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O livro aborda maneiras de determinar a eficiência do tratamento de água e das instalações de tratamento de água, bem como das estações de tratamento de lodo. São considerados métodos e tecnologias para controle laboratorial e de produção da qualidade das águas naturais, encanadas e residuais. A terceira edição do livro com o mesmo nome foi publicada em 2004.
Para alunos de faculdades de construção que cursam a especialidade 2912 “Abastecimento de água e saneamento”.

AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA NATURAL, POTÁVEL E INDUSTRIAL.
As fontes de abastecimento de água na maioria das regiões da Federação Russa são as águas superficiais de rios (reservatórios) e lagos, que respondem por 65-68% do volume total de captação de água. Abaixo segue uma avaliação da qualidade da água neles contida em função de alguns indicadores característicos de composição: pH, mineralização (teor de sal), dureza, teor de substâncias suspensas e orgânicas, bem como o estado de fase dispersa.

Comparação de indicadores estimados e reais da composição da água nas fontes Federação Russa, podemos notar o predomínio de águas moles e muito moles, bem como de águas de baixa e média mineralização em sua parte asiática e regiões setentrionais, ou seja, na maior parte do país. Poluição generalizada de corpos d'água com impurezas de origem antropogênica e tecnogênica, observada em últimos anos, deve-se ao influxo de águas residuais não tratadas e insuficientemente tratadas, domésticas e industriais, derretimento e águas pluviais das áreas de captação.

CONTENTE
INTRODUÇÃO
CAPÍTULO 1. CONTROLE TECNOLÓGICO DE PROCESSOS DE TRATAMENTO DE ÁGUAS NATURAIS E INDUSTRIAIS.”
1.1. Avaliação da qualidade das águas naturais, potáveis ​​e industriais
1.2. Controle de produção laboratorial da qualidade da água em sistemas de abastecimento de água potável doméstico e industrial
1.3. Controle dos processos de pré-tratamento, coagulação, sedimentação e filtração da água
1.4. Monitoramento de processos de desinfecção de água
1.5. Controle de processos de fluoretação, desfluoretação, deferrização de água, remoção de manganês
1.6. Controle dos processos de estabilização da água. Remoção de gases: oxigênio, sulfeto de hidrogênio
1.7. Controle de processos de amaciamento, dessalinização e dessalinização de água
1.8. Controle das condições hidroquímicas de operação dos sistemas circulantes de abastecimento de água de resfriamento
1.9. Monitorando o processo de resfriamento de água
1.10. Exercícios e tarefas
SEÇÃO 2. CONTROLE TECNOLÓGICO DE PROCESSOS DE TRATAMENTO DE ÁGUAS RESÍDUAS
2.1. Disposições gerais
2.2. Classificação de águas residuais. Tipos de contaminantes e métodos para sua remoção
2.3. Controle de processos mecânicos de tratamento de águas residuais
2.4. Monitoramento da operação de estações de tratamento biológico aeróbico de águas residuais
2.5. Controle de processos de tratamento e desinfecção de águas residuais
2.6. Acompanhamento dos processos de tratamento de lamas. Processos de fermentação de metano e controle da operação do digestor
2.7. Monitoramento da operação de instalações de desidratação e secagem de lodo
2.8. Controle de processos de tratamento de águas residuais industriais e métodos para extração de substâncias nocivas delas
2.9. Controle de métodos destrutivos de tratamento de águas residuais industriais
2.10. Exercícios e tarefas
CONCLUSÃO
LITERATURA.

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Organização do controle de qualidade da água. Controle de processos de pré-tratamento de água. Controle do processo por coagulação. Controle de processos de clarificação de águas em decantadores e clarificadores com sedimentos em suspensão. Controle do processo de filtragem de água. Controle dos processos de desinfecção da água.

Tratamento de sedimentos naturais de água.

Métodos e processos de tratamento de lamas. Reciclagem de sedimentos.

Sistemas de abastecimento de água industrial

Dispositivos de resfriamento para sistemas de abastecimento de água circulante

Noções Científicas Básicas processo de resfriamento de água. Sistemas de circulação de água. Cálculo térmico. Estruturas principais. Piscinas de respingos. Torres de refrigeração. Reservatórios de resfriamento. Noções básicas de cálculo térmico. Comparação e seleção de dispositivos. Tratamento de água de resfriamento. Causas e tipos de crescimento excessivo de tubos e dispositivos de refrigeração. Métodos de combate à bioincrustação em sistemas de refrigeração de água. O conceito de estabilidade da água, métodos de determinação. Fundamentos científicos e química dos processos de corrosão metálica. Tratamento magnético de água. Causas e tipos de poluição por condensado em usinas termelétricas. Métodos para remover cobre, ferro e óleos do condensado.

Desgaseificação de água

A essência do processo e métodos de remoção de gases dissolvidos da água. Tecnologia e equipamentos de métodos físico-químicos e biológicos de desgaseificação de água.

