэрации;
• интенсивность насыщения стоков кислородом.

Так как вместе со стоками в емкость попадает питательная для микроорганизмов среда, необходимо контролировать концентрацию загрязнений сточных вод. В противном случае может наблюдаться вспухание или отмирание культур, входящих в состав активного ила.

Для поддержания жизнедеятельности организмов температура поступаемой сточной жидкости не должна опускаться ниже 6 градусов. Кроме того, важно контролировать количество в ней токсинов. При наличии нефтепродуктов и масел в стоках необходимо установить специальное оборудование — нефтеловушки или улавливатели жира.

Возраст

Возрастом активного ила является средняя продолжительность нахождения микроорганизмов в очистном сооружении, которое регулирует соотношение отводимой массы и возвращаемого вещества из вторичных отстойников.

В теории активный ил представляет собой самовоспроизводимую колонию бактерий, однако на практике обновлять комплекс микроорганизмов приходится каждые 5-6 лет.

Состав

Состав активного ила напрямую зависит от концентрации и качества стоков, поступаемых в аэротенк. Компонентами активного ила могут являться:

• простейшие микроорганизмы;
• амебы;
• бактерии;
• актиномицеты (грибы);
• инфузории;
• черви;
• коловратки.

Бактерии активного ила

При аэробном очищении стоков протекают два основных микробиологических процесса: окисление органического углерода и нитрификация при участии нитчатых, флокулообразующих микроорганизмов и бактерий-нитрификаторов.

Флокулообразующие бактерии отвечают за окисление органических соединений. В их число входят микроорганизмы такого рода, как:

Наиболее многочисленными (до 80 процентов от всего комплекса микроорганизмов) бактериями являются микроорганизмы рода Pseudomonas, способные окислять:

• спирты;
• парафины;
• жирные кислоты;
• углеводы;
• ароматические углеводороды.

Микроорганизмы рода Brevibacterium отвечают за окисление:

• нефти;
• парафинов;
• нафтенов;
• фенолов;
• альдегидов;
• жирных кислот.

Окисление алифатических углеводородов происходит за счет бактерий рода Bacillus, углеводородов различных групп –Mycobacterium, а целлюлозы – бактерий рода Cellulomonas.

Палочковидные бактерии рода Zoogloea ramigera выполняют функцию образования полисахаридов хлопьев активного ила.

Углеродоокисляющие нитчатые микроорганизмы представлены:

• Sphaerotilus;
• Beggiatoa;
• Thiothrix.

Нитчатые бактерии отвечают за окисление многочисленных органических соединений и образование каркаса, вокруг которого формируются флоккулы. В то же время эти микроорганизмы являются основной причиной плохого осаждения ила в отстойнике и образования устойчивой пены в устройстве.

При очищении стоков с большим содержанием углеводов и дефицитом азота порой наблюдается интенсивное развитие гетероферментативных молочнокислых бактерий рода Leuconostoc, которые образуют мощную декстрановую капсулу, затрудняющую осаждение ила во вторичном отстойнике.

При недостаточном уровне аэрации развиваются анаэробные процессы с участием микроорганизмов, осуществляющих маслянокислое брожение, сульфатредукцию, денитрификацию и тому подобное.

Денитрификация во вторичных отстойниках приводит к формированию пузырьков азота, что затрудняет устранение ила из сточных вод на выходе из устройства.

Бактерии-нитрификаторы ( чаще всего рода Nitrosomonas или Nitrobacter) выполняют роль окислителей аммонийных ионов и устранителя минерального азота из стоков. По сравнению к гетеротрофными углеродокисляющими бактериями нитрификаторы развиваются гораздо медленнее, за счет чего в случае возникновения необходимости окисления аммонийных ионов в стоках их активность ограничивает производительность аэротенка.

Важно: Наиболее активно процессы нитрификации протекают после окисления органической составляющей.

В сточных водах с содержанием серы в активном иле развиваются сульфатредукторы, тионовые и серобактерии (наиболее часто встречаются бактерии рода Thiobacillus). Тионовые микроорганизмы развиваются при условии содержания в стоках восстановленных соединений серы.

При высоком содержании соединений железа в активном иле развиваются микроорганизмы, окисляющие Fe2 (например, рода Ferrobacillus).

Литические микроорганизмы и бактерии-паразиты рода Bdellovibrio присоединяются к клеткам других бактерий, проникают в них и размножаются, что приводит к лизису. Литические микроорганизмы разрушают клетки других бактерий за счет воздействия выделяемых ими литических ферментов.

Из внеклеточных ферментов в активном иле содержатся:

• протеазы;
• гидролазы;
• целлюлазы;
• пероксидазы.

Внеклеточные ферменты катализируют окисление субстратов при участии пероксида водорода и каталазы, разлагающих Н2О2. При этом в анаэробном иле активном пероксидаз и каталаз не наблюдается.

