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Das Lehrbuch behandelt Möglichkeiten zur Bestimmung der Effizienz von Wasseraufbereitungs- und Wasseraufbereitungsanlagen sowie Schlammbehandlungsanlagen. Berücksichtigt werden Methoden und Technologien zur Labor- und Produktionskontrolle der Qualität von Natur-, Leitungs- und Abwässern. Die dritte Auflage des gleichnamigen Lehrbuchs erschien 2004.
Für Studierende der Baufachhochschulen der Fachrichtung 2912 „Wasserversorgung und Abwasserentsorgung“.

BEWERTUNG DER QUALITÄT VON NATÜRLICHEM, TRINKWASSER UND INDUSTRIEWASSER.
Die Wasserversorgungsquellen in den meisten Regionen der Russischen Föderation sind Oberflächengewässer von Flüssen (Stauseen) und Seen, die 65-68 % der gesamten Wasseraufnahmemenge ausmachen. Nachfolgend finden Sie eine Bewertung der Wasserqualität in Abhängigkeit von einigen charakteristischen Zusammensetzungsindikatoren: pH-Wert, Mineralisierung (Salzgehalt), Härte, Gehalt an suspendierten und organischen Substanzen sowie dem phasendispersen Zustand.

Vergleich geschätzter und tatsächlicher Indikatoren der Wasserzusammensetzung in Quellen Russische Föderation In seinem asiatischen Teil und in den nördlichen Regionen, d. im größten Teil des Landes. Weit verbreitete Verschmutzung von Gewässern mit Verunreinigungen anthropogenen und technogenen Ursprungs, beobachtet in letzten Jahren, ist auf den Zufluss von unbehandeltem und unzureichend gereinigtem Abwasser, Haushalts- und Industrieabwasser, Schmelz- und Regenwasser aus Einzugsgebieten zurückzuführen.

INHALT
EINFÜHRUNG
KAPITEL 1. TECHNOLOGISCHE STEUERUNG NATÜRLICHER UND INDUSTRIELLER WASSERBEHANDLUNGSPROZESSE.“
1.1. Beurteilung der Qualität von Natur-, Trink- und Brauchwasser
1.2. Laborproduktionskontrolle der Wasserqualität in häuslichen Trink- und In
1.3. Steuerung von Wasservorbehandlungs-, Koagulations-, Sedimentations- und Filtrationsprozessen
1.4. Überwachung von Wasserdesinfektionsprozessen
1.5. Kontrolle der Prozesse der Fluoridierung, Defluoridierung, Enteisenung von Wasser, Entfernung von Mangan
1.6. Steuerung von Wasserstabilisierungsprozessen. Entfernung von Gasen: Sauerstoff, Schwefelwasserstoff
1.7. Steuerung von Wasserenthärtungs-, Entsalzungs- und Entsalzungsprozessen
1.8. Steuerung der hydrochemischen Betriebsbedingungen von zirkulierenden Kühlwasserversorgungssystemen
1.9. Überwachung des Wasserkühlungsprozesses
1.10. Übungen und Aufgaben
ABSCHNITT 2. TECHNOLOGISCHE KONTROLLE VON ABWASSERBEHANDLUNGSPROZESSEN
2.1. Allgemeine Bestimmungen
2.2. Klassifizierung von Abwasser. Arten von Verunreinigungen und Methoden zu ihrer Entfernung
2.3. Steuerung mechanischer Abwasserbehandlungsprozesse
2.4. Überwachung des Betriebs von aeroben biologischen Abwasserbehandlungsanlagen
2.5. Steuerung von Abwasseraufbereitungs- und Desinfektionsprozessen
2.6. Überwachung von Schlammbehandlungsprozessen. Methan-Fermentationsprozesse und Steuerung des Fermenterbetriebs
2.7. Überwachung des Betriebs von Schlammentwässerungs- und -trocknungsanlagen
2.8. Kontrolle industrieller Abwasserbehandlungsprozesse und Methoden zur Extraktion schädlicher Substanzen daraus
2.9. Kontrolle zerstörerischer Methoden der industriellen Abwasserbehandlung
2.10. Übungen und Aufgaben
ABSCHLUSS
LITERATUR.

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Organisation der Wasserqualitätskontrolle. Steuerung von Wasservorbehandlungsprozessen. Kontrolle des Prozesses durch Koagulation. Steuerung von Wasserklärprozessen in Absetzbecken und Klärbecken mit Schwebstoffen. Steuerung des Wasserfiltrationsprozesses. Steuerung von Wasserdesinfektionsprozessen.

Behandlung natürlicher Wassersedimente.

Methoden und Verfahren zur Schlammbehandlung. Recycling von Sedimenten.

Industrielle Wasserversorgungssysteme

Kühlgeräte für Umlaufwasserversorgungssysteme

Wissenschaftliche Grundlagen Wasserkühlungsprozess. Wasserzirkulationssysteme. Thermische Berechnung. Hauptstrukturen. Planschbecken. Kühltürme. Kühlreservoirs. Grundlagen der thermischen Berechnung. Vergleich und Auswahl von Geräten. Kühlwasseraufbereitung. Ursachen und Arten der Überwucherung von Rohren und Kühlgeräten. Methoden zur Bekämpfung von Biofouling in Wasserkühlsystemen. Das Konzept der Wasserstabilität, Bestimmungsmethoden. Wissenschaftliche Grundlagen und Chemie von Metallkorrosionsprozessen. Magnetische Wasseraufbereitung. Ursachen und Arten der Kondensatbelastung aus Wärmekraftwerken. Methoden zur Entfernung von Kupfer, Eisen und Ölen aus Kondensat.

Entgasung von Wasser

Die Essenz des Prozesses und der Methoden zur Entfernung gelöster Gase aus Wasser. Technologie und Ausrüstung physikalisch-chemischer und biologischer Methoden zur Wasserentgasung.