Amolecimento de água

Base tecnológica do processo. Métodos de amaciamento de água. Método térmico, instalações. Método reagente, esquemas tecnológicos, parâmetros de instalação. Método termoquímico. Amaciamento de água por cationização. A essência do processo, trocadores de cátions, esquemas tecnológicos. Projetos de filtros de troca catiônica, sua regeneração. Amaciamento de água por diálise, método eletroquímico. Justificativa para a escolha de um método de amaciamento de água.

Dessalinização de água

A essência do processo, classificação, escopo. Dessalinização de água por destilação. Dessalinização ionita da água. Obtenção de água ultrapura. Dessalinização de água por eletrodiálise. Dessalinização de água por osmose reversa. A essência dos processos, escopo de aplicação, design de hardware. Avaliação técnica e económica de métodos de dessalinização de água.

Removendo ácido silícico da água

Tecnologia para remoção de ácido silícico da água. Dessiliconização sortiva da água. A essência do método, reagentes, esquema tecnológico, estruturas e seus cálculos. Dessiliconização por filtração. Dessiliconização com trocadores de ânions. A essência do método, diagramas, estruturas e cálculos. Avaliação técnica e econômica de métodos de dessiliconização de água.

Características de abastecimento de água para empresas várias indústrias indústria

Sistemas e esquemas de abastecimento de água para centrais térmicas. Abastecimento de água para empresas de metalurgia ferrosa e não ferrosa, produção de coque. Abastecimento de água para alto-forno, siderurgia e laminação de uma planta metalúrgica.

Sistemas fechados de água de empresas industriais, complexos e distritos

Princípios de criação de sistemas fechados de abastecimento de água industrial. Benefícios económicos e ambientais dos sistemas fechados de abastecimento de água.

Avaliação sanitária e higiénica da água reciclada. Aproveitamento de águas residuais no abastecimento de água de empreendimentos industriais, complexos e distritos. Métodos de tratamento de águas residuais utilizadas em sistemas fechados de abastecimento de água. Formação da composição salina da água nos sistemas de abastecimento de água circulante e estabilização da composição iônica da água circulante. Tratamento de águas residuais em instalações locais. Coagulação de impurezas de águas residuais. Adsorção, extração e tratamento térmico de águas residuais. Tratamento terciário de águas residuais e seu ajustamento composição mineral. Desmineralização e amaciamento de águas residuais após sua purificação por adsorção.

ELIMINAÇÃO DE ÁGUA

Remoção de águas residuais de áreas povoadas e empresas industriais para proteger a pureza do solo, do ar e da água. A relação entre eliminação de águas residuais e abastecimento de água, melhoria urbana e construção industrial. Importância sanitária, económica e ambiental da eliminação de águas residuais. Desenvolvimento de sistemas de saneamento no Cazaquistão, em países estrangeiros próximos e distantes. Solução completa problemas de abastecimento de água, drenagem, irrigação, irrigação.

Decisões do Governo da República do Cazaquistão para melhorar a melhoria da habitação e melhorar as condições de vida da população. Conquistas da ciência e tecnologia na área de eliminação de águas residuais. Perspectivas e caminhos de desenvolvimento para a construção de sistemas de eliminação de águas residuais no Cazaquistão.

TRATAMENTO DE SEDIMENTOS DE ÁGUAS RESIDUAIS INDUSTRIAIS

1 Composição e propriedades dos sedimentos

Convencionalmente, a precipitação pode ser dividida em três categorias principais

− sedimentos minerais,

− sedimentos orgânicos com teor de cinzas inferior a 10%;

− misturado com teor de cinzas de 10 a 60%.

Além disso, todos os sedimentos são divididos em inertes e tóxicos, bem como estáveis ​​​​e instáveis ​​​​(em decomposição). O lodo é processado de forma mais simples, o conteúdo de substâncias inorgânicas e os componentes valiosos neles contidos são recuperados. Os sedimentos do segundo e terceiro grupos são muito diversos em composição e propriedades. Nesse sentido, diversos esquemas tecnológicos são utilizados para seu processamento.

Objetivos principais tecnologia moderna consistem na redução do seu volume e posterior transformação em um produto inofensivo e que não cause poluição ambiental.

Consideremos a classificação de precipitação proposta. Ele ressalta que “os sedimentos são suspensões isoladas das águas residuais durante sua purificação mecânica, biológica e físico-química (reagente)”, e dá a seguinte classificação:

− impurezas grosseiras (resíduos) retidas pelas grelhas;

− impurezas pesadas (areia);

− impurezas flutuantes (substâncias gordurosas) flutuando em tanques de decantação;

− o lodo bruto é uma suspensão constituída principalmente pela decantação de sólidos suspensos que são retidos em tanques de decantação primária;

− lodo ativado retido em tanques de decantação secundária; − complexo de microrganismos coloidais com contaminantes adsorvidos e parcialmente oxidados extraídos das águas residuais durante o tratamento biológico;

− lamas digeridas anaerobicamente em clarificadores-digestores, tanques de decantação de dois níveis e digestores;

− lamas ativadas aerobiamente estabilizadas ou sua mistura com sedimentos provenientes de tanques de decantação primária em estruturas do tipo tanque de aeração;

− lamas ativadas condensadas em separadores;

− lamas ativadas compactadas em compactadores e outros dispositivos.

