Кіріспе

Қалдық суларды тазарту кезінде шламды басқару және жою процестері Қалдық шламды тазарту - шламды тазарту кезінде пайда болған шламды басқару және жою үшін қолданылатын процестерді сипаттайды. Шламды өңдеу шламның салмағы мен көлемін азайтуға бағытталған, бұл тасымалдау мен жою шығындарын азайтуға және жоюдың ықтимал қауіптерін азайтуға бағытталған. Суды алу салмақ пен көлемді азайтудың негізгі құралы болып табылады, ал патогенді жою көбінесе термофильді қорыту, компостирлеу немесе өрттеу кезінде қыздыру арқылы жүзеге асырылады. Елдіршіндерді тазарту әдісін таңдау пайда болған елдіршіннің көлеміне және қол жетімді жою тәсілдері үшін қажетті өңдеу шығындарын салыстыруға байланысты. Ауаны кептіру және компостинг ауылдық қоғамдастықтар үшін тартымды болуы мүмкін, ал жердің шектеулі болуы аэробикалық қорыту мен механикалық сусыздандыруды қалалар үшін артықшылыққа ие етуі мүмкін, ал масштабтық экономикалар қалаларда энергияны қалпына келтірудің баламаларын ынталандыруы мүмкін. Шлаг - су, оның ішінде сұйық ағынды судан алынған қатты заттар. Бастапқы шламы - бастапқы тазартқышпен бастапқы өңдеу кезінде шығарылған тұнбалы қатты заттарды қамтиды. Екіншілік шламы - екіншілік тазартқыштарда бөлінген, екіншілік өңдеу биореакторларында немесе органикалық емес тотықтырғыш заттарды пайдаланатын процестерде қолданылатын шламы. Интенсивті ағынды суларды тазарту процестерінде алынған шламды сұйық желіден үздіксіз алып тастау қажет, өйткені сұйық желідегі резервуарлардың көлемі шламды сақтауға жеткіліксіз. Бұл өңдеу процестерін тығыз және теңгерімді ұстау үшін жасалады (балшық өндірісі балшық шығарумен шамамен тең). Сұйық желіден алынған шламы шламды тазалау желісіне жіберіледі. Аэробикалық процестер (мысалы, белсенді ескі шламы) анаэробикалық процестерге қарағанда көбірек ескі шламы өндіреді. Екінші жағынан, су қоймалары мен сулы-жасыл жерлер сияқты кең ауқымды (табиғи) тазарту процестерінде пайда болған шлам тазарту қондырғыларында (сұйық желі) жинақталады және бірнеше жыл жұмыс істегеннен кейін ғана шығарылады. Ерітінділерді өңдеудің нұсқалары пайда болған қатты заттардың мөлшеріне және басқа да арнайы жағдайларға байланысты. Компостинг көбінесе шағын масштабтағы өсімдіктерге қолданылады, орташа масштабтағы операциялар үшін аэробты қорыту, ал үлкен масштабтағы операциялар үшін анаэробты қорыту. Кейде шламды алдын ала қалыңдатқыш арқылы өткізеді, ол шламды судан тазартады. Алдын ала қалыңдатушы құралдардың түрлері: центробегті шлакты қалыңдатушы құралдар, ротациялық барабанды шлакты қалыңдатушы құралдар және белбеулі сүзгі престері. Сусыздалған шламды жер қойнауынан тыс жерге қоқыс тастауға немесе ауыл шаруашылығы топырағын өңдеуге жіберу үшін өртеп жіберу немесе тасымалдау мүмкін. Энергияны шламынан анаэробты пісіру кезінде метан газын өндіру арқылы немесе құрғаған шламды жағу арқылы қалпына келтіру мүмкін, бірақ энергия өнімділігі көбінесе шламда бар суды буландыруға немесе сусыздандыру үшін қажетті үрлеушілерді, сорғыларды немесе центрифугаларды қуаттандыруға жеткіліксіз. Ірі ірі қатты заттар мен қосалқы ағынды су шламы сұйық ағынды судан тазартқыш шламындағы қатты бөлшектерге сорбция арқылы шығарылған улы химиялық заттарды қамтуы мүмкін. Шламның көлемін азайту шламдағы кейбір уытты химиялық заттардың концентрациясын арттыруы мүмкін. "Биоқатылар" термині 1998 жылы АҚШ-тағы Су ортасы федерациясымен таныстырылды.

