в зависимости от химического состава осадков при сбраживании выделяется от 5 до 15 м газа на 1 м осадка,

Скорость процесса брожения зависит от температуры. Так, при температуре осадка 25-27° С процесс длится 25-30 дней; при 10° С продолжительность его увеличивается до 4 месяцев и более. Для ускорения сбраживания и уменьшения объема необходимых для этого сооружений применяют искусственный подогрев осадка до температуры 30-35° С или 50-55° С.

Для нормально протекающего процесса метанового брожения характерны слабощелочная реакция среды (рН7,6), высокая щелочность иловой воды (65-90 мг-экв/л) и низкое содержание жирных кислот (до 5-12 мг-экв/л). Концентрация аммонийного азота в иловой воде достигает 500-800 мг/л.

Нарушение процесса может быть результатом перегрузки сооружения, изменения температурного режима, поступления с осадком токсичных веществ и т.д. Нарушение проявляется в накоплении жирных кислот, снижении щелочности иловой воды, падении рН. Резко уменьшается объем образующегося газа, увеличивается содержание в газе угольной кислоты и водорода - продуктов кислой фазы брожения.

Кислотообразующие бактерии, ответственные за первую фазу брожения, более выносливы ко всякого рода неблагоприятным условиям, в том числе и к перегрузкам. Осадки, поступающие на сбраживание, в значительной степени обсеменены ими. Быстро размножаясь, кислотообразующие бактерии увеличивают ассимиляционную способность бактериальной массы и таким образом приспосабливаются к возросшим нагрузкам. Скорость первой фазы при этом возрастает, в среде появляется большое количество жирных кислот.

Метановые бактерии размножаются очень медленно. Время генер-а-ции для некоторых видов составляет несколько дней, поэтому они не в состоянии быстро увеличивать численность культуры, а содержание их в сыром осадке незначительно. Как только нейтрализующая способность бродящей массы (запас щелочности) оказывается исчерпанной, рН резко снижается, что приводит к гибели метанообразующих бактерий.

Большое значение для нормального сбраживания осадка hmccj состав сточных вод, в частности наличие в них таких веществ, которые угнетают или парализуют жизнедеятельность микроорганизмов, осуществляющих процесс сбраживания осадка. Поэтому вопрос о возможности совместной очистки производственных и бытовых сточных вод следует разрешать в каждом отдельном случае в зависимости от их характера и физико-химического состава.

При смешивании бытовых сточных вод с производственными необходимо, чтобы смесь сточных вод имела рН = 7...8 и температуру не ниже 6° и не выше 30° С. Содержание ядовитых или вредных веществ не должно превышать предельно допустимой концентрации для микроорганизмов, развивающихся в анаэробных условиях. Например, при содержании меди в осадке более 0,5% сухого вещества ила происходит замедление биохимических реакций второй фазы процесса сбраживания и ускорение реакций кислой фазы. При дозе гидроарсенита натрия 0,037% к массе беззольного вещества свежего осадка замедляется процесс распада органического вещества.

Для обработки и сбраживания сырого осадка применяют три вида сооружений: 1) септики (септиктенки); 2) двухъярусные отстойники (эмшеры); 3) метантенки.

В септиках одновременно происходит осветление воды и перегнива-ние выпавшего из нее осадка. Септики в настоящее время применяют на станциях небольшой пропускной способности.

* К таким веществам относятся кислоты, соли тяжелых металлов, смолы, фенолы, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) и другие соединения

в двухъярусных отстойниках отстойная часть отделена от гнилостной (септической) камеры, расположенной в нижней части. Развитием конструкции двухъярусного отстойника является осветлитель-перегни-ватель.

Для обработки осадка в настоящее время наиболее щироко используют метантенки, служащие только для сбраживания осадка при искусственном подогреве и перемешивании.

Для обработки небольших объемов осадков (главным образом активного ила) в последнее время применяют метод аэробной стабилизации, осуществляемый в сооружениях типа аэротенков.

Сущность аэробной стабилизации состоит в аэробном окислении биологически доступных органических веществ осадков и в самоокислении бактериальной массы. Аэробной стабилизации могут подвергаться как активный ил, так и сырой осадок и их смесь.

Степень распада органических веществ в процессе аэробной стабилизации сопоставима с анаэробным сбраживанием. Беззольное вещество стабилизированных осадков состоит в основном из биологически инертных органических соединений.

Сброженный осадок имеет высокую влажность (95-98%), что затрудняет применение его в сельском хозяйстве для удобрения (из-за трудности перемещения обычными транспортными средствами без устройства напорных разводящих сетей). Влажность является основным фактором, определяющим объем осадка. Поэтому основной задачей обработки осадка является уменьшение его объема за счет отделения воды и получение транспортабельного продукта.