Os sedimentos e lamas provenientes de sistemas de águas residuais industriais consistem principalmente em substâncias inorgânicas.

A maior parte do lodo dos tanques de decantação primária (60-70%) e do lodo ativado (70-75%) é matéria orgânica. A contaminação bacteriana desses sedimentos é alta. Eles contêm todas as principais formas de organismos bacterianos: cocos, bastonetes, espirilas, patógenos de doenças gastrointestinais, ovos de helmintos.

A composição química da matéria seca nos sedimentos varia amplamente. A matéria seca dos sedimentos úmidos possui a seguinte composição elementar (% em peso): carbono - 35,0-88,0; hidrogênio - 5,0-9,0; enxofre - 0,2-2,7; nitrogênio - 1,8-8,0; oxigênio - 7,6-35,0. A matéria seca do lodo ativado contém (% em peso): carbono - 44,0-76,0; hidrogênio - 5,0-8,2; enxofre - 0,9-2,7; nitrogênio - 3,3-10,0; oxigênio - 13,0-43,0. Os sedimentos contêm compostos de silício, alumínio, ferro, cálcio, magnésio, potássio, sódio, zinco, níquel, cromo, etc.

Uma importante característica tecnológica do sedimento é a sua resistividade. A resistência específica do sedimento é a resistência de uma unidade de massa da fase sólida depositada por unidade de área do filtro ao filtrar sob pressão constante uma suspensão cuja viscosidade da fase líquida é igual à unidade. Esta característica determina o rendimento de água dos sedimentos. A resistividade dos sedimentos é r = 108-1010 m/kg e depende da granulometria e composição química rascunho.

Compostos de ferro, alumínio, cromo, cobre, além de ácidos, álcalis e algumas outras substâncias contidas no EPS, ajudam a intensificar o processo de desidratação do lodo e a reduzir o consumo de reagentes químicos para sua coagulação antes da desidratação. Óleos, gorduras, compostos de nitrogênio, substâncias fibrosas, pelo contrário, são componentes desfavoráveis. Ao redor das partículas de sedimentos, elas atrapalham os processos de compactação e coagulação, além de aumentar o teor de substâncias orgânicas no sedimento, o que afeta a deterioração de sua produção de água.

A resistência específica do lodo serve como valor inicial na escolha do método de tratamento do lodo e no cálculo das estruturas correspondentes. É necessário selecionar processos de processamento de sedimentos nos quais sua resistividade não aumente.

2 Os principais processos utilizados para o processamento de lodo de efluentes industriais

Vários processos tecnológicos são utilizados para tratar e neutralizar sedimentos: compactação, estabilização, condicionamento, desidratação, tratamento térmico, descarte de produtos valiosos, liquidação (Fig. 1).

Arroz. 1 − Processos típicos utilizados para tratamento de lodos de águas residuais industriais

Compactação de sedimentos associado à remoção de umidade livre. Durante a compactação, em média, 60% da umidade é removida e a massa de sedimentos é reduzida em 2,5 vezes. Para compactar o lodo ativado, que possui umidade de 99,2-99,5%, são utilizados métodos de gravidade, flotação, centrífuga e vibração.

Para evitar a decomposição dos sedimentos, eles são estabilizados, após o que os sedimentos são enterrados ou eliminados. Em andamento estabilização dos sedimentos, a parte biologicamente degradável da matéria orgânica é destruída em dióxido de carbono, metano e água. A estabilização é realizada com a ajuda de microrganismos por digestão anaeróbica, mineralização aeróbica, tratamento térmico, oxidação em fase líquida e introdução de reagentes químicos.

Condicionamento de precipitação é um processo preparação preliminar lodo antes da desidratação ou descarte, reduzindo resistividade e melhoria das propriedades de produção de água dos sedimentos devido a alterações nas suas estruturas e formas de ligação da água.

O condicionamento é realizado usando métodos reagentes e não reagentes. Durante o tratamento com reagentes, os sedimentos são tratados com uma solução de coagulantes a 10% (FeSO4, Fe2(SO4)3, Al2(SO4)3, etc.). Floculantes também podem ser usados ​​em vez de coagulantes. Os métodos de processamento sem reagentes incluem: tratamento térmico, congelamento seguido de sedimentação, oxidação em fase líquida, eletrocoagulação e irradiação por radiação.