Wasserenthärtung

Technologische Grundlage des Prozesses. Methoden zur Wasserenthärtung. Thermische Methode, Installationen. Reagenzienmethode, technologische Schemata, Installationsparameter. Thermochemische Methode. Wasserenthärtung durch Kationisierung. Die Essenz des Prozesses, Kationenaustauscher, technologische Schemata. Konstruktionen von Kationenaustauschfiltern, deren Regeneration. Wasserenthärtung durch Dialyse, elektrochemische Methode. Begründung für die Wahl einer Wasserenthärtungsmethode.

Entsalzung von Wasser

Das Wesen des Prozesses, Klassifizierung, Umfang. Entsalzung von Wasser durch Destillation. Ionitische Entsalzung von Wasser. Gewinnung von Reinstwasser. Entsalzung von Wasser durch Elektrodialyse. Entsalzung von Wasser durch Umkehrosmose. Die Essenz der Prozesse, Anwendungsbereich, Hardware-Design. Technische und wirtschaftliche Bewertung von Wasserentsalzungsmethoden.

Kieselsäure aus Wasser entfernen

Technologie zur Entfernung von Kieselsäure aus Wasser. Sorptive Desilikonisierung von Wasser. Das Wesen der Methode, Reagenzien, technologisches Schema, Strukturen und ihre Berechnungen. Entsilikonisierung durch Filtration. Desilikonisierung mit Anionenaustauschern. Die Essenz der Methode, Diagramme, Strukturen und Berechnungen. Technische und wirtschaftliche Bewertung von Methoden zur Wasserentsilikonisierung.

Merkmale der Wasserversorgung für Unternehmen verschiedene Branchen Industrie

Systeme und Schemata der Wasserversorgung für Wärmekraftwerke. Wasserversorgung für Eisen- und Nichteisenmetallurgieunternehmen, Koksproduktion. Wasserversorgung für Hochofen, Stahlwerk und Walzwerke eines Hüttenwerks.

Geschlossene Wassersysteme von Industrieunternehmen, Komplexen und Bezirken

Grundsätze zur Schaffung geschlossener industrieller Wasserversorgungssysteme. Wirtschaftliche und ökologische Vorteile geschlossener Wasserversorgungssysteme.

Sanitäre und hygienische Bewertung von recyceltem Wasser. Nutzung von Abwasser in der Wasserversorgung von Industriebetrieben, Komplexen und Bezirken. Methoden zur Abwasserbehandlung in geschlossenen Wasserversorgungssystemen. Bildung der Salzzusammensetzung von Wasser in Umlaufwasserversorgungssystemen und Stabilisierung der Ionenzusammensetzung von Umlaufwasser. Behandlung von Abwasser in örtlichen Anlagen. Koagulation von Abwasserverunreinigungen. Adsorption, Extraktion und thermische Behandlung von Abwasser. Tertiäre Abwasserbehandlung und deren Regulierung mineralische Zusammensetzung. Entmineralisierung und Enthärtung des Abwassers nach seiner Adsorptionsreinigung.

WASSERENTSORGUNG

Entfernung von Abwasser aus besiedelten Gebieten und Industriebetrieben zum Schutz der Reinheit von Boden, Luft und Wasser. Der Zusammenhang zwischen Abwasserentsorgung und Wasserversorgung, Stadtverbesserung und Industriebau. Sanitäre, wirtschaftliche und ökologische Bedeutung der Abwasserentsorgung. Entwicklung von Sanitärsystemen in Kasachstan, im nahen und fernen Ausland. Komplettlösung Probleme der Wasserversorgung, Entwässerung, Bewässerung, Bewässerung.

Beschlüsse der Regierung der Republik Kasachstan zur Verbesserung der Wohnverhältnisse und zur Verbesserung der Lebensbedingungen der Bevölkerung. Errungenschaften von Wissenschaft und Technik im Bereich der Abwasserentsorgung. Perspektiven und Entwicklungspfade für den Bau von Abwasserentsorgungssystemen in Kasachstan.

BEHANDLUNG VON INDUSTRIELLEN ABWASSERSEDIMENTEN

1 Zusammensetzung und Eigenschaften von Sedimenten

Herkömmlicherweise lassen sich Niederschläge in drei Hauptkategorien einteilen

− mineralische Sedimente,

− organische Sedimente mit einem Aschegehalt von weniger als 10 %;

− gemischt mit einem Aschegehalt von 10 bis 60 %.

Darüber hinaus werden alle Sedimente in inerte und toxische sowie stabile und instabile (zerfallende) Sedimente unterteilt. Schlamm wird auf einfachste Weise aufbereitet, der Gehalt an anorganischen Stoffen und die darin enthaltenen wertvollen Bestandteile werden zurückgewonnen. Sedimente der zweiten und dritten Gruppe sind in ihrer Zusammensetzung und ihren Eigenschaften sehr unterschiedlich. Dabei kommen für deren Verarbeitung verschiedene technologische Schemata zum Einsatz.

Hauptaufgaben moderne Technologie bestehen in der Reduzierung ihres Volumens und der anschließenden Umwandlung in ein harmloses Produkt, das keine Umweltverschmutzung verursacht.

Betrachten wir die vorgeschlagene Klassifizierung der Niederschläge. Er weist darauf hin, dass „Sedimente Suspensionen sind, die während des Prozesses ihrer mechanischen, biologischen und physikalisch-chemischen (Reagenzien-)Reinigung aus dem Abwasser isoliert werden“, und gibt folgende Klassifizierung:

− grobe Verunreinigungen (Abfälle), die von den Gitterrosten zurückgehalten werden;

− schwere Verunreinigungen (Sand);

− in Absetzbecken schwimmende Verunreinigungen (Fettstoffe);

− Rohschlamm ist eine Suspension, die hauptsächlich aus sich absetzenden Schwebstoffen besteht, die in Vorklärbecken zurückgehalten werden;

− Belebtschlamm, der in Nachklärbecken zurückgehalten wird; − ein Komplex kolloidaler Mikroorganismen mit adsorbierten und teilweise oxidierten Schadstoffen, die während der biologischen Behandlung aus dem Abwasser extrahiert werden;

− Schlamm, der in Klär- und Faulbehältern, zweistufigen Absetzbecken und Faulbehältern anaerob vergärt wird;

− aerob stabilisierter Belebtschlamm oder dessen Mischung mit Sedimenten aus Vorklärbecken in Belebungsbecken;

− kondensierter Belebtschlamm in Abscheidern;

− verdichteter Belebtschlamm in Kompaktoren und anderen Geräten.