Осадки плохо отдают воду и относятся к категории труднофильтру-ющихся иловых суспензий. Соотношение в осадках между свободной и связанной водой влияет на способность их отдавать воду.

Свободная вода может быть удалена из осадка фильтрацией или отжимом. Часть свободной воды удаляется при гравитационном уплотнении осадков, при этом объем осадков значительно уменьшается. Например, при изменении влажности осадка с 96 до 92% объем его уменьшается в 2 раза.

Уплотнение активного ила, в отличие от уплотнения сырого осадка, сопровождается изменением свойств ила. Активный ил как коллоидная система обладает высокой структурообразующей способностью, вследствие чего его уплотнение приводит к переходу части свободной воды в связанное состояние, а увеличение содержания связанной воды в иле приводит к ухудшению водоотдачи.

Применяя специальные методы обработки, например обработку химическими реагентами, можно добиться перевода части связанной воды в свободное состояние. Однако значительную часть связанной воды можно удалить лишь в процессе испарения.

На способность осадков отдавать воду влияет ряд факторов: влажность, степень дисперсности частиц твердой фазы, структура осадка и его химический состав.

Обобщающим показателем, характеризующим способность осадков к водоотдаче (фильтруемость осадка), является удельное сопротивление фильтрации - сопротивление, оказываемое потоку фильтрата, равномерным слоем осадка, масса которого на единице площади фильтра равна единице. Чем выше удельное сопротивление, тем труднее отдает воду осадок. Активный ил имеет значительно большее сопротивление фильтрации, чем сырой осадок. Связано это с тем, что в иле много коллоидных веществ и основную массу составляют очень мелкие частицы. Удельное сопротивление осадка после сбраживания увеличивается, так как сброжейный осадок приобретает более мелкую и однородную структуру. Число частиц размером менее 1 мм составляео" в нем около 85%.

Удельное сопротивление фильтрации служит исходной величиной при выборе метода обезвоживания осадка.

Для снижения удельного сопротивления фильтрации и интенсификации процесса отделения воды осадки перед обезвоживанием подвергают предварительной обработке. При этом чем больше удельное сопротивление, тем более глубокая требуется предварительная обработка. К методам предварительной обработки относятся: промывка осадка водой, обработка его химическими реагентами, замораживание с последующим оттаиванием, тепловая обработка.

Наиболее простым способом обезвоживания является подсушивание осадка на иловых площадках, где его влажность может быть уменьшена до 75-80%. При этом осадок уменьшается в объеме и по массе в 4- 5 раз, теряет текучесть и может легко транспортироваться к месту его использования. Однако способ подсушивания требует больших земельных участков, и, кроме того, влажность подсушенного осадка остается все еще слишком высокой.

В последние годы все более широкое применение находят механические и термические способы удаления влаги. При этом обезвоживанию могут подвергаться как сырые осадки (с последующим обеззараживанием), так и осадки после биохимической обработки. Выбор той или иной схемы обработки осадков диктуется местными условиями и производится с учетом физико-химических свойств осадков, санитарно-эпидемиологических требований и технико-экономических расчетов.

Для механического обезвоживания осадков наибольшее применение нашли вакуум-фильтры. Однако в последнее время в зарубежной и отечественной практике наряду с ними начали применять центрифуги и фильтр-прессы.

При обезвоживании сырых осадков и осадков, сброженных в мезо-фильных условиях или аэробностабилизированных, требуется их обеззараживание, поскольку эти осадки могут содержать яйца гельминтов. Обеззараживание достигается прогреванием осадка до 60° С, компостированием, облучением, термической сушкой.

Получаемый в результате механического обезвоживания осадок содержит еще 75-85% воды, составляющей таким образом около его массы.

Термическая сушка осадка позволяет снизить его влажность до 20- 35%, что значительно облегчает условия перевозки и хранения. Высушенный осадок можно в расфасованном виде доставлять к месту его использования.

Капитальные затраты этого метода достаточно высоки, вследствие чего применение термической сушки оправдано лишь при условии эффективного использования высушенного осадка.

Для полной ликвидации органических компонентов осадков их сжигают. Метод сжигания применим в тех случаях, когда невозможна или экономически нецелесообразна утилизация осадка. Препятствием к использованию осадка как удобрения может быть наличие в нем токсичных веществ и некоторых др>гих примесей, поступающих в городскую канализацию с производственными сточными водами.

В последние годы метод сжигания находит все большее применение для ликвидации производственных шламов ряда предприятий химической, нефтеперерабатывающей, угольной отраслей промышленности и осадков городских очистных станций.

При сжигании происходит полное окисление органических веществ осадков и образование стерильного остатка - золы, которая может быть использована в качестве присадочного материала при подготовке осадка к обезвоживанию. Это позволяет снизить расход химических реагентов.

Экономику процесса сжигания определяют два основных фактора: