Биологически очищенная вода поступает на сооружения доочистки и частично в отводной канал для сброса в Москву-реку.
Для сбора осадка каждый отстойник оборудован илососами. Количество выгружаемого ила регулируется с помощью подвижных водосливов. Циркуляционный активный ил направляется в регенераторы, избыточный — в илоуплотнители.
Вторичные отстойники НКСА — радиального типа, диаметром 54 м. Средняя продолжительность отстаивания иловой смеси в отстойнике составляет 2,3 часа, вынос взвешенных веществ, в средне, 14,3 мг/л.
Основная масса очищенной воды через контактный канал сбрасывается в Москву-реку; часть воды поступает на сооружения доочистки.
Осевший в отстойниках активный ил илоскребами сгребается в приямки, из которых под гидростатическим напором выгружается в отводящую иловую систему. Далее происходит его разделение на циркуляционный, возвращаемый в регенераторы, и избыточный, направляемый в уплотнители.
Уплотнение избыточного активного ила осуществляется в илоуплотнителях. Уплотнители по конструкции аналогичны вторичным отстойникам. Три радиальных уплотнителя имеют диаметр 20 м и еще два — 40 м. Сливная вода направляется в аэротенки, уплотненный активный ил перекачивается в метантенки.
На НКСА имеется четыре радиальных уплотнителя избыточного активного ила диаметром 33 м. Сливная вода возвращается в аэротенки. Уплотненный активный ил направляется на ленточные сгустители и далее — в метантенки.
Два гравитационных ленточных сгустителя производительностью 3 тыс. м3/сут каждый рассчитаны на прием всей массы уплотненного избыточного активного ила сооружений биологической очистки НКСА. При этом влажность избыточного активного ила снижается с 97% до 94%, что равнозначно 2-кратному уменьшению его объема. Реагентная обработка осуществляется флокулянтами с дозой 2 кг/т сухого вещества.
Доочистка воды осуществляется с помощью плоских щелевых сит, скорых фильтров и песколовок с дальнейшей отправкой выделившегося песка на песковые площадки.
На сооружения доочистки поступает вода со старого блока и частично с НКСА. Производительность блока доочистки составляет 1,1 млн. м3/сут. В настоящее время стадию доочистки проходит около 30 % биологически очищенной сточной воды.
На сооружениях доочистки установлены плоские щелевые сита с прозорами 1,4 мм. Регенерация процеживающего элемента полностью механизирована и осуществляется в автоматическом режиме. Задержанный шлам вывозится на промежуточную площадку складирования, откуда после частичного обезвоживания транспортируется на полигон.
Конструкция щелевого сита разработана и изготовлена специалистами станции.
Рабочая загрузка скорых фильтров состоит из гранитного щебня фракции 2-5 мм, имеет высоту 1,2 м и располагается на поддерживающем слое. Поддерживающий слой сформирован следующим образом (от дна вверх): 0,2 м фракции 20-40 мм и 0,2 м фракции 5-20 мм. Площадь фильтрации составляет 113,5 м2; средняя скорость фильтрации — 11,8 м/час. Подача воды осуществляется сверху вниз. Дренажная система выполнена из полиэтиленовых дырчатых труб.
34 фильтра обеспечивают доочистку воды перед ее сбросом в р. Москву и ориентированы на достижение качества фильтрата по взвешенным веществам в пределах 6,5 мг/л. Продолжительность фильтроцикла составляет 12 час. 16 фильтров работают на систему промышленного водоснабжения и ориентированы на содержание взвешенных веществ до 3 мг/л. Продолжительность фильтроцикла — 6 час.
Фильтры оборудованы водо-воздушной системой промывки. Промывка осуществляется в три последовательных этапа: воздух — воздух+вода — вода. Продолжительность промывки фильтра зависит от степени его загрязненности и находится в переделах 15-20 мин. Распределение воздуха по площади фильтра обеспечивается дырчатыми полиэтиленовыми трубами. Барботажная система секционирована.
После фильтров промывная вода самотеком направляется на песколовку, затем перекачивается на очистку в голову сооружений.
Песколовка состоит из двух отделений, включающихся поочередно. Задержанные мелкие фракции загрузки гидроэлеватором подаются на песковую площадку.
На Курьяновских очистных сооружениях также имеется экспериментальный блок комплексной очистки воды. Он был построен с целью опробования новых компоновочных схем отдельных сооружений, а также отработки технологических режимов их эксплуатации. Проектная производительность блока составляет 125 тыс. м3 в сутки.
В состав блока входят первичные отстойники, аэротенки, вторичные отстойники, метантенки (рис.22), резервуары для промывки осадка и уплотнители, а также аппараты для обезвоживания осадка.
Первичные отстойники относятся к горизонтальному типу и имеют встроенные преаэраторы. Вода поступает после предварительной механической очистки на решетках и аэрируемых песколовках Старого блока. Отстойники оборудованы илоскребами для сбора сырого осадка в приямки, из которых он удаляется раз в сутки плунжерными насосами и направляется в голову очистных сооружений [11].
Двухкоридорные аэротенки, работают с 50%-ной регенерацией по принципу аэротенка-вытеснителя.
Аэрация низконапорная. На 1-й линии установлены мелкопузырчатые дисковые аэраторы с полиэтиленовой мембраной, на 2-й и 3-й пиниях — керамические фильтросные пластины.
Период аэрации колеблется от 8,2 до 9,3 час. Доза ила в регенераторах составляет 4,5 г/л, доза ила в аэротенках — 1,5 г/л. Интенсивность аэрации — 3,6 м3/м2 час.
Пройдя стадию аэрации вода направляется во вторичные отстойники. Время пребывания воды в отстойнике — 2,2 часа. Вынос активного ила, в среднем, составляет 9,5 мг/л.
Сбор очищенной сточной воды осуществляется через продольные и поперечные лотки с зубчатыми водосливами. Для сбора осадка отстойники оборудованы илоскребами. Возвратный активный ил из отстойников удаляется непрерывно. Циркуляционный активный ил направляется в регенераторы, избыточный — через уплотнители старого блока на обработку в метантенки.
Биологически очищенная вода направляется в контактный канал с последующим сбросом в р. Москву.
Сбраживание осадка осуществляется в метантенках различного конструктивного исполнения.
Метантенки старого блока представляют собой круглые заглубленные в землю резервуары диаметром 24 м из монолитного железобетона с жестким сферическим перекрытием и конусным днищем. Каждый метантенк оборудован пропеллерной мешалкой, паровым инжектором производительностью 2 т/час и системой аварийного перелива.
Метантенки НКСА — круглые наземные резервуары диаметром 18 м с конусным монолитным днищем, плоским перекрытием и стенами из сборного, предварительно напряженного железобетона. Каждый метантенк оборудован инжектором производительностью 4 т/час и системой аварийного перелива. Для перемешивания осадка в семи метантенках установлены пропеллерные мешалки, в пяти метантенках перемешивание осуществляется с помощью газолифтов. Для рекуперации тепла части объема сброженного осадка установлен спиральный теплообменник с поверхностью нагрева 440 м2.
Все метантенки работают по проточной схеме. В них поддерживается термофильный процесс сбраживания при температуре +50 — +53° С. Осадок подогревается острым паром с помощью пароструйного инжектора. Загружаемая в метантенки смесь осадка и избыточного активного ила имеет влажность 96,4% и зольность 38,3%, выгружаемый осадок – 97,3 % и 44 % соответственно. Доза загрузки по фактической влажности составляет 12-16 %.
Выделяющийся при брожении газ отводится в газовую сеть для последующего сжигания в местной котельной. Для поддержания необходимого давления газа в сети имеются два «мокрых» газгольдера емкостью 3 тыс. м3 каждый. Выход биогаза с 1 м3 загружаемой смеси составляет 5-6 м3.
Прошедший метантенки сброженный осадок подвергается промывке с последующим уплотнением. Промывка осуществляется в специальных резервуарах путем смешения его с технической водой в соотношении 1:3. Для интенсификации процесса промывки производится барботаж смеси воздухом. Приблизительно половина осадка, поступающего на сооружения промывки и уплотнения, подвергается предварительному процеживанию на механизированных решетках с прозорами 8 мм.
Задержанные отбросы (0,5-3,0 м3/сут) вывозятся на специальный полигон.
Промытый сброженный осадок распределяется по радиальным илоуплотнителям гравитационного типа диаметром 33 м, по конструкции аналогичным отстойникам. Продолжительность отстаивания колеблется в пределах 15-30 час.
Уплотненный промытый сброженный осадок влажностью 95-96,5% направляется в отделение механического обезвоживания и на иловые площадки. Сливная вода — в голову сооружений.
Обезвоживание осадка осуществляется двумя способами — механическим на фильтр-прессах (рис.23) и сушкой в естественных условиях на иловых площадках.
Механическое обезвоживание осадка осуществляется на восьми фильтр-прессах. Предварительно осадок подвергается реагентному кондиционированию флокулянтами. Оптимальный расход флокулянта и режим прессования обеспечивает компьютерная система управления согласно параметрам, задаваемым оператором.
Влажность обезвоженного осадка колеблется в пределах 69-72%.
Цех механического обезвоживания осадка способен пропустить 55-60% образующегося на станции осадка. Остальной осадок распределяется по иловым площадкам, расположенным на территории Московской области.
Иловые площадки относятся к каскадному типу с поверхностным отводом иловой воды.
Сброс иловой воды осуществляется в городскую канализационную сеть. Общая площадь иловых площадок составляет 380 га.
Система транспорта осадка и иловой воды протяженностью около 70 км включает в себя: сеть илопроводов диаметром от 300 до 500 мм, 3 насосные станции по перекачке осадка и 5 насосных станций по перекачке иловой воды.
Дальнейшее развитие мощностей обезвоживания осадка Курьяновской станции будет осуществляться не на ее основной территории, а непосредственно у мест депонирования — на иловых площадках, расположенных в Подмосковье.
В 1998 году на иловой площадке №8 были введены в строй цех механического обезвоживания осадка, в состав которого входят четыре мембранных камерных фильтр-пресса, и первая очередь полигона для депонирования осадка емкостью 150 тыс. м3. В настоящее время ведутся работы по строительству цеха механического обезвоживания и полигона депонирования на иловой площадке №19.
ГЛАВА 3. СПОСОБЫ УТИЛИЗАЦИИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД
3.1. Методы анализа осадков сточных вод
Анализ осадков, образующихся при очистке сточных вод, проводится с целью определения путей его дальнейшей утилизации.
К основным методам проведения анализов осадков сточных вод относятся гранулометрический, химический и физико-химический.
Основные свойства осадков (формы связи воды, удельное сопротивление, пластичность, вязкость, а также химические и физико-механические особенности) во многом зависят от влажности, которая в исходных осадках обычно находится в пределах 99,7- 90% [12].
3.2. Виды, состав и свойства осадков сточных вод
Загрязнения, находящиеся в сточных водах в относительно разбавленном виде, при очистке сточных вод задерживают и концентрируют, в результате получают осадки сточных вод.
В осадки сточных вод переходит значительная часть загрязнений, поступающих на очистительную станцию. Если в целом от одного жителя в сутки поступает около 120 г загрязнений, то из этого количества примерно 40 г оседает как осадок первичных отстойников и 35 г как избыточный ил. Таким образом, примерно 75 г загрязнений или 62,5% от общей массы поступает на обработку в виде осадка. Рациональное и экономичное решение проблемы ликвидации осадков заключается в максимальном использовании ценных веществ, содержащиеся в них, при минимальных затратах на обработку [13].
Осадки сточных вод, которые скапливаются на очистных сооружениях, являются водными суспензиями, которые выделяют из сточных вод в процессе их механической, биологической или физико-химической очистки, с объемной концентрацией полидисперсной твердой фазы от 0,5 до 10%. Осадки относят к классу труднообезвоживаемых полидисперсных суспензий. Как и во всех суспензиях, влага в осадках сточных вод находится в химической, физико-химической и физико-механической связи с твердыми частицами, а также в свободном состоянии [14].
В зависимости от условий формирования и особенностей отделения различают осадки первичные и вторичные.