Sedimente und Schlamm aus industriellen Abwassersystemen bestehen überwiegend aus anorganischen Stoffen.

Der Hauptanteil des Schlamms aus Vorklärbecken (60–70 %) und Belebtschlamm (70–75 %) besteht aus organischem Material. Die bakterielle Belastung dieser Sedimente ist hoch. Sie enthalten alle wichtigen Formen bakterieller Organismen: Kokken, Stäbchen, Spirillen, Erreger von Magen-Darm-Erkrankungen, Wurmeier.

Die chemische Zusammensetzung der Trockenmasse in Sedimenten variiert stark. Die Trockenmasse feuchter Sedimente hat die folgende Elementzusammensetzung (Gew.%): Kohlenstoff - 35,0-88,0; Wasserstoff – 5,0–9,0; Schwefel - 0,2-2,7; Stickstoff - 1,8-8,0; Sauerstoff - 7,6-35,0. Trockenmasse von Belebtschlamm enthält (Gew.%): Kohlenstoff - 44,0-76,0; Wasserstoff - 5,0-8,2; Schwefel - 0,9-2,7; Stickstoff - 3,3-10,0; Sauerstoff - 13,0-43,0. Die Sedimente enthalten Verbindungen von Silizium, Aluminium, Eisen, Kalzium, Magnesium, Kalium, Natrium, Zink, Nickel, Chrom usw.

Ein wichtiges technologisches Merkmal des Sediments ist sein spezifischer Widerstand. Der spezifische Widerstand des Sediments ist der Widerstand einer Masseneinheit der festen Phase, die pro Flächeneinheit des Filters abgeschieden wird, wenn unter konstantem Druck eine Suspension gefiltert wird, deren Viskosität der flüssigen Phase gleich Eins ist. Diese Eigenschaft bestimmt die Wasserausbeute des Sediments. Der spezifische Widerstand von Sedimenten beträgt r = 108-1010 m/kg und hängt von der Granulometrie ab chemische Zusammensetzung Entwurf.

Verbindungen aus Eisen, Aluminium, Chrom, Kupfer sowie Säuren, Laugen und einige andere in EPS enthaltene Stoffe tragen dazu bei, den Prozess der Schlammentwässerung zu intensivieren und den Verbrauch chemischer Reagenzien für deren Koagulation vor der Entwässerung zu reduzieren. Öle, Fette, Stickstoffverbindungen und Faserstoffe sind dagegen ungünstige Bestandteile. Sie umgeben Sedimentpartikel und stören die Verdichtungs- und Koagulationsprozesse. Darüber hinaus erhöhen sie den Gehalt an organischen Substanzen im Sediment, was sich auf die Verschlechterung seiner Wasserausbeute auswirkt.

Der spezifische Widerstand des Schlamms dient als Ausgangswert für die Auswahl einer Schlammbehandlungsmethode und die Berechnung der entsprechenden Strukturen. Es ist notwendig, Verfahren zur Behandlung von Sedimenten auszuwählen, bei denen sich ihr spezifischer Widerstand nicht erhöht.

2 Die wichtigsten Verfahren zur Verarbeitung von Schlamm aus Industrieabwässern

Zur Behandlung und Neutralisierung von Sedimenten kommen verschiedene technologische Verfahren zum Einsatz: Verdichtung, Stabilisierung, Konditionierung, Entwässerung, Wärmebehandlung, Wertstoffentsorgung, Liquidation (Abb. 1).

Reis. 1 − Typische Verfahren zur Behandlung von industriellem Abwasserschlamm

Sedimentverdichtung verbunden mit der Entfernung freier Feuchtigkeit. Bei der Verdichtung werden durchschnittlich 60 % der Feuchtigkeit entzogen und die Sedimentmasse um das 2,5-fache reduziert. Zur Verdichtung von Belebtschlamm, der einen Feuchtigkeitsgehalt von 99,2–99,5 % aufweist, werden Schwerkraft-, Flotations-, Zentrifugal- und Vibrationsverfahren eingesetzt.

Um den Zerfall der Sedimente zu verhindern, werden sie stabilisiert und anschließend entweder vergraben oder entsorgt. Im Gange Bei der Stabilisierung von Sedimenten wird der biologisch abbaubare Teil der organischen Substanz zu Kohlendioxid, Methan und Wasser zerstört. Die Stabilisierung erfolgt mit Hilfe von Mikroorganismen durch anaerobe Verdauung, aerobe Mineralisierung, Wärmebehandlung, Flüssigphasenoxidation und die Einführung chemischer Reagenzien.

Niederschlagskonditionierung ist ein Prozess vorbereitende Vorbereitung Schlamm vor der Entwässerung oder Entsorgung durch Reduzieren Widerstand und Verbesserung der wasserführenden Eigenschaften von Sedimenten aufgrund von Veränderungen in ihren Strukturen und Formen der Wasserverbindung.

Die Konditionierung erfolgt mit reagenzien- und nichtreagenzienbasierten Methoden. Bei der Reagenzienbehandlung werden die Sedimente mit einer 10 %igen Lösung von Koagulationsmitteln (FeSO4, Fe2(SO4)3, Al2(SO4)3 usw.) behandelt. Anstelle von Koagulationsmitteln können auch Flockungsmittel eingesetzt werden. Zu den reagenzienfreien Verarbeitungsmethoden gehören: Wärmebehandlung, Einfrieren mit anschließender Absetzung, Flüssigphasenoxidation, Elektrokoagulation und Strahlungsbestrahlung.

