Утайки от ПСОВ

технологии за оползотворяването им

При пречистването на отпадъчните води се отделя значително количество утайки, което трябва да бъде оползотворено и за целта - третирано предварително по подходящ начин.

Има богат избор от третиращи технологии и оборудване според възможностите за инвестиция, капацитета на пречиствателната станция и количеството на натрупани утайки.

Ултразвукови реактори
Разпадането на утайки от пречиствателни станции за отпадъчни води се използва широко в Европа и Съединените Щати. С ултразвукова технология се постига ефективна редукция на утайката. Предимство на тази технология за третиране е, че не изисква употреба на химични реагенти или особени условия на средата. При ултразвуковото третиране утайките се разпадат чрез процес, известен като „ултразвукова кавитация”. Това е една навлизаща в целия свят иновативна технология за третиране на утайки от ПСОВ с използване на ултразвуков реактор или осцилиращ елемент.

Оборудването работи чрез ултразвук в широк диапазон на интензивност при недоловими от човешкия слух честоти (20kHz или повече). Във флуидна среда звукът се разпространява чрез вълни, показващи непрекъснат преход на два етапа: разреждане (отрицателно налягане) и компресия (положително налягане). По време на тези редуващи се цикли степента на отрицателно налягане в областта на разреждане в крайна сметка става достатъчна да предизвика течността към кавитация. Това е процес на бързо създаване, растеж и имплозия (спукване) на микроскопични мехурчета във флуидна среда чрез ултразвук.

Процесът е аналогичен на ултразвуковата липосукция. Ултразвукът се прилага при висока интензивност с ниски до средни честоти. Генерира кавитация, при която спукването на мехурите води до разпад на биомаса и свеждане на утайките до минимален обем. Ултразвуковите реактори са подходящи за третиране на утайки, получени както при аеробни, така и при анаеробни процеси на пречистване.

Метантанкове
Известни още като анаеробни стабилизатори, метантанковете са затворени съоръжения от бетон, стоманобетон или пластмаса, работещи при мезо- и термофилни условия (30-53оС). В тях утайката се разгражда до последна фаза - метанова. Тъй като сместа от метан и въздух е силно възпламенима, от съображения за безопасност, в горната част на метантанка се поддържа по-високо от атмосферното налягане. Съоръжението е херметично затворено и в горната си част има система за събиране и отвеждане на метана. Системите за разбъркване са механични или газови (с газови дюзи или ерлифтна газова циркулация). Необходима е и вътрешна или външна система за затопляне с пара или топла вода – барабанни, скоростни, серпантинни топлообменници или струйни инжектори.

Важно не да се отбележи, че изгнилата в метантанкове утайка не намалява обема си, за разлика от преминалата през ултразвукови реактори. Тук обаче оборудването предлага производство на биогаз и въглероден диоксид. Двата газа се сепарират чрез промиване с вода под налягане и се използват: биогазът - като гориво или за производство на електричество, а въглеродният диоксид - в хранително-вкусовата промишленост. Газовете се съхраняват в газхолдери. Полученият след метанизиране остатък е стабилизиран и може или да се депонира или да се компостира с биоразградими отпадъци.

Двуетажни утаители
Този вид оборудване представлява комбинирано съоръжение, съчетаващо първичен утаител и разположен под него анаеробен стабилизатор за изгниване на утайките. Утаителят има дънен процеп за преминаване на утайката в изгнивателната част. Двуетажните утаители се използват при малки количества отпадни води. Представляват цилиндрични стоманобетонни резервоари с конично дъно. В горната им част има улеи, които действат като хоризонтални утаители. В долната част се утаява и изгнива утайката. Ако изгнивателните камери са две, входът и изходът на утаителя могат да разменят функциите си с цел промяна в посоката на движение при захранване. Това гарантира равномерно натоварване на анаеробните стабилизатори с утайка. В зависимост от капацитета на пречиствателната станция и количествата образувани утайки, броят на паралелно свързаните двуетажни утаители варира най-често до 12. При третиране в двуетажни утаители утайките намаляват обема си и се стабилизират от санитарно-хигиенна гледна точка.

Открити изгниватели
Друг вид анаеробни стабилизатори са откритите изгниватели. В тях, за разлика от метантанковете, утайките се третират при естествени температурни условия. Друга особеност е, че освен метаново гниене, тук протича и флотационен процес – утайката се уплътнява, образува се повърхностен воден слой, а над него плува кора от твърди частици. Периодично водата се изпомпва, за да се освободи място за захранване с нова утайка, която се смесва с вече изгнилата в съотношение 2:1 – 1:1. Откритие изгниватели биват полувкопани или невкопани. Първите имат земно-насипна конструкция, а вторите – стоманобетонна.

