Суровите утайки от уплътнителя могат да останат нетретирани само, ако в последствие бъдат обработени в инсинератор за сурови утайки. Всички други методи изискват стабилизиране на утайките. Целите на процеса на стабилизиране на утайките са:
-
стабилизиране на долния пласт;
-
намаляване на количеството утайки и твърди частици;
-
подобряване на характеристиките на утайките след обезводняване;
-
създаване на възможност за оползотворяване на биогаз, но при значително намаляване на калоричността на стабилизираните утайки, и
-
оползотворяване на получения биогаз за генериране на енергия (в газови двигатели или турбини) или топлина;
-
създаване на буфер и капацитет за съхранение на утайките за третиране.
В зависимост от крайните цели са необходими различни нива на стабилизиране на утайките като обикновено се препоръчва следното:
-
Стабилизирането не е задължително, когато утайките ще бъдат използвани в термични процеси или ще претърпят биологично преобразуване (освен ако транспорта, безопасността или опасенията от страна на операторите на съоръженията за евентуални зловонни газове не го налагат).
-
Оползотворяването в селското стопанство (в течно или сухо състояние) изисква напълно стабилизирани утайки.
-
Употребата им в полутечно състояние върху земи, особено за озеленяване, също налага използването на напълно стабилизирани утайки.
-
Оползотворяването на утайки върху земя след тяхното обезводняване, за рекултивация и озеленяване, изисква те да бъдат поне полу-стабилизирани.
-
Обезвреждането им в депа изисква обезводняване или сушене, както и частично до напълно стабилизирани утайки (в зависимост от метода).
При биологичното стабилизиране на утайките трябва да се разграничат два процеса: аеробен и анаеробен. Обикновено след третиране в метан-танкове, утайките се обезводняват по-лесно и имат малко по-високо съдържание на сухо вещество (↗ BREF WI; 2.2.3.2.3 Третиране в метан-танкове, стp.31). Химичното стабилизиране, например с вар, предлага краткотрайни, а не устойчиви резултати, за разлика от биологичните процеси.
Препоръчително е всеки оператор, в зависимост от избрания начин, да анализира периодично следните параметри с цел определяне на степента на стабилизиране на утайките, която е постигнал, и проследяване на ефективността на използвания метод.
-
Загуби при запалването; при стойност < 50% утайките са добре стабилизирани / 50 - 65% - частично стабилизирани / > 65% - нестабилизирани;
-
Загуба на кислород: при 0.06 kg O2/(kg О.с.в.•д.) утайките са добре стабилизирани.
Допълнително трябва да се проведе тест за токсичните въздействия на състава на водата с 3-фенил тетразолиев хлорид (TTC) и формазан.
|
Описание на основния процес
|
Фактори, които да се вземат под внимание
|
Примерни обекти
| Анаеробно стабилизиране |
Разграждане:
Това е метод за стабилизиране на първични и вторични утайки, при който обикновено се използват метан-танкове и открити изгниватели. Активният органичен товар и количеството утайки се намаляват посредством биологично разграждане на съдържанието на органичен материал в отсъствието на кислород (анаеробно разграждане).
Разграждането в метан-танкове се извършва при мезофилен (30-38°C) или термофилен (49-57°C) температурен режим и обикновено продължава 20-30 дена.
-
Като страничен продукт се получава метан (биологичен газ), който може да бъде използван за производството на енергия. Тя, на свой ред, може да послужи за последващо сушене на останалите утайки.
-
Изгнилите утайки вече не отделят миризма, тъй като първоначално съдържащите се в тях органични вещества до голяма степен са разградени. Материалът не мирише и се счита за стабилизиран.
Инвестиционните разходи за класически яйцевидни метан-танкове възлизат на 600-1000 евро/m³ капацитет на метан-танка. Допълнителните нужди от персонал са 8-10 часа месечно.
Енергийните потоци от разграждането заедно с топлината, която се образува от горенето на утайките или биогаза, са ефикасен начин за сушене на утайките. Анаеробното разграждане преди горенето може да намали производителността, поради ниската калоричност на третираните в метан-танковете утайки. Затова в този случай се препоръчва единствено обезводняване. Комбинацията от разграждане и обезводняване в мобилни инсталации трябва да се избягва заради високото съдържание на азот във филтрата.
|
Отвеждането на газовете в резултат на ферментацията на органичните вещества не позволява те свободно да преминат в атмосферата и по този начин да окажат вредно въздействие върху климата.
|
ПСОВ с метан-танкове в
София, Стара Загора и Бургас.