Биомасса активного ила, участвующего в анаэробном разложении, состоит из двух основных групп бактерий:

• кислотообразующих;
• метаногенных.

Первая группа микроорганизмов в качестве питательной среды использует исходную сложную органику, окисляя ее в процессе собственного метаболизма.

Разнообразие видов кислотообразующих микроорганизмов обеспечивает первоначальный гидролиз протеинов, углеводов и липидов до составляющих их аминокислот, сахаров и кислот. В зависимости от преобладания конкретного класса сложной органики, происходит развитие микроорганизмов определенного типа.

Наиболее активное участие в первичном брожении принимают клостридии – микроорганизмы, перерабатывающие все сложные органические соединения. При этом одни их подвиды перерабатывают только протеины, другие – окисляют целлюлозу и другие углеводные вещества, а третьи занимаются разложением жиров.

Данный тип бактерий относится к гидролитикам, так как способствует прохождению основной стадии гидролиза сложной органики.

Вторая группа бактерий обеспечивает сбраживание аминокислот, жирных кислот и сахаров до спиртов и сложных органических кислот, которые также являются промежуточными продуктами в стадии разложения.

Ацетогенные микроорганизмы в результате процессов жинедеятельности продолжают окисление до уксусной кислоты, что влечет за собой выделение молекулярного водорода.

Благодаря разнообразию видов кислотообразующих микроорганизмов жизнедеятельность биоценоза анаэробного ила довольна устойчива к изменению кислотности окружающей среды. В то же время слишком высокое содержание органических кислот способно подавить стадию ацетогенеза — разложение до уксусной кислоты.

Группа метаногенных бактерий именуется по конечному продукту процессов жизнедеятельности – метану.

В большинстве своем группа бактерий представлена метановыми археями нескольких видов, которые в качестве питательной среды используют продукты жизнедеятельности кислотообразующих бактерий.

Образование метана происходит с использованием двух возможных механизмов. При реакции первого типа микроорганизмы окисляют метиловый спирт и уксусную кислоту, выделяя при этом метан и углекислый газ. Реакции второго типа свойственно участие бактерий, использующих выделяющийся в реакциях первого типа углекислый газ, а также водород, образующийся при распаде карбоновых кислот и сложных спиртов. Оба процесса протекают одновременно, в результате чего образуется смесь газов, состоящая на 70 процентов из метана и на 30 – из диоксида углерода.

В отличие от кислотообразующих, метаногенные бактерии чувствительны к показателям кислотности окружающей среды и реагируют даже на повышение концентрации солей азотной и серной кислоты. Кроме того, уровень комфортной температуры для метаногенных микроорганизмов находится в пределах 35-40 градусов.

При большом содержании ионов водорода метаногенные бактерии погибают, в результате чего процесс разложения приостанавливается на стадии накопления жирных кислот, что впоследствии приводит к полному его прекращению.

Если в септике пропал активный ил

Чаще всего выращивание комплекса бактерий осуществляется в аэротенке в теплое время года. Для этого необходимо в емкость налить воду, прошедшую через очистку первой отстойной камеры в количестве до половины от всего объема. Затем вода должна пройти процедуру аэрации и смешаться с массой микроорганизмов. Для постоянного увеличения численности бактерий необходимо регулярно доливать в септик осветленную воду.

Кроме того, проблему могут помочь решить биопрепараты, применение которых позволяет заселить в очистное сооружение колонию необходимых микроорганизмов.

Регенерация

Основная масса комплекса микроорганизмов, отстаивающегося во вторичном отстойнике, должна перекачиваться снова в аэротенк. Ил, попадающий в аэротенк через регенератор, называется циркуляционным. Как показывает практика, во вторичном отстойнике ила собирается больше, чем необходимо для циркуляции, поэтому избыток активного ила утилизируется.

Система регенерации основывается на том, что из общего процесса окисления загрязнений на стадии регенерации выделяются самостоятельные стадии:

• изъятия сложноокисляемой органики, сорбированной на иле, и полного удаления нерастворенных примесей;
• активного образования полисахаридного геля.

В связи с этим регенерация требует увеличения времени пребывания ила в системе до 8-18 часов, в то время как процесс окисления загрязнений занимает от 2 до 6 часов.

Важно: Регенератор может быть отдельно стоящим или занимать от одного до трех коридоров аэротенка.

Процент регенерации зависит от объема аэротенков, выделенных под данный процесс. К примеру, если в трехкоридорном устройстве под регенератор выделен лишь один коридор, то система функционирует в условиях 33 процентов регенерации ила.

На современных сооружения биологической очистки вод с высоким содержанием промышленных примесей необходимо выделение под регенераторы как минимум половины общего объема аэротенков.