Essenz der Methode Wärmebehandlung besteht darin, das Sediment auf eine Temperatur von 150–200 °C zu erhitzen und es in einem geschlossenen Behälter 0,5–2 Stunden lang auf dieser Temperatur zu halten. Als Ergebnis dieser Behandlung kommt es zu einer starken Veränderung der Sedimentstruktur, etwa 40 °C % der Trockenmasse gehen in Lösung, der Rest erhält wasserentfernende Eigenschaften. Der Schlamm verdichtet sich nach der Wärmebehandlung schnell auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 92–94 % und sein Volumen beträgt 20–30 % des Originals.

Sedimententwässerung entweder durch mechanische oder thermische Verfahren durchgeführt. Verdichteter Schlamm lässt sich problemlos auf Schlammbetten oder Vakuumfiltern, Pressfiltern, Vibrationsfiltern und Zentrifugen entwässern. Das in der Verdichtungsphase aufgrund der Zersetzung der organischen Substanz des Sediments abgetrennte Wasser enthält große Zahl gelöste Stoffe mit einem CSB von ca. 104 mgO/dm3. Dieses Wasser wird in der Regel in Belebungsanlagen zurückgeführt, was eine Kapazitätserhöhung um 10–15 % erforderlich macht.

Thermische Trocknung Ist die letzte Etappe Entwässerung von Sedimenten. Die Niederschlagsfeuchtigkeit nach der thermischen Trocknung beträgt 5-40 %. Thermisch getrockneter Schlamm lässt sich leicht transportieren und entsorgen. Zur thermischen Trocknung werden Trockner unterschiedlicher Bauart eingesetzt.

Bei der Verarbeitung inerter Sedimente kommen folgende technologische Schemata zum Einsatz:

Verdichtung – Stabilisierung – Konditionierung – Entwässerung – Entsorgung Verdichtung – Stabilisierung – Entsorgung

Zur Verarbeitung von giftigem Schlamm werden folgende technologische Schemata verwendet:

Verdichtung – Beseitigung

Verdichten – Konditionieren – Entwässern – Entsorgen

Verdichten – Konditionieren – Entwässern – Entsorgen

3 Sedimentverdichtung

Die einfachste Verdichtungsmethode ist Schwerkraftdichtung , mit dem überschüssiger Belebtschlamm und Faulschlamm verdichtet werden. Verdichtungszeit 4-24 Stunden; Die Schlammfeuchtigkeit nach der Verdichtung beträgt 85-97 %. Belebtschlamm wird in Schlammverdichtern vertikaler und radialer Bauart verdichtet.

Zu den Hauptnachteilen der betrachteten Verdichtungsmethode gehören lange Dauer Prozess, hohe Niederschlagsfeuchtigkeit sowie eine erhebliche Entfernung von Schwebstoffen aus ihrem Schlammverdichter. Um diese Nachteile zu reduzieren, werden technologische Methoden eingesetzt: Koagulation (Zugabe von feCl3), Mischen während der Verdichtung, Fugenverdichtung verschiedene Arten Fällung sowie Erhitzen des Belebtschlamms auf 80–90 °C für 50–80 Minuten. Durch Erhitzen wird die Hydratationshülle um die Partikel zerstört und ein Teil des gebundenen Wassers in einen freien Zustand überführt.

Mit Flotationsverfahren Die Geschwindigkeit der Sedimentverdichtung ist 10-15-mal höher als bei der Schwerkraft und der Verdichtungsgrad ist höher. Darüber hinaus lässt sich der Prozess durch die Änderung technologischer Parameter leicht regulieren. Es kommen Laufrad-, Elektro- und Druckflotation zum Einsatz, wobei letztere am weitesten verbreitet ist. Im Flotator schweben Luftblasen zusammen mit Schwebstoffpartikeln an die Oberfläche, von wo sie durch Kratzvorrichtungen verschiedener Art entfernt werden. Das im Flotator gefallene Sediment wird durch einen Kratzförderer oder eine Förderschnecke entfernt. Das geklärte Wasser wird über das Wehr abgeführt.

Für Fliehkraftdichtung Zur Entfernung von Sedimenten werden Zentrifugen, Hydrozyklone und Separatoren eingesetzt.

Unter Zentrifugation den Prozess der Trennung heterogener Systeme (Emulsionen und Suspensionen) im Bereich der Zentrifugalkräfte verstehen. Unter dem Einfluss von Zentrifugalkräften wird die Suspension in Sediment und eine flüssige Phase namens Zentrat aufgeteilt. Das Sediment verbleibt im Rotor und die flüssige Phase wird daraus entfernt.

Während der Zentrifugation erhöht sich die Trenngeschwindigkeit heterogener Systeme im Bereich der Zentrifugalkräfte im Vergleich zur Trenngeschwindigkeit dieser Systeme unter dem Einfluss der Schwerkraft.

Kommunaler Abwasserschlamm weist große Volumina, eine hohe Luftfeuchtigkeit, eine heterogene Zusammensetzung und Eigenschaften auf und enthält organische Substanzen, die sich schnell zersetzen und verrotten können. Sedimente sind mit bakterieller und pathogener Mikroflora und Wurmeiern kontaminiert.

Schlamm aus Vorklärbecken und überschüssiger Belebtschlamm bestehen zu 65 - 75 % aus organischer Substanz, die zu 80 - 85 % aus Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten besteht.

Klärschlamm ist eine schwer filtrierbare Schlammsuspension. Die wasserabgebenden Eigenschaften von Sedimenten werden durch den spezifischen Filtrationswiderstand und den Zentrifugationsindex charakterisiert.

Verfahren Die Schlammbehandlung kann in die folgenden Hauptschritte unterteilt werden: Verdichtung (Eindickung); Stabilisierung des organischen Teils; Konditionierung; Dehydration; Wärmebehandlung; Recycling wertvoller Produkte oder Entsorgung von Reststoffen.

Verdichtung von Schlamm und Klärschlamm. Unter Berücksichtigung der Abhängigkeit vom angenommenen Schema der Kläranlage können Schlamm aus Vorklärbecken, überschüssiger Belebtschlamm, eine Mischung aus Schlamm aus Vorklärbecken und überschüssigem Belebtschlamm, Flotationsschlamm, Schlamm und Schlamm nach der Stabilisierung einer Verdichtung unterzogen werden .