ПСОВ с открити изгниватели в Пазарджик, Велико Търново и района на Слънчев бряг
|
Изгнилите утайки обикновено се обезводняват по-лесно, отколкото тези, които не са третирани в метан-танкове. По този начин, след механичното обезводняване, съдържанието на сухо вещество е малко по-високо.
|
В резултат на ефикасното разграждане на органичните вещества, количеството остатъчни утайки след третирането е с около 20% по-малко в сравнение с това при аеробното стабилизиране.
|
Недостатъкът на този процес е, че намалява калоричността на утайките при по-нататъшното им използване за генериране на топлина.
|
Възможности за оптимизация:
|
Посредством различни мерки може да бъде постигнато по-добро разграждане на материала и по този начин, намаляване на обема на утайките, както и по-голямо количество газ и по-малко шлака. Те също така влияят положително на по-нататъшното оползотворяване на утайките. Основните препоръчителни дейности са:
-
Хомогенизиране на утайките
може да се постигне с въвеждането на обикновени разбъркващи елементи (като например пропелерни бъркалки), впръскване на въздух под налягане или циркулационни помпи; двудюзови системи с ниско налягане (до 15 бара) са дори по-добри за създаването на хидродинамична турбулентност и напречни сили. Резултатите са разтваряне на едроструктурните утайки, смесване на третираните части и по-добра флуидност. В идеалния случай това се прави между системата за отвеждане на активните утайки и системата за подаване на утайки към септичния резервоар.
-
Постоянно подаване към изгнивателите
осигуряване на 24 – часово подаване към метан танка.
-
Недопускане на температурни колебания
Температурата в метан танка не трябва да пада под 38°C и трябва да се поддържа в постоянни граници.
|
Хомогенизирането увеличава вискозитета с до 40%, а ХПК със 130% и по този начин подобрява производството на газ с 10-30%, което на свой ред води до намаляване на нежеланите емисии на парникови газове.
|
|
€ Намаляват се разходите за почистване на инсталациите от флокуланти и остатъци
| |
Нагряването на метан танка с цел подобряване на процеса води до по-голям разход на електроенергия
|
Дезинтеграция:
При този метод структурата на утайките се променя посредством механични, химични и/или термични процеси и така се улеснява биоразграждането.
-
Химическа дезинтеграция:
Включва главно:
–предизвикване на утаяване с помощта на железни соли, което води до намаляване на фосфора и по този начин се подобрява обезводняването,
–използването на утаители на полимерна основа,
–добавянето на гасена вар/ хидратирана вар (около 20 - 35% CaO в твърдото вещество) за хигиенизиране на утайките и за стабилизиране на киселинната основа.
Основно се прилагат термичната хидролиза или термичната хидролиза под високо налягане. При тези процеси органичното съдържание на изгнилите утайки се разгражда от високата температура и налягането в реактор с непрекъснат цикъл на действие до биологични компоненти с къси вериги. Продуктът на хидролизата се разгражда по-бързо в метан-танковете и води до образуването на значително по-голямо количество газ. От него остава единствено малка част твърди частици, които могат да се върнат обратно за разграждане. Това може да бъде постигнато с модернизиране на вече съществуващите метан-танкове или биореактори в ПСОВ. Процесът може да се приложи преди или след метан танка.
–преди метан танка: Първичните и излишните активни утайки се сгъстяват до 6-10% с.в. и се подават към реактора под налягане като се добави топлообменна система.
–след метан танка: Утайката се сгъстява до около 10% с.в. и се подава към реактора посредством помпи с високо налягане. Първичните и излишните активни утайки, съдържащи 6-10% с.в., отиват в метан танка заедно с продукта от хидролизата.
.
|
По-голямо количество газ, като в същото време значително намаляват остатъчните утайки
|
ПСОВ Самоков, България
|
10-50% повече биогаз поради по-добро разграждане на хидролизата
|
Химическата дезинтеграция изкуствено увеличава обема на сухия отпадък, което може да доведе до допълнителни разходи.
|
По-добро използване на капацитета и увеличен оборот, безплатен допълнителен капацитет за третиране
|
Хидролиза:
ПСОВ Блюмелтал/ гр. Пирмасенс, Опенхайм и Долен Селц в Ингелхайм
цяла Германия
|
По-добри показатели при обезводняването (до 33% сух остатък)
|
По-стабилизирано разграждане (намалява се образуването на пяна/ шлака)
|
По-хигиенизирани изгнили утайки
|
€ Възвращаемостта на инвестицията е налице поради липсата на разходи за обезвреждането на утайките и допълнителното производство на газ
|
Връщането на азот и фосфор се увеличава, освен ако не се приложи допълнителен процес за утаяване с магнезиево амониев фосфат (MAP)
(вж. ↗ Оползотворяване на фосфора)
| Аеробно стабилизиране |
Аеробно стабилизиране на утайките:
Микроорганизмите, които се съдържат в утайките се стимулират посредством подавания кислород и почти цялата налична органична материя се превръща в минерални и хумусоподобни крайни продукти. Стимулирането на активността на микроорганизмите и по-нататъшното стабилизиране се постигат в басейни, които се аерират по различен начин: центробежно аериране, въртящи се четки, вентилатори или други вентилационни съоръжения, като например, мембранни дифузори.
|
Този процес изисква много електроенергия, което налага използването на допълнително количество за реакцията.
|
|
Възможности за оптимизация:
|
Нитрифициране посредством каскадна система:
Отпадъчните води и активираните утайки трябва да преминат през няколко последователни басейна. Амониевите йони се окисляват от бактериите с помощта на кислород, първо до нитрит, а след това до нитрат и вече се превръщат в не токсични (окислен азот). Добре е да се съчетае с предварително отстраняване на азота.