Применение регенераторов приводит к повышению производительности аэротенков за счет следующих факторов:

• доза активного ила в регенераторе в 2-3 раза превышает долю ила в аротенке, за счет чего процесс окисления идет с большей интенсивностью;
• увеличивается число активно функционирующих микроорганизмов, подавленных в аэротенках неблагоприятным воздействием сточных вод;
• улушаются седиментационные показатели ила за счет снижения удельной нагрузки на ил и улучшения свойств гелеобразующей микрофлоры, флокулообразования и вытеснения нитчатых бактерий;
• повышенная подача воздуха улучшает перемешивание активного ила и его оснащение кислородом;
• общая масса и возраст ила в системе с регенератором больше, вследствие чего возможна нитрификация и повышенная устойчивость ила к аварийному сбросу.

Важно: В системах, оснащенными регенераторами, наблюдается уменьшение прироста или и улучшение его влагоотдающих свойств, что имеет существенное значение на стадии удаления избыточного ила.

Для полноценной регенерации активного ила необходимо соблюдение трех основных условий, согласно которым в регенератор:

• не должны попадать осветленные сточные воды;
• должен поступать возвратный ил;
• должно подаваться вдвое больше воздуха, чем в другие коридоры аэротенков.

Также на полноценность процессов регенерации большое влияние оказывает своевременное удаление избыточного активного ила из вторичного отстойника.

Очистка сточных вод с помощью активного ила

Очищение сточных вод с помощью активного ила представляет собой процесс, основанный на способности бактерий использовать загрязнения в качестве питательной среды.

В настоящее время наиболее востребованными в плане очищения сточных вод являются аэробные способы очищения (при участии кислорода). Анаэробные процессы (в условиях дефицита кислорода) распространены менее широко.

Аэробная очистка сточных вод состоит из нескольких стадий:

• массопередачи кислорода и загрязнений к поверхности активного ила;
• сорбции загрязнений активным илом;
• ферментативного гидролиза большинства исходных загрязнений;
• переноса веществ внутрь клетки;
• внутриклеточного биохимического окисления загрязнений.

В то же время анаэробный метод очистки стоков подразумевает превращение органических загрязнений в метан, который впоследствии будет использован в дальнейших технологических процессах.

Процесс анаэробного очищения состоит из следующих этапов:

• трансформация органики в мономерные соединения;
• переход мономеров в форму короткоцепочных кислот;
• окисление кислот до состояния уксусной кислоты;
• образование метана и углекислого газа.

Преимущества и недостатки

Основными преимуществами очистки сточных вод с помощью активного ила является:

• низкая расчетная стоимость очистки одной единицы стоков;
• надежность;
• отсутствие необходимости в регулярной закупке расходных материалов;
• экологичность;
• высокая степень очищения (до 99 процентов).

Цена

Один кубический метр готового активного ила стоит около 10-13 тысяч рублей. Бактерии для формирования активного ила стоят значительно дешевле – в среднем около одной тысячи рублей за 500 граммов вещества.

Где купить активный ил для очистки сточных вод?

В Москве

Биопрепараты для формирования активного ила можно приобрести в таких компаниях, как:

• ООО «СитиСтрой»: город Москва, Дмитровское шоссе, дом 157, офис 92133;
• ООО «ВодаСтокСервис» Московская область, город Лыткарино, промзона Тураево, строение 10;
• ООО «БИИКС»: город Москва, улица Поклонная, дом 4.

В СПб

Активный ил в готовом виде в Санкт-Петербурге и области поставляет компания «Инжиконстрой», офис которой располагается по адресу: город Санкт-Петербург, Новоколомяжский проспект, дом 15, литер А, помещение 5-Н.

В то же время приобрести препараты для формирования активного ила можно в компаниях:

Таким образом, активный ил играет большую роль в очищении стоков от органических примесей и позволяет добиться высокой степени очистки стоков — до 99 процентов.

Состав, зональность и регенерация активного ила

На сегодня самым прогрессивным методом очистки сточных вод является биологический. За основу взяты процессы жизнедеятельности микроорганизмов. Именно их называют активным илом. С их помощью осуществляется очищение стоков. Септики, в которых используется активный ил, относятся к категории редко обслуживаемого сооружения. Однако с течением времени даже в них на дне скапливается твердый осадок, который нуждается в удалении. Частота очистки зависит от интенсивности использования, особенностей и объема конструкции. Процесс очищения не представляет труда, потому что микроорганизмы уменьшают объемы твердых отложений и эффективно разжижают их.

Что такое активный ил для очистки сточных вод

Активным илом называют комплекс микроорганизмов, которые участвуют в биологическом очищении сточных вод в специализированных канализационных объектах, называемых септиками. Внешне они выглядят как хлопья разного размера, которые плавают в сточной жидкости и прикреплены к загрузке очистного сооружения.