Zur Verdichtung von überschüssigem Belebtschlamm in Kläranlagen werden vertikale und radiale Schwerkraftschlammverdichter oder Flotationsschlammverdichter eingesetzt, die nach dem Prinzip der Kompressionsflotation arbeiten.

Die Schwerkraftverdichtung ist die gebräuchlichste Technik zur Reduzierung des überschüssigen Belebtschlammvolumens. Es reduziert den Bauaufwand und die Energiekosten für die Weiterverarbeitung erheblich. Die Konstruktionen von Vertikal- und Radialverdichtern ähneln denen von Vorklärbecken.

Die Sammlung und Entfernung von Sedimenten erfolgt in Radialschlammverdichtern durch Schlammkratzer oder Schlammsauger. Ein Vergleich der Funktionsweise von vertikalen Schlammverdichtern mit radialen Schlammverdichtern, die mit Schlammkratzern und Saugpumpen ausgestattet sind, zeigte, dass radiale Schlammverdichter mit Schlammkratzern am effizientesten sind. Dies erklärt sich durch die langsame Durchmischung des Belebtschlamms während des Verdichtungsprozesses sowie durch die geringere Höhe radialer Schlammverdichter im Vergleich zu vertikalen. Beim Rühren werden die Viskosität des Belebtschlamms und sein elektrokinetisches Potenzial verringert, was eine bessere Flockung und Sedimentation begünstigt. Aus diesem Grund in moderne Designs Bei Schlammverdichtern ist der Einbau von Niedriggradientmischern vorgesehen.

Durch die Flotationsverdichtung von Belebtschlamm können Sie dessen Zerfall verhindern, die Verdichtungsdauer und das Volumen der Strukturen reduzieren. Flotatoren zur Verdichtung von überschüssigem Belebtschlamm sind in der Regel runde Becken mit einem Durchmesser von 6, 9, 12, 15, 18, 20, 24 m und einer Tiefe von 2 – 3 m, unterschiedlich in der Innenausstattung.

Stabilisierung von Klärschlamm und Belebtschlamm unter anaeroben und aeroben Bedingungen. Die Stabilisierung von Primär- und Sekundärsedimenten wird durch den Abbau des organischen Teils in einfache Verbindungen oder Produkte mit langer Assimilationsdauer erreicht Umfeld. Die Stabilisierung von Sedimenten sollte durch verschiedene Methoden erfolgen – biologische, chemische, physikalische sowie eine Kombination davon.

Die am weitesten verbreiteten Methoden sind die biologische anaerobe und aerobe Stabilisierung. Bei geringer Niederschlagsmenge werden Klärgruben, zweistufige Absetzbecken und Klärbecken – Rotter – eingesetzt. Fermenter und aerobe Mineralisatoren werden zur Verarbeitung großer Sedimentmengen eingesetzt.

In Fermentern wird der biochemische Stabilisierungsprozess unter anaeroben Bedingungen durchgeführt und stellt die Zersetzung organischer Stoffe in Sedimenten als Ergebnis der lebenswichtigen Aktivität eines komplexen Komplexes von Mikroorganismen zu Endprodukten, hauptsächlich Methan und Kohlendioxid, dar.

Nach modernen Konzepten umfasst die anaerobe Methanvergärung vier miteinander verbundene Schritte, die von verschiedenen Bakteriengruppen durchgeführt werden:

1. Die Stufe der enzymatischen Hydrolyse wird von schnell wachsenden fakultativen Anaerobiern durchgeführt, die Exoenzyme absondern, unter deren Beteiligung die Hydrolyse ungelöster komplexer organischer Verbindungen unter Bildung einfacherer gelöster Stoffe erfolgt. Der optimale pH-Wert für die Entwicklung dieser Bakteriengruppe liegt im Bereich von 6,5 – 7,5.

2. Das Stadium der Säurebildung (azidogen) geht mit der Freisetzung flüchtiger Fettsäuren, Aminosäuren, Alkohole sowie Wasserstoff und Kohlendioxid einher. Die Phase wird von schnell wachsenden, sehr resistenten heterogenen Bakterien gegen ungünstige Umweltbedingungen durchgeführt.

3. Die acetatogene Stufe der Umwandlung von VFAs, Aminosäuren und Alkoholen in Essigsäure wird von zwei Gruppen acetatogener Bakterien durchgeführt. Die erste Gruppe, die unter Freisetzung von Wasserstoff aus den Produkten der vorherigen Stufen Acetate bildet, wird üblicherweise als wasserstoffbildende Acetogene bezeichnet:

CH CH COOH + 2H 2 0 CH3COOH + CO + 3H 2.

Die zweite Gruppe, die ebenfalls Acetate bildet und Wasserstoff zur Reduzierung von Kohlendioxid verwendet, wird allgemein als wasserstoffverwendende Acetatogene bezeichnet:

4H 2 + 2C0 2 CH COOH + 2H 2 0.

4. Die methanogene Phase, die von langsam wachsenden Bakterien durchgeführt wird, die streng anaerob sind und sehr empfindlich auf Veränderungen der Umweltbedingungen reagieren, insbesondere auf einen Abfall des pH-Werts unter 7,0 - 7,5 und der Temperatur. Verschiedene Gruppen Methanogene produzieren Methan auf zwei Arten:

Acetatspaltung:

CH 3 COOH CH 4 + C0 2,

Kohlendioxidreduktion:

C0 2 +H 2 CH 4 +H 2 0.

Der erste Weg erzeugt 72 % Methan, der zweite 28 %.

Der Fermentationsprozess ist langsam. Um dies zu beschleunigen und das Volumen der Strukturen zu reduzieren, wird künstliche Schlammerwärmung eingesetzt. Gleichzeitig ist die Freisetzung von Gas, Methan, viel effizienter, das aufgefangen wird und als Kraftstoff verwendet werden muss. Unter Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit werden zwei Prozesstypen unterschieden: mesophil (t = 30 – 35) und thermophil (t = 50 – 55).