Емдеу процестері

Қалдық суларды тазарту процесінде жиналған шламы қауіпсіз әрі тиімді жолмен тазартылып, жойылуы тиіс. Көптеген ірі зауыттарда шикі шлагтар қорыту процесінің нәтижесінде көлемін азайтады.

Қалыңдауы

Қалыңдау көбінесе шламды өңдеу процесінің алғашқы қадамы болып табылады. Бастапқы немесе екіншілік тазартқыштардан алынған шлагты (көбінесе тазартқыш заттар қосылғаннан кейін) ірі, тез тұншығып тұратын аггрегаттарды қалыптастыру үшін араластыруға болады. Бастапқы шламы 8 немесе 10 пайыздық қатты заттарға дейін қалыңдалуы мүмкін, ал екіншілік шламы 4 пайыздық қатты заттарға дейін қалыңдалуы мүмкін. Қалыңдатушы заттар көбінесе араластыру механизмімен қосылған тазартқышқа ұқсайды. Қатты заттардың 10% -дан кем мөлшерінде қалыңдықты пайдаланған шламы қосымша шламды өңдеуге жатады, ал сұйық қалыңдықты қайта өңдеу процесіне қайта жіберіледі.

Суды жою

Шламның сулылығын центрифугалау, сүзгілеу және/немесе буландыру арқылы жоюдың тасымалдау шығындарын азайту немесе компостирлеуге жарамдылығын жақсарту үшін азайтуға болады. Орталықтан айыру кейіннен сүзгілеу немесе буландыру үшін шлам көлемін азайту үшін алдын ала қадам болуы мүмкін. Сүзгілеу құмды кептіру төсегінде су ағызу арқылы немесе белдікті сүзгі пресінде жеке механикалық процесс ретінде жүргізілуі мүмкін. Фильтрат пен центрит әдетте ағынды суларды тазарту процесіне қайтарылады. Суды құрғатқаннан кейін шламды 50 - 75% судан тұратын қатты зат ретінде өңдеуге болады. Сулылығы жоғары сусызланған шламы, әдетте, сұйықтық ретінде өңделеді.

Ас қорыту

Көптеген шламы әр түрлі өңдеу әдістерін қолдана отырып өңделеді, олардың мақсаты - қатты заттардағы органикалық заттардың мөлшерін және ауру туғызатын микроорганизмдердің санын азайту. Ең көп таралған емдеу әдістері: анаэробты ас қорыту, аэробты ас қорыту және компостинг. Шламды өңдеу шығынды 50%-ға дейін азайтып, биогазды қымбат энергия көзі ретінде қамтамасыз етеді. Ас қорытудың мақсаты - қатты заттардағы органикалық заттардың және ауру тудыратын микроорганизмдердің санын азайту. Бұл процесс көбінесе метан газын өндіру үшін оңтайландырылады, оны отын ретінде зауытты қуаттандыруға немесе сатуға энергия беру үшін пайдалануға болады.