Очистка стоков происходит за счет того, что простые бактерии поглощают органические компоненты стоков, происходят процессы биосорбции и биохимического окисления. Количество микроорганизмов в активном иле постоянно увеличивается. Биоценоз активного ила не всегда лучшим образом сказывается на соотношении объема поступающих стоков и массе бактерий.

Выращивание активного ила происходит в тепловое время года в аэротенке. Для этого в него наливают сточную воду, которая прошла очищение в первом отстойнике. Жидкость насыщается кислородом и смешивается с комплексом микроорганизмов. Для постоянного увеличения массы бактерий в септик постоянно доливают осветленные стоки.

Существует несколько характеристик биокомплекса:

1. Плотность активного ила или его прирост – это повышение или снижение доли бактерий в очистной системе. На объем биомассы влияет степень аэрации, температура стоков, состав, количество.
2. Доза по весу – это отношение массы микроорганизмов к единице объема. Для качественного очищения стоков нужно соблюдать соотношение стоков и активного ила. При превышении последних наблюдается перегрузка вторичных отстойников. При недостаточном количестве бактерий очищение будет неполноценным.
3. Зольность активного ила – это параметр, который учитывается при расчете средних нагрузок на очистное сооружение. Это процентное содержание неорганических минеральных веществ в биомассе. Норма находится в пределах 25-40 процентов.
4. Иловый индекс – это объем, который занимает грамм субстрата в цилиндре вместительностью кубический дециметр после получасового отстаивания. В норме показатель должен быть равен 80-120 кубических сантиметров на грамм.
5. Возраст субстрата – это усредненные показатели времени пребывания комплекса в септике. Этот показатель регулируется отношением выводимой из септика массы и объемом возвращаемого вещества, которое поступает из вторичных отстойников.
6. Вспухание ила – это его деградация, которая возникает из-за наличия в стоках токсичных веществ, уменьшения концентрации питательных компонентов и снижения объемов поступающих стоков.
7. Также стоит сказать, что такое регенерация активного ила. Это циркуляционный ил, который попадает в септик через регенератор.

Химический состав ила

Состав активного ила связан с качеством стоков и их концентрацией. В состав входят следующие компоненты:

• коловратки;
• черви;
• инфузории;
• простейшие микроорганизмы;
• грибы;
• бактерии;
• амебы.

На долю микроорганизмов рода Pseudomonas приходится около 80% от состава комплекса. Они могут окислять:

• ароматические углеводороды;
• жирные кислоты;
• углеводы;
• парафины;
• спирты.

За окисление нефтепродуктов, фенолов, парафинов, альдегидов отвечают бактерии рода Brevibacterium. Палочковидные бактерии нужны для образования полисахаридов хлопьев. Нитчатые бактерии окисляют органические соединения и формируют каркас для флоккулов.

Также в составе ила есть внеклеточные ферменты: пероксидаза, целлюлаза, гидролаза, протеаза. Они являются катализаторами в процессе окисления субстратов. В анаэробном разложении участвуют две группы бактерий – метаногенные и кислотообразующие.

Область применения

Активный ил используется в специализированных очистных сооружениях для очистки сточных вод. Так, комплекс применяется в аэротенках и септиках с анаэробными и аэробными механизмами очищения стоков.

Принцип работы активного ила

Ил формируется взвешенными веществами, растворенными частицами и коллоидными смесями. Также на его формирование влияет качество окислительных процессов и их скорость.

На процессы окисления оказывают влияние следующие факторы:

• насыщенность сточных вод кислородом;
• продолжительность процесса аэрации;
• температура среды;
• концентрация бактерий.

Поскольку в стоках содержится питательная среда для бактерий, нужно постоянно контролировать загрязненность сточных вод. Иначе некоторые культуры могут отмирать либо слишком активно размножаться. Теоретически активный ил является самовоспроизводимой колонией, но на практике обновлять состав микроорганизмов нужно раз в 5 или 6 лет.

Важно! Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов температура стоков не должна снижаться ниже 6°С. Обязательно контролируется количество токсинов. А для очищения от масел и нефтепродуктов устанавливаются ловушки и жироуловители.

В ходе аэробного очищения сточных вод протекает два процесса:

• нитрификация с участием нитрификаторов, флокулообразующих и нитчатых организмов (наиболее активно эти процессы протекают после окисления органических компонентов);
• органический углерод окисляется.

Для жизнедеятельности комплекса в аэротенк постоянно подается воздух. Для этого используются специальные аэраторы. Также к функциям аэрации относится перемешивание ила для наилучшего контакта со стоками.

Сколько ила нужно для септика?