Fermenter sind hermetisch dichte vertikale Tanks mit konischem oder flachem Boden aus Stahlbeton oder Stahl.

Das Diagramm des Fermenters ist in Abb. dargestellt. 3.2.17. Der Sedimentspiegel wird im engen Hals des Fermenters aufrechterhalten, wodurch die Intensität der Gasfreisetzung pro Flächeneinheit der Gärmasse erhöht und die Bildung einer dichten Kruste verhindert werden kann.

Reis. 3.2.17. Fermenter :

1 – Sedimentversorgung; 2 – Dampfinjektor; 3 – Freisetzung von vergorenem Schlamm;

4 – Entleeren des Fermenters; 5 – Wärmedämmung;

6 – Gassammel- und -entfernungssystem; 7 – Zirkulationsrohr; 8 – Sedimentniveau

Bei der aeroben Stabilisierung von Klärschlamm handelt es sich um den Prozess der Oxidation organischer Stoffe unter aeroben Bedingungen. Im Gegensatz zur anaeroben Vergärung erfolgt die aerobe Stabilisierung in einem Schritt:

C 5 H 7 N0 2 +50 2 ->5C0 2 +2H 2 0+NH 3 ,

gefolgt von der Oxidation von NH 3 zu N0 3.

Unverdichteter und verdichteter überschüssiger Belebtschlamm sowie dessen Mischung mit Sedimenten aus Vorklärbecken können einer aeroben Stabilisierung unterzogen werden.

Die aerobische Stabilisierung von Sedimenten erfolgt üblicherweise in Bauwerken wie Belebungsbecken mit einer Tiefe von 3 – 5 m. Das Absetzen und Verdichten aerob stabilisierter Sedimente sollte 1,5 – 5 Stunden lang in separaten Schlammverdichtern oder in einem speziell dafür vorgesehenen Bereich erfolgen im Stabilisator. Die Luftfeuchtigkeit des verdichteten Schlamms beträgt 96,5 – 98,5 %. Schlammwasser sollte in Belebungsbecken geleitet werden. Das Diagramm des aeroben Stabilisators ist in Abb. dargestellt. 3.2.18.

Reis. 3.2.18. Mineralisatordiagramm: I – Belüftungszone; II – Absetzzone; III – Sedimentverdichter; 1 – stabilisiertes Sediment; 2 – Freisetzung von Absetzwasser; 3 – Luftkanal; 4 – Entleerung; 5 – Schlammmischung; 6 − zentrieren aus der mechanischen Entwässerungsanlage

Die aerobe Stabilisierung von Sedimenten gewährleistet die Produktion biologisch stabiler Produkte, gute Feuchtigkeitsübertragungsraten, einfache Bedienung und niedrige Baukosten von Bauwerken. Gleichzeitig schränken die erheblichen Energiekosten für die Belüftung die Durchführbarkeit dieses Verfahrens in Kläranlagen mit einer Kapazität von mehr als 50–100.000 m 3 /Tag ein.

Desinfektion von Klärschlamm. Städtischer Abwasserschlamm enthält eine große Anzahl pathogener Mikroorganismen und Wurmeier. Daher ist es äußerst wichtig, den Schlamm vor der Entsorgung und Lagerung zu desinfizieren. Die Desinfektion von Klärschlamm erfolgt durch unterschiedliche Methoden:

Thermisch – Erhitzen, Trocknen, Brennen;

Chemisch – Behandlung mit chemischen Reagenzien;

Biothermisch – Kompostierung;

Biologisch – Zerstörung von Mikroorganismen durch Protozoen, Pilze und Bodenpflanzen;

Physikalische Einflüsse – Strahlung, hochfrequente Ströme, Ultraschallschwingungen, ultraviolette Strahlung usw.

Allgemeine Merkmale Verfahren zur Desinfektion von Klärschlamm sind in der Tabelle aufgeführt. 3.2.2. Bei großen Belebungsanlagen empfiehlt sich die thermische Trocknung von mechanisch entwässertem Schlamm, um die Transportkosten zu senken und aus dem Schlamm Dünger in Form von Schüttgütern zu gewinnen. Dies ist wichtig zu beachten, um die Brennstoff- und Energiekosten an Belebungsstationen zu senken Durchsatz Bis zu 20.000 m 3 /Tag ist es ratsam, Entwurmungskammern zu verwenden, bis zu 50.000 m 3 /Tag - chemische Desinfektionsmethoden. In Fällen, in denen der Schlamm nicht als Dünger entsorgt werden kann, kann eine Verbrennung unter Nutzung der entstehenden Wärme eingesetzt werden.

Indikatoren für Methoden zur Klärschlammdesinfektion Tabelle 3.2.2

Jegliches Abwasser muss vor der Einleitung in Gewässer oder Boden behandelt werden. Der Reinigungsgrad des Abwassers vor der Einleitung sollte mindestens 95-98 % betragen. Heutzutage werden unterschiedliche Methoden der Abwasserbehandlung eingesetzt. Die Wahl der Methode hängt von der Zusammensetzung des Abwassers und seiner Herkunft (häuslich oder industriell) ab. Allerdings entsteht bei jeder Behandlungsmethode Klärschlamm. Abhängig von der verwendeten Behandlungsmethode kann Klärschlamm als Dünger verwendet werden oder muss entsorgt werden.

Bei der Abwasserbehandlung entsteht ein Schlamm, der aus Wasser und festen Bestandteilen besteht. In zwei Becken der Kläranlage kann sich Schlamm aus häuslichem Abwasser ansammeln:

• Der Großteil des Schlamms sammelt sich im Vorklärbecken. Typischerweise beträgt sein Volumen pro Person 0,8 Liter pro Tag bei einer Luftfeuchtigkeit von mindestens 95 %.
• In einem Becken, in dem biochemische Abwasserbehandlungsmethoden, also aerobe und anaerobe Behandlung, zum Einsatz kommen, sammelt sich auch eine kleine Menge dichter Ablagerungen an. Der nach der aeroben Behandlung entstehende Schlamm kann zur Düngung von Gärten und Gemüsegärten verwendet werden. Bei der anaeroben Behandlung kann die Substanz am Boden der Kammer aufgrund ihrer Toxizität nicht als Dünger verwendet werden. In diesem Fall ist es notwendig, den Prozess der Klärschlammverwertung durchzuführen.