Essência do método tratamento térmico consiste em aquecer o sedimento a uma temperatura de 150-200°C e mantê-lo nesta temperatura em um recipiente fechado por 0,5-2 horas. Como resultado deste tratamento, ocorre uma mudança brusca na estrutura do sedimento, cerca de 40 % da matéria seca vai para a solução e o restante adquire propriedades de remoção de água. O lodo após o tratamento térmico compacta-se rapidamente até um teor de umidade de 92-94% e seu volume é de 20-30% do original.

Desidratação de sedimentos realizado por métodos mecânicos ou térmicos. O lodo compactado é facilmente desidratado em leitos de lodo ou filtros a vácuo, filtros de prensa, filtros vibratórios e centrífugas. A água separada na fase de compactação, devido à decomposição da matéria orgânica do sedimento, contém um grande número de substâncias dissolvidas com DQO de cerca de 104 mgO/dm3. Essa água geralmente é devolvida às estações de tratamento de aeração, o que exige um aumento de sua capacidade em 10-15%.

Secagem térmica é a fase final desidratação de sedimentos. A umidade da precipitação após a secagem térmica é de 5 a 40%. O lodo seco termicamente é facilmente transportado e descartado. Para secagem térmica, são utilizados secadores de diversos modelos.

No processamento de sedimentos inertes, são utilizados os seguintes esquemas tecnológicos:

Compactação – estabilização – condicionamento – desidratação – descarte Compactação – estabilização – descarte

Para processar lodo tóxico, são utilizados os seguintes esquemas tecnológicos:

Compactação - eliminação

Compactação – condicionamento – desidratação – descarte

Compactação – condicionamento – desidratação – descarte

3 Compactação de sedimentos

O método de compactação mais simples é selo de gravidade , através do qual o excesso de lodo ativado e lodo digerido são compactados. Tempo de compactação 4-24 horas; a umidade do lodo após a compactação é de 85-97%. O lodo ativado é compactado em compactadores de lodo do tipo vertical e radial.

As principais desvantagens do método de compactação considerado incluem longa duração processo, alta umidade de precipitação, bem como remoção significativa de sólidos em suspensão do seu compactador de lodo. Para reduzir essas desvantagens, são utilizados métodos tecnológicos: coagulação (adicionar FeCl3), mistura durante a compactação, compactação de juntas Vários tipos precipitação, bem como aquecimento de lamas activadas a 80-90°C durante 50-80 minutos. O aquecimento promove a destruição da camada de hidratação ao redor das partículas e a transferência de parte da água ligada para o estado livre.

Com método de flutuação a taxa de compactação dos sedimentos é 10-15 vezes maior do que a gravidade e o grau de compactação é maior. Além disso, o processo é facilmente regulado pela alteração dos parâmetros tecnológicos. São utilizados impulsor, flutuação elétrica e de pressão, sendo esta última a mais utilizada. No flotador, as bolhas de ar flutuam junto com as partículas de substâncias suspensas até a superfície, de onde são removidas por dispositivos raspadores tipos diferentes... O sedimento que caiu no flotador é removido por um transportador raspador ou transportador helicoidal. A água clarificada é descarregada pelo açude.

Para vedação centrífuga centrífugas, hidrociclones e separadores são usados ​​para remover sedimentos.

Sob centrifugação compreender o processo de separação de sistemas heterogéneos (emulsões e suspensões) no domínio das forças centrífugas. Sob a influência das forças centrífugas, a suspensão é dividida em sedimento e uma fase líquida chamada concentrada. O sedimento permanece no rotor e a fase líquida é removida dele.

Durante a centrifugação, a taxa de separação de sistemas heterogêneos no campo das forças centrífugas aumenta em comparação com a taxa de separação desses sistemas sob a influência da gravidade.

O lodo de águas residuais municipais possui grandes volumes, alta umidade, composição e propriedades heterogêneas e contém substâncias orgânicas que podem se decompor e apodrecer rapidamente. Os sedimentos estão contaminados com microflora bacteriana e patogênica e ovos de helmintos.

O lodo dos tanques de decantação primária e o excesso de lodo ativado consistem em 65 a 75% de matéria orgânica, que é 80 a 85% representada por proteínas, gorduras e carboidratos.

O lodo de esgoto é uma suspensão de lodo difícil de filtrar. As propriedades de liberação de água dos sedimentos são caracterizadas por resistência específica à filtração e índice de centrifugação.

Processo tecnológico O tratamento do lodo pode ser dividido nas seguintes etapas principais: compactação (espessamento); estabilização da parte orgânica; condicionamento; desidratação; tratamento térmico; reciclagem de produtos valiosos ou eliminação de resíduos.

Compactação de lodo e lodo de esgoto. Tendo em conta a dependência do esquema adotado da estação de tratamento, as lamas dos tanques de decantação primária, o excesso de lamas ativadas, a mistura de lamas dos tanques de decantação primária e o excesso de lamas ativadas, as lamas de flotação, as lamas e as lamas após estabilização podem ser submetidas a compactação .