Для обеспечения процесса непрерывного биологического очищения сточных вод в септики и аэротенки постоянно подается циркуляционный ил. Для этого осадок, который осел во втором отстойнике, перекачивается обратно. Объем активного ила должен составлять не более 50 процентов от количества стоков.

Преимущества и недостатки применения активного ила

К преимуществам использования микробиологического комплекса для очистки стоков можно отнести следующее:

1. Если рассчитать стоимость очистки единицы стоков, то она будет ничтожно маленькой, что позволяет владельцам очистного сооружения существенно сэкономить.
2. Система работает просто и надежно, важно лишь соблюдать необходимые условия для поддержания количественного и качественного состава микроорганизмов.
3. Нет нужды постоянно покупать расходные материала. Обновление колонии осуществляется раз в 5 или 6 лет.
4. Эта система очистки отличается экологической чистотой и долговечностью.
5. Степень очищения стоков доходит до 99 процентов, что избавляет от необходимости выполнения доочистки перед сбросом сточных вод.

Недостатком метода считается сложность соблюдения равновесия между количеством бактериальной биомассы и процессами расщепления поступающих со стоками веществ. Если равновесие не будет соблюдаться, то процесс очищения будет неполным. Именно поэтому приходится постоянно контролировать состояние комплекса.

Что делать, если в септике пропал активный ил

Если в очистном сооружении пропал комплекс микроорганизмов, то необходимо вырастить новую биомассу. Выращивание нового комплекса обычно проходит в теплый сезон. Для этого в подготовленную емкость наливают воду, которая прошла очищение в первой камере отстойника. Эта жидкость должна занимать не более половины объема подготовленной емкости. После этого вода подвергается аэрации и перемешивается с комплексом бактерий.

Чтобы численность микроорганизмов постоянно росла, в емкость периодически доливают осветленную воду из очистного сооружения. Также проблему нехватки активного ила решают использованием специальных биопрепаратов, позволяющих заселить в аэротенк колонии полезных организмов.

Как и когда проводить очистку септика с активным илом

По мере роста колонии в септике становится недостаточно кислорода для всех микроорганизмов. Голодание бактерий неблагоприятно сказываются на качестве очистки, поэтому важен постоянный контроль над объемом биомассы. Избыток при необходимости удаляется. Однако полностью опорожнять резервуар не нужно, потому что некоторое количество организмов требуется для полноценного очищения стоков. При полном опорожнении уйдет много времени на формирование новой колонии с нормальной численностью.

Важно! Очищение проводится, если объем биомассы превышает половину емкости, заполненной стоками.

Любой процесс очищения септика состоит из следующих этапов:

1. Очищение резервуара от ила.
2. Промывка фильтрующих приспособлений.
3. Прочищение дренажных труб.

Очищение емкости выполняется 1-3 раза в год. При этом используются следующие методы:

• выкачивание отложений с использованием дренажного насоса;
• очищение вручную с помощью черпаков и ведер;
• откачка и утилизация активного ила с применением машины ассенизаторов.

В случае проживания в сельской местности из удаленного осадка можно изготовить природное удобрение, ведь он не выделяет запаха. Для этого отложения просушивают и высыпают в компостную яму.

После очищения резервуара выполняют прочистку фильтров. Взвешенные частицы с их поверхности удаляют струей воды под сильным напором. Такую промывку желательно выполнять не менее двух раз в год. С такой же периодичностью промывают дренажные трубы. Струя воды хорошо прочищает заилившиеся отверстия.

Утилизация осадка сточных вод: как можно заработать.

Современные законодательные нормы РФ требуют наличия очистных сооружений на предприятиях, в населенных пунктах и других зданиях, где есть деятельность человека. Всё это предусматривает сохранения водоёмов и природы в целом. Поэтому каждое предприятие или, например, коттеджный посёлок, который не имеет возможности сброса производимого стока в канализацию, должно иметь станции очистки.

При очистке сточных вод того или иного происхождения, как правило, используется активный ил, который производит биологическую обработку поступаемых вод. В данном процессе образуется осадок, который в последствии обезвоживается с помощью дегидратора. Таким образом, формируется сухая иловая масса, называемая обезвоженный осадок, который необходимо утилизировать. В зависимости от производительности очистных сооружений объем образующихся отходов варьируется и масса сухого остатка, как правило, она составляет от 0,5 до 1 % от общего объема сточных вод. Например, при производительности в 450 м3/сутки на очистных сооружениях для посёлка ежедневно будет скапливаться от 2 до 4 м3/сутки. В дальнейшем данный переработанный и осушенный состав зачастую утилизируется на ТБО полигоны.