Аеробни стабилизатори
Това са своеобразни биобасейни, в които органичните вещества в утайките се окисляват, благодарение на аеробни микроорганизми и аерираща система. Процесите на разграждане са аеробни (в присъствие на кислород), което обуславя липса на неприятни миризми. Аерирането отнема 7-10 дни, а стабилизирането – 10-12 дни. На аеробно стабилизиране могат да се подложат както уплътнени, така и неуплътнени активни утайки, а също така и първични утайки. За да протича нормално процесът, е необходимо да се осигурят оптимални условия за дейността на аеробните бактерии – определени температура, киселинност на средата, налягане, натоварване на стабилизатора и количество кислород на единица обем органична материя. Процесът е екзотермичен - протича с отделяне на топлина, което налага постоянен контрол, за да не се допусне надвишаване на оптималните за бактериите условия от максимум 35оС. Ако пречиствателната станция е с капацитет по-малък от 50000м3 за денонощие, по-изгодно е пълно окисление на водата заедно с утайките. При по-натоварените станции утайките се стабилизират самостоятелно.

Изсушителни полета и лагуни
При обезводняване/изсушаване утайките намаляват обема си, което ги прави по-удобни за следващо третиране. При изсушителните полета и лагуни се осъществява гравитационно уплътняване. Полетата представляват заравнени площи, оградени със земни диги или бетонни огради с филтрираща или непропусклива основа. Лагуните пък са естествени или изкуствени вдлъбнати земни резервоари с диги, в които непрекъснато се наслагват утайки за обезводняване. Периодично подаването на утайката трябва да се преустановява за около 2 години. За това време тя изгнива напълно, обезводнява се и се извежда от лагуната. Натоварването на лагуната с утайка е до 3m3/m2, а отвеждането става по тръбопроводи.

Филтър преси
Освен изсушителните полета и лагуните, които изсушават утайката на гравитационен принцип, има и друга група от така неречени утайкосгъстители или утайкоуплътнители, залагащи на механична дехидратация. Тук се отнасят филтър преси, вакуум филтри и центрофуги. Филтър пресите обезводняват суспензия с утайка чрез филтруване под налягане. Биват камерни, лентови и рамкови, в зависимост от начина на разположение на филтрите. Филтрите се редуват в много серии. Суспензията с утайка се подава под налягане, водата преминава през филтрите и се отвежда, а обезводнената утайка остава между тях. Сред иновативните решения тук могат да се посочат оборудвания, съчетаващи използване на електричество и контролирано налягане, които индуцират електро-осмоза и екстракция на вода от механично обезводнена утайка. Влажността на обезводнената утайка е 65-70%.

Вакуум филтри
Друг тип механични утайкосгъстители са вакуум филтрите. Те обезводняват утайките чрез филтруване под вакуум. Представляват кухи цилиндри, които се въртят около централната си ос. Потопяват се до 1/3 от диаметъра им в басейна с утайката. На повърхността си цилиндърът има метална мрежа и платно от синтетичен филтър. Вакуум помпа създава вакуум, чрез който суспензията се филтрира през платното. Водата преминава през филтъра, а неразтворимите твърди частици остават на повърхността му. Когато натрупаната утайка върху платното достигне 10мм дебелина се отделя със скрепер и пада върху транспортна лента. Тъй като налягането при филтруването през вакуум филтри е ниско, това оборудване е особено подходящо за отделяне на утайки от суспензии със силно деформируема твърда фаза, какъвто е случаят с утайки от ПСОВ. Получената утайка е с влажност 75-80%.

Центрофуги
Това оборудване служи за обезводняване на суспензии в центробежно поле, което ускорява разделянето на твърдите частици от водата, поради повишаване на гравитационните сили. Частиците от утайката се натрупват на стените на барабана и периодично се почистват. В зависимост от диаметъра си центрофугите създават центробежно ускорение с 2-3 порядъка над земното гравитационно ускорение. Центрофугите са компактни и с лесна експлоатация, но като техен недостатък може да се посочи високият им разход на електроенергия. Влажността на получената утайка варира при различните производители и модели и се посочва в документацията на всяко конкретно оборудване.

Силози
Като техническо оборудване силозите са предназначени за съхранение на различни материали. Излишната утайка от пречиствателни станции също се съхранява в силози, преди да може да се третира на следващ етап. Много често в ПСОВ се натрупват големи количества утайки, които трябва да съхранят правилно до момента, в който ще се подложат на друго третиране – транспортиране, депониране, изгаряне, компостиране, производство на биогаз и други. Именно тук идва важната роля на силозите. Те са различни в зависимост от материала, начина на зареждане и начина на разтоварване. За утайки от пречиствателни станции се използват най-често разположени на височина силози, които се зареждат отгоре, а на дъното си имат плъзгащи решетки за разтоварване. Така се извеждат утайките на слоеве в последователност, следваща зареждането – първо се разтоварват най-отдавна оставените за съхранение слоеве утайка. Трансферните устройства за утайки включват верижни, винтови и лентови транспортьори.