Achtung: Abhängig von der verwendeten Behandlungstechnologie beträgt die Sedimentmenge aus Industrie- oder Haushaltsabwässern 0,5 bis 10 % des Gesamtvolumens.

Verbindung

Die festen Bestandteile der Sedimente am Boden sind organische Substanzen, die 60–80 % des Gesamtvolumens ausmachen. Die Hauptbestandteile sind Fettbestandteile, Eiweißelemente und Kohlenhydrate. Sie machen 80-85 Prozent des Gesamtvolumens der organischen Substanz aus. Der Rest des Volumens besteht aus Lignin-Humus-Bestandteilen.

Hauptarten von Sedimentablagerungen:

• mit mineralischer Zusammensetzung;
• mit Bio-Zutaten;
• gemischt.

Die feuchten Ablagerungen am Boden der Behandlungskammern enthalten nützliche Substanzen wie Stickstoff, Kalium und Phosphor. Obwohl diese Bestandteile als Düngemittel dienen können, werden sie von Pflanzen eher schlecht aufgenommen.

Feuchte Ablagerungen verrotten sehr schnell und können hygienisch unsicher sein, da sie Viren, Pilze, Bakterien und Wurmeier enthalten. Bleiben solche Stoffe längere Zeit in den Absetzbecken und Kammern der Kläranlage, kommt es schnell zu einer Verrottung der Ablagerungen unter Freisetzung von Gasen. Dadurch kann Klärschlamm im Absetzbecken an die Oberfläche schwimmen und Absetzprozesse stören. Deshalb muss Abwasserschlamm rechtzeitig entsorgt werden, das heißt, er muss aus der Kammer gereinigt, entwässert und desinfiziert werden.

Schlamm aus Industrie- und Haushaltsabwässern kann je nach verwendeter Behandlungsmethode in verschiedene Arten eingeteilt werden:

• Sediment von Gitterrosten;
• Sandablagerungen aus Sandfallen;
• schwerer Abfall aus Vorklärbecken (Rohschlamm);
• Bodensedimente aus Absetzbecken mit Flockungs- und Gerinnungsmitteln;
• Belebtschlamm aus biologischen Behandlungskammern in Belebungsbecken;
• biologischer Film aus Biofiltern;
• Belebtschlamm, der Flockungsmittel und Gerinnungsmittel enthält;
• eine Mischung aus Belebtschlamm und schweren Abwasserbestandteilen.

Wichtig: Auf Rosten, in Sandfängern und Vorklärbecken bilden sich Sedimentbestandteile ohne Veränderungen in Struktur und chemischer Zusammensetzung. Gemische mit veränderter Struktur und Zusammensetzung sind Belebtschlamm, Biofilm und Sedimente nach der Wasseraufbereitung mit chemischen Reagenzien (industrielle Abwasserbehandlung).

Eigenschaften

Schlamm nach der Reinigung von Abwasser aus Industriebetrieben oder häuslichem Abwasser weist folgende Eigenschaften auf:

1. Die Reaktivität des Mediums in der aktiven Phase beträgt 6-8.
2. Die Umgebungstemperatur beträgt 12-20°C.
3. 90–99 % der Sedimente bestehen aus hygroskopischem, freiem und kolloidal gebundenem Wasser. Um freies Wasser von schweren Bestandteilen zu trennen, ist eine einfache Verarbeitung erforderlich – Filtration oder Extraktion. Um kolloidal gebundenes Wasser in freies Wasser umzuwandeln, sind Methoden der Wärmebehandlung, Flockung oder Koagulation erforderlich. Hygroskopische Flüssigkeit wird erst bei der Verbrennung des Sediments entfernt.
4. Der Feuchtigkeitsgehalt der von den Rosten entfernten Abfälle beträgt 80 % und ihr Volumengewicht beträgt 750 kg pro Kubikmeter. Der Feuchtigkeitsgehalt von Sedimenten aus Sandfallen beträgt 60 %, der Aschegehalt 70–90 % und ihr Volumengewicht beträgt 1500 kg pro Kubikmeter.
5. Der Feuchtigkeitsgehalt des Schlamms aus der Vorklärkammer beträgt 93-95 %. Es besteht zu 60-70 Prozent aus organischen Bestandteilen. Wegen toller Inhalt Organische Ablagerungen verfaulen schnell. Darüber hinaus enthalten die Ablagerungen Verbindungen von Silizium, Eisen, Aluminium, Magnesium, Kalzium, Kalium usw. Schwerer Abfall aus Industriebetrieben kann krebserregende und giftige Stoffe, synthetische Tenside und Schwermetallsalze enthalten.
6. Aerobe Behandlungsmethoden sorgen dafür, dass der Feuchtigkeitsgehalt des Belebtschlamms sehr hoch ist – 99,2–99,8 % in Belebungsbecken und 96–96,5 % in Biofiltern. Wenn die aerobe Reinigung in einem Belebungsbecken mit vollständiger Oxidation durchgeführt wurde, beträgt die organische Konzentration 65 %. Bei der aeroben Behandlung in einer Hochlaststruktur entsteht Schlamm mit einem organischen Anteil von 75 %.
7. Sedimentablagerungen, die bei der Vergärung unter anaeroben Bedingungen in Fermentern, zweistufigen Absetzbecken und anderen Aufbereitungsanlagen entstehen, zeichnen sich durch ihre Homogenität und Feinstruktur aus. Ihre Farbe ist dunkelgrau oder schwarz. Die Ablagerungen sind recht flüssig und riechen nach Asphalt oder Siegellack. Der Abbau von Sedimenten geht mit der Freisetzung von Methan einher.