-
В първия басейн за отстраняване на азот, органичният азот се превръща в молекулен азот, който преминава в атмосферата (денитрификация). Рециркулиращите активни утайки са главната среда, която трябва да бъде третирана. Цялостното намаляване на концентрацията на азот подпомага процеса на стабилизиране.
-
В следващите етапи на денитрификацията (в стъпаловидно разположени басейни) количеството азот, образувало се в предходните нитрификационни басейни, се намалява по същия начин.
Практиката показва, че инсталациите с 2-4 стъпаловидно разположени басейна са най-ефективни. Техническото предимство на това решение не е в резултат на каскадата, а благодарение на начина, по който се разпределя притока на отпадъчни води в нея.
|
~ Позволява да се спести електроенергия, за разлика от станциите със същия първоначален капацитет
|
ПСОВ Силщедт, Саксония-Анхалт
ПСОВ Ленещедт-Гревенбрюк, Нордрайн-Вестфалия и в цяла Германия
|
Помага да се увеличи капацитета на съществуващите системи с едновременно аеробно стабилизиране,
внезапните повишения и колебанията в притока се компенсират по-добре при каскадната система
|
Малко по-високи разходи за разпределянето на потока и за справяне с различните критични ситуации във всеки един басейн от системата
| Запръстяване
(Изсушителни полета)
|
Представлява почти естествен метод за бавно обезводняване и стабилизиране на утайките до тяхната минерализация. Те се превръщат в материя, наподобяваща пластове пръст, която се отвежда и оставя да престои в конструирани блата или лагуни. Намаляването на първоначалния обем на утайките до около 90-95% отнема доста време. Дехидратирането се постига чрез изпаряване и благодарение на гравитацията. Изграждат се басейни с бетонови стени или със земнонасипни диги с дренажни ивици. По принцип, басейните за обикновено стабилизиране и сушене (пълнят се до 0.5 m височина) се чистят 1-3 пъти в годината. Когато сушенето е по-продължително, те се напълват повече (>1m). Процесите, в които смес от различни материали, включително утайки се натрупва на редове и се оставя на открито за компостиране, спадат към същата категория. В зависимост от метода, поетапно могат да се използват структурен материал, минерални вещества и различни добавки. При биологичния процес за съвместното третиране на утайките с неорганични и органични вещества се използват изкопани земни маси, други биогенни отпадъци, замърсени почви и утайки, съдържащи фибри. Необходимото пространство за почвообразуване в непълен басейн с дълбочина 1.5-1.7m (без дренажната конструкция) е приблизително 0.25 m²/е.ж. за аеробно стабилизирани утайки и 0.5m²/е.ж., когато те са анаеробно стабилизирани. Общото време за експлоатация до първото основно почистване на въпросния басейн е от 5 до 10 години.
|
~ Много нисък разход на енергия (само около 10 % от потреблението, което се изисква за механичното обезводняване)
|
ПСОВ, например в Разлог, Обзор, Поповец и Зимовина – цяла България
|
€ Ниски експлоатационни разходи, например няма разходи за разбъркване
|
Изисква се голямо пространство и много време.
|
Възможности за оптимизация:
|
Конструирани блата или лагуни:
Вместо изсушителни полета може да се проектират и конструират блата с основа от пясък или дребен чакъл. Те се използват за изсушаване на утайките.Обезводняването се извършва от растенията, които се нуждаят от вода. Порите на филтриращия материал служат и като среда за развитие на микроорганизмите, които пречистват отпадъчните води. Голямо предимство имат конструираните блата, засети с тръстика (например, Phragmites australis), тъй като, освен по-висока степен на обезводняване (намаляване на обема), те осигуряват и повишено разграждане на замърсителите. Всички органични компоненти в утайките се разграждат до повече от 50%. Тръстиката трябва да е гъсто засята, 4-5 стъбла/m². Тръстиковите полета могат да се използват 20-25 години без да се почистват. Излишният филтрат, обаче, трябва да се върне посредством дренажна система в ПСОВ.
Приблизителната инвестиция за изграждане на такъв тип инсталация в Германия е 60 евро /m² третирана площ (с всички съоръжения включително)
|
По-висока степен на стабилизация на утайките в дългосрочен план, в сравнение с аеробното третиране, и производство на използваема биомаса
|
Завод за вторично почвообразуване в Нордерней, Шлезвик-Холщайн/Хунсрюк, Рейнланд-Палатинате, ПСОВ Айбелсхаузен, Хесен
цяла Германия
|
Голяма гъвкавост по отношение на
-
захранването (особено подходящ за области със силно променлив обем на утайките)
-
възможности за последващо използване на остатъците от процеса (оползотворяването върху земя според търсенето)
|
Създаването и използването на допълнителни басейни за съхранение с цел отделяне на утайките през периода от ноември до април, за да се предотвратят проблеми, свързани с подаването им през зимата (замръзването на басейните не позволява на новопостъпилите утайки да се обезводнят достатъчно, което през пролетта води до риск от разграждане в междинния слой течност и образуване на силни миризми).
|
|
|
Сподели с приятели: |