Para compactar o excesso de lodo ativado nas estações de tratamento, são utilizados compactadores de lodo verticais e radiais do tipo gravidade ou compactadores de lodo de flotação que operam segundo o princípio da flotação por compressão.

A compactação por gravidade é a técnica mais comum para reduzir o volume do excesso de lodo ativado. Reduz significativamente o volume de estruturas e os custos de energia necessários para o seu posterior processamento. Os projetos dos compactadores verticais e radiais são semelhantes aos dos tanques de decantação primária.

A coleta e remoção de sedimentos em compactadores radiais de lodo é realizada por raspadores de lodo ou sugadores de lodo. Uma comparação da operação dos compactadores de lodo verticais com os radiais equipados com raspadores de lodo e bombas de sucção mostrou que os compactadores de lodo radiais com raspadores de lodo são os mais eficientes. Isso é explicado pela mistura lenta do lodo ativado durante o processo de compactação, bem como pela menor altura dos compactadores de lodo radiais em comparação aos verticais. Ao agitar, a viscosidade do lodo ativado e seu potencial eletrocinético são reduzidos, o que contribui para melhor floculação e sedimentação. Por esta razão em designs modernos compactadores de lodo, é prevista a instalação de misturadores de baixo gradiente.

A compactação por flotação de lodos ativados permite prevenir sua decomposição, reduzir o tempo de compactação e o volume das estruturas. Os flotadores para compactação do excesso de lodo ativado são geralmente tanques redondos com diâmetro de 6, 9, 12, 15, 18, 20, 24 m e profundidade de 2 a 3 m, diferindo no equipamento interno.

Estabilização de lodo de esgoto e lodo ativado em condições anaeróbicas e aeróbicas. A estabilização dos sedimentos primários e secundários é conseguida pela decomposição da parte orgânica em compostos simples ou produtos que possuem um longo período de assimilação ambiente. A estabilização dos sedimentos deve ser realizada por diferentes métodos - biológicos, químicos, físicos, bem como uma combinação deles.

Os métodos mais utilizados são a estabilização biológica anaeróbica e aeróbica. Quando há pequena precipitação, utilizam-se fossas sépticas, tanques de sedimentação de dois níveis e clarificadores - rotadores. Para processar grandes volumes de sedimentos, são utilizados digestores e mineralizadores aeróbios.

Nos digestores, o processo de estabilização bioquímica é realizado em condições anaeróbicas e representa a decomposição da matéria orgânica nos sedimentos como resultado da atividade vital de um complexo complexo de microrganismos em produtos finais, principalmente metano e dióxido de carbono.

De acordo com os conceitos modernos, a digestão anaeróbica do metano inclui quatro etapas interligadas realizadas por diferentes grupos de bactérias:

1. A etapa de hidrólise enzimática é realizada por anaeróbios facultativos de rápido crescimento que secretam exoenzimas, com a participação das quais é realizada a hidrólise de compostos orgânicos complexos não dissolvidos com a formação de solutos mais simples. O valor de pH ideal para o desenvolvimento deste grupo de bactérias está na faixa de 6,5 a 7,5.

2. A fase de formação de ácido (acidogênico) é acompanhada pela liberação de ácidos graxos voláteis, aminoácidos, álcoois, além de hidrogênio e dióxido de carbono. A etapa é realizada por bactérias heterogêneas, de rápido crescimento e muito resistentes às condições ambientais desfavoráveis.

3. A etapa acetatogênica de conversão de AGVs, aminoácidos e álcoois em ácido acético é realizada por dois grupos de bactérias acetatogênicas. O primeiro grupo, que forma acetatos com liberação de hidrogênio dos produtos das etapas anteriores, costuma ser chamado de acetatogênios formadores de hidrogênio:

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

O segundo grupo, que também forma acetatos e usa hidrogênio para reduzir o dióxido de carbono, é geralmente chamado de acetatogênios que usam hidrogênio:

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

4. A fase metanogênica, realizada por bactérias de crescimento lento, que são anaeróbias estritas, muito sensíveis às mudanças nas condições ambientais, principalmente à diminuição do pH inferior a 7,0 - 7,5 e da temperatura. Vários grupos os metanógenos produzem metano de duas maneiras:

Divisão de acetato:

CH 3 COOH CH 4 + C0 2,

Redução de dióxido de carbono:

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

A primeira via produz 72% de metano, a segunda - 28%.

O processo de fermentação é lento. Para agilizar e reduzir o volume das estruturas, utiliza-se o aquecimento artificial do lodo. Ao mesmo tempo, é muito mais eficiente a liberação do gás metano, que é capturado e deve ser utilizado como combustível. Tendo em conta a dependência da temperatura, distinguem-se dois tipos de processos: mesofílico (t = 30 - 35) e termofílico (t = 50 - 55).