К первичным осадкам относят грубодисперсные примеси, находящиеся в твердой фазе и выделенные из воды такими методами механической очистки, как процеживания, седиментация, фильтрация, флотация, осаждения в центробежном поле. К вторичным осадкам относят примеси, которые изначально находятся в воде в виде коллоидов, молекул и ионов, но в процессах биологической или физико-химической очистки воды или обработке первичных осадков образуют твердую фазу.
Общая классификация осадков приведена в таблице 1.
Таблица 1 — Классификация осадков сточных вод
| Группы осадков | Типы осадков | Сооружения и оборудование, отделяющие осадки |
| Первичные осадки | ||
| I | Осадки грубые (крупные загрязнения) | Решета, сита |
| II | Осадки тяжелые | Песколовки |
| III | Осадки плавающие | Жироловки, отстойники |
| IV | Осадки сырые, выделенные из сточной воды в результате механической очистки | Первичные отстойники, осветлители |
| Вторичные осадки | ||
| V | Осадки сырые, выделенные из сточной воды после биологической или физико-химической очистки | Вторичные отстойники, флотаторы |
| VI | Осадки сброженные, прошедшие обработку в анаэробных перегнивателях, метантенках, и осадки, стабилизированные в аэробных стабилизаторах |
Септики, двухъярусные отстойники, осветлители, перегниватели, метантенки, аэробные стабилизаторы |
| VII | Осадки уплотненные, подвергнутые сгущению до предела текучести (до влажности 90-85%) |
Уплотнители: гравитационные, флотационные, сепараторы |
| VIII | Осадки обезвоженные, подвергнутые сгущению до влажности 80-40% | Иловые площадки, вакуум-фильтры, центрифуги, фильтр-прессы и др. |
| IX | Осадки сухие, подвергнутые термической сушке до влажности 5-40% | Сушилки: барабанные, валковые, с кипящим слоем, со встречными потоками. |
Осадки городских сточных вод имеют большие объемы, очень высокую влажность, неоднородный состав и свойства, содержащие органические вещества, которые способны быстро разлагаться и загнивать; кроме того, осадки зараженные бактериальной, в частности патогенной микрофлорой и яйцами гельминтов. Их относят к труднофильтруемым иловым суспензиям.
Элементарный состав сухого вещества осадков колеблется в широких пределах. Сухое вещество сырых осадков имеет следующий состав (% массы сухой вещества осадка): 35,4-87,8 С; 4,5-8,7 Н; 0,2-2,7 S; 1,8-8,0 N; 7,6-35,4 О; сухое вещество активного ила содержит, %: 44,0-75,8 С; 5,0-8,2 Н; 0,9-2,7 S; 3,3-9,8 N; 12,5-43,2 О. Осадки содержат соединения кремния, алюминия, железа, оксиды кальция, магния, калия, натрия, цинка, хрома, никеля и др.(табл.2) [15].
Таблица 2 — Химический состав минеральной части осадка
| Содержание, % | Тип осадка | ||
| Из первичных отстойников | Активный ил | Сброженная смесь осадков первичных отстойников и активного ила | |
| SiO2 | 21,4-55,9 | 17,6-33,8 | 27,3-35,7 |
| Al2O3 | 0,3-18,9 | 7,3-26,9 | 8,7-9,3 |
| Fe2O3 | 3,0-13,9 | 7,2-18,7 | 11,4-13,6 |
| CaO | 11,8-35,9 | 8,9-16,7 | 12,5-15,6 |
| MgO | 2,1-4,3 | 1,4-11,4 | 1,5-3,6 |
| K2O | 0,7-3,4 | 0,8-3,9 | 1,8-2,8 |
| Na2O | 0,8-4,2 | 1,9-8,3 | 2,6-4,7 |
| SO3 | 1,8-7,5 | 1,5-6,8 | 3,0-7,2 |
| ZnO | 0,1-0,6 | 0,2-0,3 | 0,1-0,3 |
| CuO | 0,1-0,8 | 0,1-0,2 | 0,2-0,3 |
| NiO | 0,2-2,9 | 0,2-3,4 | 0,2-1,0 |
| Cr2O3 | 0,8-3,1 | 0-2,4 | 1,3-1,9 |
Активная реакция среды в осадках колеблется в пределах 6-8, температура 12-20оС.