Аэробикалық қорыту

Анеробикалық қорыту - оттегі болмаған жағдайда жүргізілетін бактериялық процесс. Бұл процесс термофильді, яғни шлам 55 °C температурада цистерналарда ашытылады, немесе мезофильді, яғни шамамен 36 °C температурада ашылады. Термофильді қорыту қысқа уақытқа (және осының нәтижесінде кішігірім резервуарларға) мүмкіндік берсе де, шламды қыздыру үшін энергия тұтыну жағынан қымбат. Мезофильді анаэробты қорыту (MAD) - ағынды суларды тазарту қондырғыларында пайда болған шламды өңдеудің кең таралған әдісі. Шламды үлкен резервуарларға құйып, оны 12 күн бойы ұстайды, сонда шламды қорыту процесінде төрт кезеңді орындау үшін қажет. Олар: гидролиз, ацидогенез, ацетогенез және метаногенез. Бұл процесте күрделі ақуыздар мен қанттар су, көмірқышқыл газы және метан сияқты қарапайым қосылыстар пайда болу үшін ыдырайды. Аэробикалық қорытудан жоғары мөлшерде метан құрайтын биогаз пайда болады, оны резервуарды жылыту үшін де, қозғалтқыштар мен микротурбиналарды басқа да процестер үшін іске қосу үшін де пайдалануға болады. Метан өндіру - анаэробтық процестің басты артықшылығы. Оның басты кемшілігі - бұл процесс ұзақ уақытқа созылады (30 күнге дейін) және күрделі шығындар жоғары. Көптеген ірі нысандар биогазды жылу мен электр энергиясын біріктіру үшін пайдаланады, генераторлардан келетін салқындату суын тұтыну қондырғысының температурасын қажетті 35 ± 3 °C температурада ұстауға пайдаланады. Осылайша машиналар қажет ететініне қарағанда көп электр энергиясын өндіруге жеткілікті энергия өндірілуі мүмкін. Шламды тазарту қондырғысы ("T PARK") шламды жағу процесінде пайда болған жылуды пайдалана отырып, өз жұмысына және тіпті Гонконгтың электр желісіне электр энергиясын қамтамасыз ете алады.

Аэробты қорыту

Аэробты қорыту - оттегімен бірге пайда болатын бактериялық процесс, белсенді шлам процесінің жалғасы. Аэробикалық жағдайда бактериялар органикалық заттарды тез жеп, көмірқышқыл газына айналдырады. Органикалық заттардың жетіспеушілігіне байланысты бактериялар өліп, басқа бактериялар оларды азық ретінде пайдаланады. Бұл кезең эндогенді тыныс алу деп аталады. Бұл кезеңде қатты заттардың бөлінуі болады. Аэробикалық ас қорыту анаэробикалық ас қорытудан әлдеқайда тез жүретіндіктен, аэробикалық ас қорытудың күрделі шығыны төмен. Алайда аэробты қорыту үшін пайдалану шығындары анағұрлым жоғары, себебі үрлеуші, сорғы және қозғалтқыш энергиясын процеске оттегі қосу үшін қажет етеді. Алайда, соңғы технологиялық жетістіктерге электрлік емес ауалы сүзгі жүйелері жатады, олар электрлік машиналардың орнына ауаландыру үшін табиғи ауа ағындарын пайдаланады. Аэробты қорытуды диффузор жүйелерін немесе шөпті окистендіру үшін реактивті аэраторларды пайдалану арқылы да жүзеге асыруға болады. Ұсақ көпіршік диффузерлері әдеттегідей тиімді диффузия әдісі болып табылады, алайда тұнбалау әдетте кіші ауа тесіктеріне шөгінділердің орналасуына байланысты проблема болып табылады. Қалың көпіршікті диффузерлер көбінесе белсендірілген шламы бар резервуарларда немесе флокуляция кезеңдерінде қолданылады. Диффузорды таңдаудың негізгі компоненті оның қажетті оттегін беру жылдамдығын қамтамасыз етуі болып табылады.

Жағымды ағынды өңдеу технологиялары

Шламды қалыңдату немесе сусыздандыру үшін қолданылатын шламды өңдеу технологияларында екі өнім бар: қалыңдатылған немесе сусыздандырылған шламы және шламды өңдеу сұйықтығы, шламды сусыздандыру ағыстары, сулар, орталықтандырылған (егер ол центрифугадан шыққан болса), сүзгі (егер ол белбеулі сүзгі престен шыққан болса) немесе ұқсас. Бұл сұйықтықты одан әрі өңдеу қажет, өйткені оның құрамында азот пен фосфор көп, әсіресе шламы анаэробты түрде өңделген жағдайда. Тазартуды ағынды суларды тазарту зауытының өзінде (тазарту процесінің басында сұйықтықты қайта өңдеу арқылы) немесе жеке процесс ретінде жүзеге асыруға болады.