Os digestores são tanques verticais hermeticamente fechados, com fundo cônico ou plano, feitos de concreto armado ou aço.

O diagrama do digestor é mostrado na Fig. 3.2.17. O nível de sedimento é mantido no gargalo estreito do digestor, o que permite aumentar a intensidade de liberação de gases por unidade de superfície da massa fermentada e evitar a formação de uma crosta densa.

Arroz. 3.2.17. Digestor :

1 – abastecimento de sedimentos; 2 – injetor de vapor; 3 – liberação de lodo fermentado;

4 – esvaziamento do digestor; 5 – isolamento térmico;

6 – sistema de coleta e remoção de gases; 7 – tubo de circulação; 8 – nível de sedimentos

A estabilização aeróbica de lodo de esgoto é o processo de oxidação de substâncias orgânicas em condições aeróbicas. Ao contrário da digestão anaeróbica, a estabilização aeróbica ocorre em um estágio:

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

seguido pela oxidação de NH 3 a N0 3.

O excesso de lodo ativado não compactado e compactado e sua mistura com sedimentos de tanques de decantação primária podem ser submetidos à estabilização aeróbica.

A estabilização aeróbica de sedimentos é geralmente realizada em estruturas como tanques de aeração com profundidade de 3 a 5 m. A sedimentação e compactação de sedimentos estabilizados aerobiamente devem ser realizadas por 1,5 a 5 horas em compactadores de lodo separados ou em uma área especialmente designada dentro do estabilizador. A umidade do lodo compactado é de 96,5 - 98,5%. A água do lodo deve ser direcionada para tanques de aeração. O diagrama do estabilizador aeróbio é mostrado na Fig. 3.2.18.

Arroz. 3.2.18. Diagrama do mineralizador: I – zona de aeração; II – zona de assentamento; III – compactador de sedimentos; 1 – sedimento estabilizado; 2 – liberação de água decantada; 3 – duto de ar; 4 – esvaziamento; 5 – mistura de lodo; 6 − centralizar da oficina de desidratação mecânica

A estabilização aeróbica de sedimentos garante a produção de produtos biologicamente estáveis, boas taxas de transferência de umidade, facilidade de operação e baixos custos de construção de estruturas. Ao mesmo tempo, custos significativos de energia para aeração limitam a viabilidade de utilização deste processo em estações de tratamento com capacidade superior a 50-100 mil m 3 /dia.

Desinfecção de lodo de esgoto. O lodo de águas residuais municipais contém um grande número de microrganismos patogênicos e ovos de helmintos; portanto, é extremamente importante desinfetar o lodo antes do descarte e armazenamento. A desinfecção do lodo de esgoto é realizada por diferentes métodos:

Térmico - aquecimento, secagem, queima;

Químico – tratamento com reagentes químicos;

Biotérmica – compostagem;

Biológico - destruição de microrganismos por protozoários, fungos e plantas do solo;

Influências físicas - radiação, correntes de alta frequência, vibrações ultrassônicas, radiação ultravioleta, etc.

características gerais os processos para desinfecção de lodo de esgoto são apresentados na tabela. 3.2.2. Em grandes estações de aeração, é aconselhável utilizar a secagem térmica do lodo desidratado mecanicamente, o que permite reduzir custos de transporte e obter fertilizante do lodo na forma de materiais a granel. É importante notar que, para reduzir os custos de combustível e energia nas estações de aeração Taxa de transferência até 20 mil m 3 /dia, aconselha-se a utilização de câmaras de desparasitação, até 50 mil m 3 /dia - métodos de desinfecção química. Nos casos em que o lodo não pode ser descartado como fertilizante, pode-se utilizar a combustão utilizando o calor resultante.

Indicadores de métodos de desinfecção de lodo de esgoto Tabela 3.2.2

Qualquer efluente deve ser tratado antes de ser lançado em corpos d'água ou no solo. O grau de purificação das águas residuais antes da descarga deve ser de pelo menos 95-98%. Hoje, diferentes métodos de tratamento de águas residuais são usados. A escolha do método depende da composição das águas residuais, da sua origem (doméstica ou industrial). Porém, ao utilizar qualquer método de tratamento, forma-se lodo de esgoto. Dependendo do método de tratamento utilizado, o lodo de esgoto pode ser utilizado como fertilizante ou deve ser descartado.

Durante o tratamento de águas residuais, forma-se um lodo composto por água e componentes sólidos. As lamas provenientes de águas residuais domésticas podem acumular-se em dois tanques da estação de tratamento:

• A maior parte do lodo se acumula no tanque de decantação primário. Normalmente seu volume é de 0,8 litros por dia por pessoa com umidade de pelo menos 95%.
• Num tanque onde são utilizados métodos bioquímicos de tratamento de águas residuais, ou seja, tratamento aeróbico e anaeróbico, também se acumula uma pequena quantidade de depósitos densos. O lodo formado após o tratamento aeróbio pode ser utilizado para fertilizar jardins e hortas. Quanto ao tratamento anaeróbio, a substância do fundo da câmara não pode ser utilizada como fertilizante devido à sua toxicidade. Neste caso, é necessário realizar o processo de reciclagem do lodo de esgoto.