Все виды осадка (кроме загрязнений с решеток и осадка с песколовок) содержат 90-99% воды, которая состоит из свободной (60-65%) и связанной (30-35%), а связанную воду, в свою очередь, разделяют на коллоидно-связанную (22-30%) и гигроскопическую (4-10%), или физико-механически связанную (капиллярно).
Свободную воду отделяют от осадка простой фильтрацией или отжимом. Коллоидно-связанная вода связана с твердыми частицами и обволакивает их прочной оболочкой, которая не позволяет частицам соединяться в крупные агрегаты. Удалить такую воду можно только вакуум-фильтрацией или фильтр-прессованием после коагуляции их химическими реагентами. Гигроскопическая вода — это влага, поглощенная веществом. она не удаляется даже при термической сушке.
Объем осадка зависит от содержания влаги, поэтому с уменьшением влажности осадка его объем резко уменьшается за счет удаления иловой воды.
Количество загрязнений, снимаемое с решеток, зависит от типа решеток и ширины просветов. В состав крупных загрязнений входят крупные взвешенные и плавающие вещества, преимущественно органического происхождения. По данным эксплуатации очистных станций средний состав этих осадков в % включает: бумага — 65, ветошь — 25, древесину, пластик — 4, другие загрязнения -6.
Влажность загрязнений, снимаемых с решеток, составляет 80%, их объемная масса 750 кг/м3. Раздробленные загрязнения, разбавленные водой в количестве 40 м3 на 1 т, могут быть направлены в сточную воду перед решетками, но чаще загрязнения с решеток направляют на свалки.
Переработка этих осадков может осуществляться в метантенках, на пиролизных установках вместе с другими осадками или их направляют на компостирования для получения удобрения вместе с мусором.
Осадок, задерживаемый в песколовках в количестве 0,02 л/сут. на 1 чел., составляют в основном минеральные частицы. В их состав обычно входят песок, обломки отдельных минералов, кирпич, уголь, битое стекло и тому подобное. Такой осадок имеет зольность от 70 до 90%, влажность около 60%, объемную массу 1500 кг/м3. Далее этот осадок направляется на песковые площадки или к накопителям [13].
Плавающие примеси, количество которых в среднем составляет 2 л/ год на 1 чел., имеют при влажности 60% плотность 0,6 т/м3. Допускается их обработка совместно с осадком из первичных отстойников.
Сырой осадок из первичных отстойников является студенистой суспензией серого цвета с кисловатым запахом и отличается большой неоднородностью состава, что обусловлено разнообразием условий эксплуатации очистных сооружений и канализированных объекта. В осадке находятся частицы с размерами 5-10 мм и менее 1 мкм. Вследствие большого количества органических веществ (до 60-70%) сырой осадок быстро загнивает и приобретает темно-серый или черный цвета и издает неприятный кислый запах. Также осадок может содержать соединения железа, алюминия, кремния, кальция, магния, калия и др.; токсичные и канцерогенные вещества, в частности соли тяжелых металлов, ПАВ и другие соединения, в зависимости от наличия в хозяйственно-бытовых сточных водах примесей производственных стоков. Средняя влажность осадка равна 95% при самотека удалении и 93,8% при удалении плунжерными насосами.
Активный ил, задержанный вторичными отстойниками после аэротенков, представляет биоценоз микроорганизмов и простейших, имеет свойство флокуляции. Структура активного ила представляет хлопьевидную массу бурого цвета. В свежем виде активный ил почти не имеет запаха или пахнет землей, но, загнивая, издает специфический гнилостный запах [12].
По механическому составу активный ил относится к тонким суспензиям, состоящим на 98% по массе из частиц размерами менее 1 мм. Активный ил отличается высокой влажностью 99,2-99,7%. После отстойников-уплотнителей влажность уменьшается зачастую до 98%, а при флотационном уплотнении — до 97-96%, в термогравитационных уплотнителях — до 95-96%. В других специальных уплотнителях влажность активного ила может быть снижена до 90%.