Bei der aeroben biologischen Stabilisierung von Klärschlamm ist der Zersetzungsgrad der organischen Substanz deutlich geringer als bei anaeroben Prozessen, die verbleibenden Sedimente sind jedoch stabil. Danach verdichtet sich das Sediment innerhalb von 5–15 Stunden und seine Feuchtigkeit sinkt auf 96–98 %. Nach der aeroben Stabilisierung sterben Wurmeier nicht ab, sodass der Abfall zusätzlich desinfiziert werden muss.

Um ein Sediment zu charakterisieren, ist seine Fähigkeit, Wasser abzugeben, sehr wichtig. Somit ist nach der Gärung unter aeroben Bedingungen das Wasser im Sediment in gebundene Form Daher weisen die Lagerstätten eine geringe Wasserausbeute auf. Wenn es zu Fäulnis kommt, verschlechtern sich diese Eigenschaften der Ablagerungen noch mehr.

Wichtig: Die Fähigkeit des Sediments, Wasser abzugeben, hängt von der Größe des spezifischen Filtrationswiderstands ab. Dieser Indikator ist wichtig bei der Auswahl von Geräten, die zur Desinfektion von Abwasser aus Unternehmen und Hausmüll verwendet werden.

Sedimentverarbeitung

Die Behandlung von Klärschlamm aus Industriebetrieben und häuslichem Abwasser beginnt mit der Eindickungs- bzw. Verdichtungsstufe. In diesem Stadium wird freie Feuchtigkeit entfernt. Diese Stufe ist für alle technologischen Reinigungssysteme erforderlich. Beim Eindicken werden etwa 60 Prozent des freien Wassers entfernt. Dadurch reduziert sich das Einlagenvolumen um mehr als das Zweifache. Zur Verdichtung kommen folgende Methoden zum Einsatz:

• Vibration;
• Zentrifugal;
• Gravitation;
• Flotation;
• Filterung;
• kombinierte Methoden.

Das Schwerkraftverfahren eignet sich zur Verdichtung von Faulsedimenten und Belebtschlamm. Dies ist eine ziemlich einfache und kostengünstige Technik. Zur Umsetzung des Verfahrens werden radiale und vertikale Absetzbecken eingesetzt. Die Dauer des Verfahrens hängt von den Eigenschaften der Ablagerungen ab und liegt zwischen 5 und 24 Stunden. Um den Prozess zu beschleunigen, werden Koagulation mit Eisenchlorid, Erhitzen auf 90 Grad, Verdichten mit anderen Arten von Ablagerungen oder Mischen angewendet.

Die Flotationstechnik basiert darauf, dass sich Belebtschlammpartikel an Luftblasen festsetzen und an die Oberfläche schwimmen können. Die Geschwindigkeit des Prozesses ist höher als bei der Nutzung der Schwerkraft. Durch Erhöhen oder Verringern der Luftzufuhr lässt sich der Vorgang leicht steuern. Am häufigsten wird die Druckflotation eingesetzt.

Zur Zersetzung organischer Stoffe komplexe Verbindungen Stabilisierung wird für Wasser, Methan und Kohlendioxid eingesetzt. Dieser Prozess findet unter anaeroben und aeroben Bedingungen statt:

1. Anaerobe Bedingungen entstehen in Klärgruben, Klärbecken, zweistufigen Absetzbecken und speziellen Fermentern. Gleichzeitig eignen sich Klärgruben und Absetzbecken für kleine Abwassermengen, also für den privaten Gebrauch. Für große Abwassermengen werden Fermenter eingesetzt.
2. Aerobe Stabilisierung fließt in Belebungsbecken. Es basiert auf einer längeren Belüftung des Schlamms. Diese Technik ist einfacher als die anaerobe Vergärung. Es zeichnet sich durch seine Einfachheit, das Fehlen der Freisetzung explosiver Gase, seine Stabilität und niedrige Kosten. Nach der Zersetzung der biologisch abbaubaren organischen Bestandteile verlieren die übrigen Stoffe ihre Fäulnisfähigkeit, das heißt, das Sediment wird stabilisiert.

Um die mechanische Entwässerung zu verbessern, müssen Sedimente aufbereitet werden. Hierzu kommt eine Klimaanlage zum Einsatz. Dabei verändern sich Form und Struktur der Wasserbindung.

Wichtig: Zur Konditionierung können reagenzien- und nichtreagenzienbasierte Methoden eingesetzt werden.

Bei der Reagenzienmethode werden Kalk-, Aluminium- und Eisensalze als Koagulationsmittel verwendet. Neben Gerinnungsmitteln kommen auch Flockungsmittel zum Einsatz. Die reagenzienfreie Technik impliziert:

• Wärmebehandlung;
• Einfrieren und Auftauen;
• Strahlungsbelastung;
• Elektrokoagulation.

Typischerweise erfolgt die Sedimententwässerung in Schlammbetten oder mit mechanischen Methoden. Schlickflächen sind Gebiete mit Erdwällen an den Rändern. Hier verläuft der Entwässerungsprozess sehr langsam, die Technik ist jedoch recht einfach und erfordert keine hohen Betriebskosten.

Mechanische Entwässerungsmethoden werden durchgeführt mit:

• Vakuumfilter;
• Filterpressen;
• Zentrifugen;
• Vibrationsfilter.

Es kommt auch eine thermische Behandlung von Sedimenten zum Einsatz, die darin besteht, diese zu trocknen. Hierzu werden Rauchgase, Dampf oder Heißluft eingesetzt. Die Technik umfasst Trockner unterschiedlicher Bauart.

Die vielversprechendste Richtung bei der Sedimententsorgung ist die Pyrolyse. Dabei handelt es sich um den Prozess der Verarbeitung kohlenstoffhaltiger Stoffe durch Erhitzen ohne Sauerstoff bei hohen Temperaturen. Nach der Pyrolyse entsteht ein Pulver, das in der Industrie verwendet, als Brennstoff genutzt oder zur Herstellung von Phosphor und Stickstoff verwendet werden kann. Bei der Pyrolyse gebildeter Primärteer ermöglicht nach fraktionierter Destillation die Gewinnung von Carbonsäuren, Paraffin, Phenolen, organischen Basen und Koksstaub.