Фосфорды қайта өңдеу

Шламның суын алу ағыстарын өңдеудің бір әдісі - фосфорды қалпына келтіру үшін де қолданылатын процесті қолдану. Қалдық суларды тазарту қондырғыларын пайдаланушылар үшін ластанған суларды фосфорды қайтару үшін тазартудың тағы бір пайдасы - бұл құбырларда, сорғыларда және клапандарда кедергі келтіретін струит шкаласының пайда болуын азайтады. Мұндай кедергілер, әсіресе биологиялық қоректерді жою қондырғыларында, канализациялық шламда фосфордың мөлшері жоғары болған жағдайда, техникалық қызмет көрсетуде бас ауыртпалық тудыруы мүмкін. Мысалы, канадалық Ostara Nutrient Recovery Technologies компаниясы лайдан суды алу ағынынан кристалл піллеттер түрінде струвит алатын сұйықтық төсегі реакторында фосфордың бақыланатын химиялық жауын-шашынға негізделген процесті нарыққа шығарады. Нәтижесінде пайда болған кристалл өнім ауыл шаруашылығы, шөп және сәндік өсімдіктер саласына "Crystal Green" тіркелген сауда атауымен тыңайтқыш ретінде сатылады.

Компостирлеу

Компостинг - ағынды су шламын көміртектің ауыл шаруашылығының қосалқы өнімдерімен, мысалы, арақ шаңмен, сабанмен немесе ағаш сынықтарымен араластырудың аэробты процесі. Қысқылтек бар жерде бактериялар ағынды сулардағы шламды да, өсімдік материалдарын да қорыта отырып, ауру туғызатын микроорганизмдер мен паразиттерді жою үшін жылу өндіреді. Аэробикалық жағдайды 10 - 15 пайыз оттегімен сақтау үшін ауаның ұсақ шламдық қатты денелер арқылы айналып өтуіне мүмкіндік беретін бульгаторлар қажет. Жүгері, жаңғақ қабығы, ағаш кесуден қалған қалдықтар немесе ағаш немесе қағаз фабрикаларының қабығы сияқты қатты материалдар жұмсақ жапырақтар мен газон кесінділеріне қарағанда желдету үшін шламды жақсы бөледі. Кішкентай, жұмсақ өсімдіктер карбонның негізгі көзі болған жерде, бөлшектенген дөңгелектер сияқты жеңіл, биологиялық инертті бөліктерді құрастырушы заттар құрылысты қамтамасыз ету үшін пайдаланылуы мүмкін. Патогенді өлтіру температурасының біркелкі таралуына алдын ала компостталған шламнан жасалған оқшаулағыш жамылғыны ауалы компост үймелерінің үстіне қою арқылы көмектесуге болады. Компостирлеу қоспасының бастапқы ылғалдылығы шамамен 50 пайыз болуы керек, бірақ ылғалды лай немесе жауын-шашын компосттың ылғалдылығын 60 пайыздан жоғары көтерсе, температура патогенді азайту үшін жеткіліксіз болуы мүмкін. Компостирлеу қоспаларын қоспаланған қоспалар қатпайтын қаптамамен жабылатын ауа өткізгіштері бар бетон жақтауларға үйіп қоюға болады. Иістерді ауаландыратын үрлеуші арқылы азайту мүмкін, ол компосттау шоғырына төмендегі құбырлар арқылы вакуумды түсіріп, бұрын компостталған шламды сүзгілеу шоғыры арқылы шығарады, ылғал мөлшері 70% жеткенде оны ауыстыру керек. Суды тазарту қондырғысына судың төменгі ағызу құбырында жиналған сұйықтықты қайтаруға болады; және ылғалдылықты жақсырақ бақылау үшін компостингтік жаймаларды жабуға болады.

Жағылу

Өрт сөндіру де қолданылады, бірақ әлдеқайда аз. Шламды жағу ауаға шығатын заттар мен төмен жылулық құнды шламды жағу және қалдық суды буландыру үшін қажетті қосымша отын (әдетте табиғи газ немесе мазут) болғандықтан жиі кездеспейді. Құрғақ қатты заттар негізінде шлаттың отындық құны өңделмеген ағынды шламынан өңделген бастапқы шламына дейін өзгереді. Көп сатылы ошақты өрт сөндірушілер және сұйықтықтандырылған төсек өрт сөндірушілер - ағынды су шламын жағу үшін қолданылатын ең кең таралған жүйелер. Қалалық қалдықтарды энергия көздеріне қоса жағу кейде жасалады, бұл нұсқа қымбат емес, өйткені қатты қалдықтар үшін қондырғылар бар және қосалқы отын қажет емес.