Количество избыточного активного ила для бытовых сточных вод на одного человека в сутки равен 28 г при влажности 96%.
В осадках, как и в сточной воде, можно найти все основные формы бактерий: палочковидные (цилиндрические), к которым относятся бациллы, диплобацилы и диплобактерии; шаровидные (эллипсоидные), к которым относятся все шесть видов кокков; свиты, которые подразделяются на спирохеты, спириллы и вибрионы [15].
К микроорганизмам относятся также дрожжи и плесени. Бактериальная заселенность осадков на порядок выше, чем сточных вод. Осадки бытовых стоков содержат много гельминтов (яйца глистов). При термофильном сбраживании яйца глистов полностью погибают. То же наблюдается при термогравитационном или термофлотационном уплотнении осадков.
Бактериальная заселенность осадков огромна. Например, в 1 см3 сырого первичного осадка влажностью 94,3% содержится около 42 млн. бактерий по «прямому счету», а в 1 г сухого вещества — от 740 тыс. до 1 млн. Если принять в среднем диаметр бактериальной клетки равным 0,001 мм , то суммарный объем 100 млн. бактерий, содержащихся, например, в 1 см3 осадка, составит около 0,4 см3 с массой 400 мг.
При содержании воды в бактериях, равном 80-85%, сухое вещество составит 60-80 мг / см3 осадка.
Таблица 3 — Общий химический состав осадков, % к абсолютно сухому веществу
| Типы осадков | Первичные сырые | Первичные, сброженные в метантенках:
а) термофильное брожение; б) мезофильное брожение; |
Активный ил из вторичных отстойников после аэротенков |
| Зола | 10,1-27,98 | 28,0-40,0 | 24,5-26,2 |
| 41,0-37,0 | |||
| Бензольные вещества | 89,9-72,02 | 52,0-72,0 | 74,0-75,6 |
| 58,6 | |||
| Альфацеллюлоза | 7,52-12,0 | 2,8-9,0 | 0,74-2,58 |
| 1,6 | |||
| Гемицеллюлоза | 7,68-25,4 | 5,8-9,0 | 3,0-6,1 |
| 6,0 | |||
| Жиры | 14,3-17,0 | 7,6-9,0 | 7,11-7,9 |
| 9,0 | |||
| Общий азот | 3,2-3,66 | 3,0-4,3 | 7,28-6,74 |
| 3,8 | |||
| Фосфор | 1,4-2,11 | 2,4-4,8 | 5,39 |
| 4,9 | |||
| Калий | 0,2 | — | — |
| — |
Механический состав осадков отличается большой неоднородностью. Размеры отдельных частиц колеблются от 10 мм и более до частиц коллоидной и молекулярной дисперсности.
3.3. Общие сведения о способах утилизации осадков сточных вод
Для обоснования технологии переработки и утилизации осадков
необходимы сведения о различных свойствах осадков, среди которых:
— плотность осадка;
— концентрация твёрдой фазы по объёму ( объёмная концентрация);
— концентрация твёрдой фазы по массе (массовая концентрация);
— удельная концентрация массы твёрдой фазы;
— влажность осадка;
— зольность осадка;
— гранулометрический состав твёрдой фазы осадков;
— теплофизические характеристики осадков;
— химический состав осадков.
Сущность обработки осадков заключается в удовлетворении следующих требований:
а) осадок не должен содержать источников вредного воздействия на окружающую среду;
б) осадок не должен содержать источников заболеваний людей и животных;
в) агрегатное состояние твердых частиц осадка должно отвечать
способу и средствам его утилизации или ликвидации (в жидком, сгущенном
или высушенном виде).
Основная задача обработки осадков сточных вод заключается в получении конечного продукта, свойства которого обеспечивали бы возможность его утилизации, или свели к минимуму ущерб, наносимый окружающей среде, и проводится с целью уменьшения объема осадка и его
обеззараживания [15].
Технологические процессы обработки осадков сточных вод можно разделить на следующие основные стадии:
— уплотнение (сгущение);
— стабилизация органической части;
— кондиционирование;
— обезвоживание;
— термическая обработка;
— утилизация ценных продуктов;
— ликвидация осадков.