Как можно переработать осадок от очистных сооружений

Самым популярным способом в нашей стране по утилизации образованного осадка с очистных сооружений является его утилизация на полигон твердых бытовых отходов. Но это не самый выгодный вариант как для экологии нашей планеты, так и для предприятий, получающих его со своих очистительных установок. Данная проблема стоит достаточно остро, и сегодня существует несколько эффективных и прибыльных способов по утилизации переработанного ила, который можно вознести в отдельную категорию бизнеса.

Прибыльные способы

На данный момент существуют следующие методы эффективной переработки осадка:

• Производство биопочв
• Использование при производстве цемента и асфальта (наиболее популярен)
• Пиролиз, позволяющий получить пирокарбон, который используется при производстве красок и технической резины. (максимально эффективный способ)

Производство биопочв из осадка очистных сооружений

Активный ил — комплекс бактерий и простейших организмов, которые участвуют в очистке сточных вод, содержащие массу сложных микроэлементов. В число микроэлементов входит азот и фосфорные соединения, которые могут быть использованы в качестве удобрения. Так в 1 кубическом метре обезвоженного осадка содержится 9 кг. азота и 18 кг фосфора. По своим характеристикам такого рода биопочва будет уступать тому же гумусу, но такой метод применения имеет место быть в виду выполнения сразу нескольких задач — это утилизация осадка и производство конечного продукта.

Польза от азота и фосфора для растений

Азот для растений — является источником роста и развития. Он участвует в процессах фотосинтеза. Поэтому больше всего азота требуется молодым листьям. Так его нехватка может сказаться на растении следующим образом:

• Замедление роста
• Старые листья становятся желтого или красного цвета
• Опадание плодов
• Плод будет твердым и маленького размера.

Благодаря, в том числе, и азоту, как Вы уже поняли, происходит озеленение растений, а оно напрямую влияет на урожайность.

Фосфор отвечает за энергию растения и его функции развития, в которые входит увеличение корневой системы, созревание плода и рост. При отсутствии фосфора в необходимом количестве корни становятся слабее, само растение имеет меньший рост, чем предусмотрено генетическими характеристиками. Также, как правило, листья имеют багрово-фиолетовый цвет и в последствии осыпаются.

Подводные камни

Производство биопочв, содержащих органические минеральные удобрения, из обезвоженного осадка с очистных сооружений требует тщательного контроля качества получаемого продукта. Контроль должен быть направлен на анализ содержания/отсутствия в органоминеральных удобрениях химических и металлических примесей, а также яиц глистов-паразитов, которые могут погубить растения. Для этого осадок должен подвергаться УФ-обеззараживанию, что встречается на каждой установке хоз-бытовых стоков.

Расчет

При средней производительности очистных сооружений в 450 м3/сутки получается около 2 — 4 м3/сутки обезвоженного осадка. Розничная стоимость 1 л. удобрений, содержащих гумус, составляет порядка 8 руб. Таким образом, ежедневно, при несложной дополнительной обработки, можно производить порядка 2 000 л., что составляет 16 000 Руб. в денежном эквиваленте. Из расходов будет: затраты на вывоз отходов с предприятия и перемещение на собственное производство, З/П сотрудникам (зависит от региона) и упаковка (5 руб./5 л мешок). Также необходимо будет купить фасовочный автомат, который стоит около 400-500 тыс. руб.

Сейчас всё большая часть населения ведет своё хозяйство, поэтому спрос есть и он растет с каждым днем, так как качество, продающихся продуктов, оставляет желать лучшего.

Обработка осадка методом пиролиза

Данный метод подразумевает под собой термическое сжигание, которое производится для разложения органических и неорганических соединений без использования кислорода. Существует множество различных установок, которые имеют свои особенности. Самым технологичным можно назвать способ, когда температура в камере достигает 5 000 °С. После применения данного метода на выходе получается материал, который можно добавлять для производства цемента и асфальтирования дорог.

Многофункциональная установка пиролиза производит как удобрения, так и горючие топлива (газа). С удобрениями всё понятно — мы уже писали выше, а вот горючий газ, пропуская через газопоршневой генератор, вырабатывает электроэнергию. Таким образом, на одну тонну илового осадка получается 25 % полукокса, который формирует хороший материал для удобрения, 25% газа. После переработки газа через установку на 250 кг. получается 179 кВт электроэнергии.

Экономическая выгода

Для расчет экономической выгоды самым эффективным способом будет переработка в электроэнергию. При стоимости установок 15-20 млн. руб. с производительностью 3 т. в сутки окупаемость составит порядка 30 месяцев (при расчете стоимости 1 кВт — 5 руб.).

Да, этот способ является наиболее сложным за счет требуемых как финансовых, так и физических ресурсов. Также встает вопрос о способе реализации электроэнергии?! Данный способ будет эффективным для предприятий, которые требуют большое количество электричества для обеспечения жизнедеятельности.