Atenção: dependendo da tecnologia de tratamento utilizada, o volume de sedimentos provenientes de águas residuais industriais ou domésticas varia de 0,5 a 10% do seu volume total.

Composto

Os componentes sólidos dos sedimentos do fundo são substâncias orgânicas, que ocupam 60-80% do volume total. Os principais componentes são componentes gordurosos, elementos proteicos e carboidratos. Eles ocupam 80-85% do volume total da matéria orgânica. O resto do volume são componentes de lignina-húmus.

Principais tipos de depósitos sedimentares:

• com composição mineral;
• com ingredientes orgânicos;
• misturado.

Os depósitos úmidos no fundo das câmaras de tratamento contêm substâncias úteis como nitrogênio, potássio e fósforo. Embora esses componentes possam servir como fertilizantes, eles são pouco absorvidos pelas plantas.

Os depósitos húmidos apodrecem muito rapidamente e podem ser inseguros em termos de saneamento, porque contêm vírus, fungos, bactérias e ovos de helmintos. Se tais substâncias permanecerem por muito tempo nos tanques de decantação e nas câmaras da estação de tratamento, causarão rapidamente a decomposição dos depósitos com liberação de gases. Como resultado, o lodo de esgoto pode flutuar até a superfície do tanque de decantação e interromper os processos de decantação. É por isso que o lodo de esgoto deve ser descartado em tempo hábil, ou seja, deve ser retirado da câmara, desidratado e desinfetado.

O lodo de águas residuais industriais e domésticas pode ser dividido em vários tipos dependendo do método de tratamento utilizado:

• sedimentos de grades;
• depósitos de areia provenientes de armadilhas de areia;
• resíduos pesados ​​provenientes de tanques de decantação primária (lodo bruto);
• sedimentos de fundo provenientes de tanques de decantação com floculantes e coagulantes;
• lodo ativado proveniente de câmaras de tratamento biológico em tanques de aeração;
• filme biológico de biofiltros;
• lodo ativado, que contém floculantes e coagulantes;
• uma mistura de lodo ativado e componentes de águas residuais pesadas.

Importante: os componentes sedimentares, sem alterações na estrutura e composição química, são formados em grades, em caixas de areia e em tanques de decantação primária. As misturas com estrutura e composição alteradas são lodos ativados, biofilmes e sedimentos após tratamento de água com reagentes químicos (tratamento de águas residuais industriais).

Características

O lodo após tratamento de águas residuais de empresas industriais ou domésticas tem as seguintes características:

1. A reatividade do meio na fase ativa é 6-8.
2. A temperatura ambiente é de 12-20°C.
3. 90-99% dos sedimentos consistem em água higroscópica, livre e ligada coloidalmente. Para separar a água livre dos componentes pesados, é necessário um processamento simples - filtração ou extração. Para converter a água ligada coloidalmente em água livre, é necessário utilizar métodos de tratamento térmico, floculação ou coagulação. O líquido higroscópico é removido apenas durante a combustão dos sedimentos.
4. A umidade dos resíduos retirados das grades é de 80% e sua massa volumétrica é de 750 kg por metro cúbico. O teor de umidade dos sedimentos das caixas de areia é de 60%, o teor de cinzas é de 70-90% e sua massa volumétrica é de 1.500 kg por metro cúbico.
5. A umidade do lodo da câmara de decantação primária é de 93-95%. Consiste em 60-70% de componentes orgânicos. Por causa de ótimo conteúdo Os depósitos orgânicos apodrecem rapidamente. Além deles, os depósitos contêm compostos de silício, ferro, alumínio, magnésio, cálcio, potássio, etc. Os resíduos pesados ​​​​das empresas industriais podem conter substâncias cancerígenas e tóxicas, surfactantes sintéticos e sais de metais pesados.
6. Os métodos de tratamento aeróbico garantem que o teor de umidade do lodo ativado seja muito alto - 99,2-99,8% em tanques de aeração e 96-96,5% em biofiltros. Se a limpeza aeróbica foi realizada em um tanque de aeração por oxidação completa, a concentração orgânica é de 65%. O tratamento aeróbio em estrutura de alta carga produz lodo com concentração orgânica de 75%.
7. Os depósitos sedimentares formados como resultado da digestão em condições anaeróbicas de digestores, tanques de decantação de dois níveis e outras instalações de tratamento são caracterizados pela homogeneidade e estrutura fina. Sua cor é cinza escuro ou preto. Os depósitos são bastante fluidos e têm cheiro de asfalto ou lacre. A decomposição dos sedimentos é acompanhada pela liberação de metano.