Жаңа технологиялар

Фосфорды ағынды су шламынан немесе шламды судан тазарту ағыстарынан қайта өңдеуге көбірек көңіл бөлінеді, әсіресе Швецияда, Германияда және Канадада, өйткені фосфор шектеулі ресурс (бұл ұғым "фосфордың шыңы" деп те аталады) және өсіп келе жатқан әлем халқының тамақтануына тыңайтқыш ретінде қажет. Фосфорды қалдық судан немесе шламынан қайтару әдістерін пайдаланылған заттың шығу тегі бойынша (шламы, шламы сусыны, қорытылған немесе қорытылмаған шламы, күл) немесе қалпына келтіру процестерінің түрі бойынша (төгілу, ылғалды химиялық экстракция және төгілу, жылумен өңдеу) жіктеуге болады. Omni Processor - 2015 жылы әзірленіп жатқан және кәріз шламын өңдейтін процесс. Егер кіріс материалдардың құрғақтығы дұрыс болса, ол электр энергиясының артық бөлігін өндіре алады. Термиялық деполимерлеу 250 °C-қа дейін қыздырылып, 40 МПа-ға дейін қысылған шламынан жеңіл көмірсутектер алынады. Термиялық гидролиз - бұл ыдысты жоғары қысыммен қайнатуды, содан кейін жылдам қысымды азайтуды біріктіретін екі сатылы процесс. Бұл біріктірілген әрекет шламды стерильдейді және оны биологиялық тұрғыдан ыдырайды, бұл өңделуді жақсартады. Стерильдеу шлақтағы патогендерді жояды, нәтижесінде шлаг жерлерге қолдануға (ауыл шаруашылығы) қойылатын қатаң талаптардан асып түседі. Еуропа, Қытай және Солтүстік Америкадағы ағынды суларды тазарту қондырғыларында жылу гидролизі жүйелері жұмыс істейді және электр энергиясын, сондай-ақ жоғары сапалы шламды өндіре алады. Жақын арада фиторемедиация сияқты жасыл әдісті қолдану микроэлементтер мен тұрақты органикалық ластаушылармен ластанған қалдықтарды тазартудың құнды құралы ретінде ұсынылды.

Нью-Йорк, АҚШ

Қалдық шламы қыздырылып, азот пен басқа да органикалық заттардың көп мөлшерін құрайтын гранулдарға айналдырылуы мүмкін. Мысалы, Нью-Йорктегі бірнеше ағынды суларды тазарту зауыттарында ірі центрифугалар және полимер сияқты химиялық заттар қосылып, лайдан сұйықтықты одан әрі алу үшін сусыздандыру қондырғылары бар. Қалған өнім "пирог" деп аталады, оны тыңайтқышқа айналдыратын компаниялар жинап алады. Бұл өнім жергілікті шаруаларға және шөп шаруашылығына топыраққа қосымша қоспа немесе тыңайтқыш ретінде сатылады.

Оңтүстік Калифорния, АҚШ

Оңтүстік Калифорнияның өте үлкен мегаполистерінде ішкі сулардағы қауымдастықтар ағынды сулар шламын Тынық мұхит жағалауындағы бірнеше өте үлкен тазарту зауыттарында қайта өңдеу үшін төменгі биіктіктегі қауымдастықтардың кәріз жүйесіне қайтарады. Бұл тұтқыр канализацияның қажетті көлемін азайтады және тазартылған ағынды суды жергілікті қайта өңдеуге мүмкіндік береді, сонымен бірге бір шламды өңдеу қондырғысының экономикасын сақтайды және шламды тазартудың энергетикалық дағдарысты шешуге қалай көмектесетінінің үлгісі болып табылады.