Выводы

Данные методы являются способами переработки и утилизации осадка, образующегося в процессе работы очистных сооружений, которые достойны называться отдельными видами бизнеса. Согласитесь, что не каждая модель бизнеса может похвастаться такими сроками окупаемости. Помимо всего прочего, такие способы утилизации несут и социальную выгоду, которая направлена на сохранение природы нашей планеты.

Надеюсь, что наша статья была полезна!

Утилизация и переработка ила (осадка очистных сооружений)

Проблема очистных сооружений — избыточные иловые осадки

Ни для кого не секрет, что на сегодняшний день почти треть населения Земли испытывает нехватку такого жизненно важного ресурса, как вода. Бережливое рациональное водопользование, включающее в себя и эффективные технологии водоочистки, – настоятельная необходимость.

Однако, выполненные согласно современным технологиям очистные сооружения, возвращая в природу чистую воду, генерируют отходы, самыми неприятными из которых являются активные илы, отработанные или избыточные, вместе образующие т.н. ОСВ – осадки сточных вод.

На каждый килограмм суммарных органических загрязнителей в аэротенке, где происходит отстаивание стоков, образуется 350 грамм активного ила. Поддержание баланса активного ила – один из важнейших факторов работы очистных сооружений, потому что как недостаток, так и избыток его негативно влияют на процесс водоочистки. Таким образом, образующийся избыточный ил все время приходится отводить из аэротенков, депонируя в картах хранения.

Ил очистных сооружений – сложноорганизованный конгломерат живых организмов на неживой основе, связанных метаболическими и трофическими процессами. Он генерируется в значительных количествах, измеряемых миллионами тонн в год, и относится к отходам IV класса опасности. Не обладая ярко выраженной патогенностью, в отличие от ила первичных отстойников, он, тем не менее, может содержать болезнетворные микроорганизмы и яйца гельминтов. Сухой остаток активного ила на 70—90% состоит из органических веществ и на 10—30% из неорганических веществ. Содержание органического углерода – более 60%. Все это делает активный ил достаточно ценным вторичным ресурсом. Утилизация иловых осадков возможна различными способами, от выбора которого зависит рентабельность производства.

Утилизация ила очистных сооружений: преимущества и недостатки существующих методов

Существует несколько способов утилизации избыточного активного ила (ИАИ):

• депонирование на иловых картах
• биологическая переработка илов очистных сооружений анаэробными микроорганизмами в метантенках
• термические методы (технологическое сжигание или пиролиз илов)

Общепризнано, что депонирование активного ила уже не является опцией, заслуживающей внимания, так как иловые карты очистных, особенно крупных городов, переполнены. Попытки перемешивать ил с опилками с последующим получением (через нескольких лет хранения) на картах некоего «продукта» (документально весьма выгодно, когда отход превращается в продукт с непонятными свойствами) тоже не отвечает современным экологическим тенденциям. Сельское хозяйство такой компост использовать не может, в отличие от удобрений, изготовленных из активного ила после обезвоживания, очистки и осушки.

Наиболее перспективными в отношении переработки ИАИ представляются термические методы. В силу высокого содержания летучих твердых веществ (VS) и коллоидных веществ, образующихся в ходе ферментации, избыточный активный ил с трудом поддается механическим типам обезвоживания. Для облегчения этого процесса его смешивают с первичным илом, но это привносит патогенные характеристики в смесь. Кроме того, если в Европе существует успешная практика использования компостов на основе иловых осадков очистных сооружений в сельском хозяйстве, то в России, согласно законодательству, в аграрном секторе такие компосты использовать нельзя – в силу недостаточной очистки на локальных очистных сооружениях и накопления в иловых осадках тяжелых металлов и других неорганических загрязнителей. Ресурс депонирования иловых осадков на картах полигонов в значительной степени в России исчерпан. Таким образом, на первый план логически выходят методы утилизации, кардинально сокращающие первоначальные объемы иловых осадков и среди них, конечно, термические, которые подразделяются на две большие группы — инсинерацию и термическую деструкцию (осушку методом пиролиза).

Интересно, что химический состав активных илов, участвующих в процессе очистки стоков с разным составом, достаточно сходен между собой. Так, у очистных сооружений завода по производству азотных удобрений ил соответствует формуле C90H167O52N24S8, у очистных коксохимзаводов -C97H199O53N28S2, а в отстойниках муниципальных очистных сооружений — C54H212O82N8S7. Это облегчает поиск универсальных решений, какими традиционно являются термические технологии.

Инсинерация илов очистных сооружений применяется достаточно давно. В Санкт-Петербурге действуют три завода по сжиганию иловых осадков очистных сооружений, первый из которых, на острове Белый был запущен еще в 1997 г. Илы, содержащие большой процент органического углерода в сухом остатке, легко поддаются инсинерации со значительным уменьшением первоначального объема. Однако, в силу способности удерживать влагу, после механического обезвоживания ил сохраняет 2/3 воды и тем затрудняет инсинерацию.