Se for realizada a estabilização biológica aeróbica do lodo de esgoto, o grau de decomposição da matéria orgânica é muito menor do que durante os processos anaeróbios, mas os sedimentos restantes são estáveis. Depois disso, o sedimento é compactado em 5 a 15 horas e sua umidade diminui para 96 ​​a 98%. Após a estabilização aeróbica, os ovos de helmintos não morrem, portanto os resíduos requerem desinfecção adicional.

Para caracterizar um sedimento é muito importante a sua capacidade de liberar água. Assim, após a fermentação em condições aeróbicas, a água do sedimento fica em formulário vinculado, então os depósitos têm baixo rendimento de água. Quando ocorre o apodrecimento, essas propriedades dos depósitos deterioram-se ainda mais.

Importante: a capacidade dos sedimentos em liberar água depende do valor da resistência específica à filtração. Este indicador é importante na seleção dos equipamentos que serão utilizados para a desinfecção de águas residuais de empresas e resíduos domésticos.

Processamento de sedimentos

O tratamento do lodo de esgoto de empresas industriais e de águas residuais domésticas começa com a etapa de espessamento ou compactação. Nesta fase, a umidade livre é removida. Esta etapa é necessária para todos os esquemas de purificação tecnológica. Durante o espessamento, cerca de 60% da água livre é removida. Como resultado, o volume de depósitos é reduzido em mais de 2 vezes. Os seguintes métodos são usados ​​para compactação:

• vibração;
• centrífugo;
• gravitacional;
• flutuação;
• filtração;
• métodos combinados.

A técnica da gravidade é adequada para compactar sedimentos digeridos e lodos ativados. Esta é uma técnica bastante simples e econômica. Para implementar o método, são utilizados tanques de decantação radiais e verticais. O tempo do procedimento depende das características dos depósitos e varia de 5 a 24 horas.Para agilizar o processo utiliza-se coagulação com cloreto férrico, aquecimento a 90 graus, compactação com outros tipos de depósitos ou mistura.

A técnica de flotação baseia-se no fato de que as partículas de lodo ativado podem aderir às bolhas de ar e flutuar na superfície. A velocidade do processo é maior do que quando se utiliza a gravidade. O processo é fácil de controlar aumentando ou diminuindo o suprimento de ar. A flutuação de pressão é mais frequentemente usada.

Para a decomposição de orgânicos compostos complexos a estabilização é usada para água, metano e dióxido de carbono. Este processo ocorre em condições anaeróbicas e aeróbicas:

1. Condições anaeróbicas são criados em fossas sépticas, clarificadores, decantadores de dois níveis e digestores especiais. Ao mesmo tempo, fossas sépticas e fossas de decantação são adequadas para pequenos volumes de águas residuais, ou seja, para uso privado. Para grandes volumes de águas residuais, são utilizados digestores.
2. Estabilização aeróbica flui em tanques de aeração. Baseia-se na aeração prolongada do lodo. Esta técnica é mais simples que a digestão anaeróbica. Distingue-se pela sua simplicidade, ausência de libertação de gases explosivos, estabilidade e baixo custo. Após a decomposição dos componentes orgânicos biodegradáveis, o restante das substâncias perde a capacidade de apodrecer, ou seja, o sedimento se estabiliza.

Para melhorar a desidratação mecânica, os sedimentos devem ser preparados. O ar condicionado é usado para isso. Neste caso, a forma e a estrutura da ligação da água mudam.

Importante: métodos reagentes e não reagentes podem ser usados ​​para realizar o condicionamento.

No método reagente, sais de cal, alumínio e ferro são utilizados como coagulantes. Juntamente com os coagulantes, também são utilizados floculantes. A técnica sem reagentes implica:

• tratamento térmico;
• congelamento e descongelamento;
• exposição à radiação;
• eletrocoagulação.

Normalmente, a desidratação dos sedimentos é realizada em leitos de lodo ou por meio de métodos mecânicos. As almofadas de silte são áreas de território com muralhas de terra ao longo das bordas. Aqui o processo de desidratação é muito lento, mas a técnica é bastante simples e não exige grandes custos operacionais.

Os métodos de desidratação mecânica são realizados usando:

• filtros de vácuo;
• filtros-prensa;
• centrífugas;
• filtros de vibração.

Também é utilizado o tratamento térmico dos sedimentos, que consiste na sua secagem. Para este efeito, são utilizados gases de combustão, vapor ou ar quente. A técnica envolve secadores de diferentes designs.

A direção mais promissora no descarte de sedimentos é a pirólise. Este é o processo de processamento de substâncias que contêm carbono por aquecimento sem oxigênio em altas temperaturas. Após a pirólise, forma-se um pó que pode ser utilizado na indústria, como combustível ou na produção de fósforo e nitrogênio. O alcatrão primário formado durante a pirólise, após destilação fracionada, permite a obtenção de ácidos carboxílicos, parafinas, fenóis, bases orgânicas e pó de coque.