При уплотнении в среднем удаляют 60%, при механическом обезвоживании 25%, при термической сушке и сжигании до 15% общего количества иловой воды, входящей в состав исходного осадка. При этом массу обрабатываемого осадка уменьшают в среднем при уплотнении в 2,5 раза, при обезвоживании в 12,5 раз, при сушке — на 60%, а при сжигании — в 150 раз.
Уплотнение (сгущение) осадков сточных вод является первичной стадией их обработки и предназначено для уменьшения их объемов. Наиболее распространены гравитационный и флотационный методы уплотнения. Влажность осадков после уплотнения должна обеспечивать их свободную транспортировку по трубопроводам. На уплотнение поступают осадки из первичных отстойников, избыточный активный ил, смесь осадка первичных отстойников и избыточного активного ила, пена после флотационной очистки, осадки и илы после стабилизации [16].
Уплотнение активного ила приводит к резкому возрастанию его удельного сопротивления. Причиной этого является увеличение количества связанной воды при повышении концентрации активного ила. Однако как сбраживание, так и обезвоживание неуплотненного активного ила нерационально, так как он имеет большой объём и низкую начальную концентрацию.
В процессе уплотнения активного ила удаляют только свободную воду.
Уплотнения активного ила приводит к резкому росту его удельного сопротивления фильтрации и к увеличению количества связанной воды, что не позволяет значительно снизить его влажность. Смесь ила с аэротенков уплотняют быстрее, чем активный ил из вторичных отстойников. Активный ил из аэротенков при неполной биологической очистке уплотняют быстрее и лучше, чем с аэротенков на полной биологической очистке.
Установлено, что степень уплотнения ила зависит от продолжительности его пребывания в зоне уплотнения и величины давления в ней. Продолжительность пребывания ила в зоне уплотнения определяют нагрузкой по сухим веществам на единицу поверхности илоуплотнителя — удельной поверхностной нагрузкой, измеряемой в кг сухого вещества на 1 м2 поверхности зеркала воды в сутки. Удельная поверхностная нагрузка для гравитационных илоуплотнителях принимают в пределах 20-30 кг/м2.сут.
На процесс уплотнения избыточного активного ила негативно влияют те же факторы, которые приводят к ухудшению работы вторичных отстойников: выделение газов в результате загнивания ила вследствие денитрификации или изменения температуры осадка. Применяют обычно илоуплотнители радиального типа, то есть обычные радиальные отстойники. На станциях небольшой производительности используют вертикальные илоуплотнители, которые устраивают на базе обычных первичных вертикальных отстойников с центральной трубой.
Для вертикальных илоуплотнителей расчетная продолжительность уплотнения избыточного активного ила из вторичных отстойников составляет 10-12 ч., из зоны осветления аэротенков-отстойников — 16 ч., с аэротенков на неполную биологическую очистку сточных вод — 3 часа. Влажность уплотненного активного ила составляет при этом 98%.
Радиальные отстойники имеют определенные преимущества перед вертикальными и позволяют уплотнять осадок до влажности 97,3%. Расчетная продолжительность уплотнения осадка в радиальных отстойниках составляет 5-8 ч. — для смеси ила с аэротенков; 9-11 ч. — для активного ила из вторичных отстойников; 12-15 ч. — для активного ила из зоны осветления аэротенков-отстойников.
Работу илоуплотнителей можно интенсифицировать как путём улучшения свойств уплотняемого осадка (химической коагуляцией или термической обработкой), так и оборудованием самих илоуплотнителей стержневыми мешалками.
Предварительная термическая обработка приводит к разрушению гидратной оболочки, которая обволакивает твердые частицы осадка, в результате чего процесс его уплотнения значительно интенсифицируется. После выдержки ила при температуре 70-90о С в течение 30 мин. он уплотняется в термогравитационном илосгустителе к влажности 96,7% в течение 30-60 мин. По конструкции термогравитационный илосгуститель подобен обычному вертикальному илосгустителю, в середине которого размещена камера для подогрева осадка паром. Для предотвращения потерь тепла илосгустители устраивают закрытыми и изолированными.