Традиционно иловые осадки сжигают в печах с псевдокипящим слоем, которые хотя и являются эффективным экологическим оборудованием, достаточно капризны к условиям ведения процесса и требуют дорогостоящих запасных частей и расходных материалов (песка). Кроме того, в силу высокого содержания в илах солей тяжелых металлов, образования при горении смол, а также в силу общего недостатка технологии – образования диоксинов – инсинерация ила не может рассматриваться как оптимальное решение, так как требует мощного и дорогостоящего узла газоочистки. Поиски альтернативных решений в области термических технологий ведут в сторону термической деструкции или сушки осадков.

Технологии пиролиза также давно известны и применяются в разных сферах промышленности. Суть их заключается в нагреве исходного сырья в бескислородной атмосфере, препятствующей горению. Подводный камень технологии, успешно обойденный немногими производителями – в объемах перерабатываемого сырья. Если изготовить пиролизное оборудование утилизации иловых осадков периодического типа (тигельную вертикальную печь) с парой рабочих циклов в сутки относительно легко, установка непрерывного пиролиза, удовлетворяющая потребностям промышленного производства, является достаточно технологически емким оборудованием.

Компания IPEC предлагает наиболее эффективный и экологически безопасный способ утилизации ИАИ — сушка иловых осадков в установке пиролиза непрерывного действия УТД-2 с дополнительным ректором. Данный процесс не сопровождается образованием пиролизного топлива. Его продуктом является карбонизированный гидрофобный сухой остаток V класса опасности (не опасный), что подтверждается результатами ряда испытаний, проведенных на производственной площадки компании.

Установка УТД-2 имеет блочно-модульную конструкцию и состоит из двух реакторных аппаратов, в одном из которых осуществляется подготовительная сушка илов, а в другом – карбонизация. Возможно проведение процесса в одном реакторном модуле, разделенном на зону осушки и зону карбонизации.

Основные этапы технологического процесса переработки активного ила

1. Перемещение исходного сырья (активного избыточного ила) по реактору осуществляется системой герметизированных шнеков.
2. Отходы поступают из шламонакопителя по системе шнеков в реактор, где высушиваются теплом горелок топки, пламя которых не соприкасается с перерабатываемыми материалами.
3. При продвижении отходов по камере реактора происходит их осушка и расщепление длинных молекул углеводородных соединений на более короткие.
4. Пиролизный газ и пары отводятся из камеры реактора через конденсатор и сепаратор, где происходит отделение и конденсация жидкой фракции.
5. Сухой остаток продвигается далее по камере реактора и после выхода из реактора также герметичным шнеком направляется в золоприемник.

Преимущества осушки ила на пиролизной установке УТД-2

• Значительное уменьшение объемов исходного отхода и полное необратимое обезвоживание (продукт имеет гидрофобные свойства). Это важно, так как необработанные термически обезвоженные иловые осадки при депонировании на картах полигонов имеют свойство впитывать атмосферную воду и стойко ее удерживать, увеличивая свой объем.
• Полностью обеззараживает ил сушка, удаляя патогенные микроорганизмы.
• Осушка в пиролизной установке без прямого контакта отхода с пламенем не генерирует опасных выбросов, свойственных инсинерации, таких как диоксины.
• Благодаря гибко настраиваемому автоматическому режиму работы установки можно регулировать необходимую степень осушки в зависимости от требуемых свойств получаемого продукта.

Установки термической деструкции (УТД) производства IPEC имеют высокую степень заводской готовности. Монтаж на объекте включает в себя только подготовку площадки и подведение инженерных сетей.

Санитарно-защитная зона Установки мала, так как ее выбросы – продукты горения природного газа или дизельного топлива, используемых для разогрева отходов. Они не зависят от состава сырья, подаваемого на переработку.

Установка утилизации ила УТД-2 отличается низким энергопотреблением, суммарно 35 кВт. Для ее обслуживания в автоматическом режиме достаточно смены из двух операторов с невысокой степенью квалификации.

Ознакомиться с модельным рядом и заказать оборудование можно в Каталоге пиролизных установок УТД. Специалисты компании IPEC ответят на все вопросы, касающиеся утилизации иловых осадков очистных сооружений, и помогут подобрать оптимальное технологическое решение, адаптированное под нужды объекта.

Авторы: К.В. Ладыгин, С.И. Стомпель.
Статья «Проблема очистных сооружений – избыточные иловые осадки» опубликована в журнале экологических решений «ЭКОИНЖ» выпуск № 19, 2019 г.
При использовании материала/любой его части ссылка на авторство и сайт (www.i-pec.ru) обязательна