Сточные воды. СВОЙСТВА ОСАДКОВ Общие характеристики, механический состав

  

Вся электронная библиотека >>>

 ОСАДКИ СТОЧНЫХ ВОД >>>

 

 

ОСАДКИ СТОЧНЫХ ВОД


Раздел: Учебники



 

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОСАДКОВ

Общие характеристики, механический состав

  

Грубые примеси, или отбросы, задерживаемые решетками. Состав отбросов, задерживаемых решетками, весьма непостоянен. В основном это крупные взвешенные и плавающие примеси преимущественно органического происхождения; к ним относятся: кухонные отбросы, волокнистые вещества, бумага, дерево и т. п.

По данным М. В. Лещинского {6], гранулометрический состав отбросов хозяйственно-бытовых сточных вод, задерживаемых решеткой с прозорами 20 мм, характеризуется размерами частиц более-10 мм, составляющими 93%; остальные 7% имеют размеры менее 10 и даже 3 мм.

Ьолыпой процент тряпья (в ленинградской канализации до 2(1,(1, а и московской — до 63,7) свидетельствует о нарушении правил спуска сточных вод во внутренние и дворовые канализационные сети. Сброс тряпья в канализацию вызывает частые закупорки сети, поломки решеток и насосов, что усложняет и удорожает эксплуатацию канализационной сети и других сооружений. Это вторичное сырье могло бы быть с большой пользой утилизировано еще до поступления в канализацию.

По данным СНиП i[4],влажность отбросов принимается 80%, а объемный вес — 750 кг/м3. В результате многолетнего исследования М. В. Лещинский рекомендует объемный вес отбросов хозяйственно-бытовых сточных вод при влажности их 82—83% принимать равным 600 кг/м3.

Тяжелые примеси, или примеси, задерживаемые песколовками. Такие примеси содержат главным образом минеральные вещества (песок), благодаря чему они мало подвержены загниванию. В зависимости от условий экспуатации очистных сооружений в этих примесях находится от 40 до 70% воды; объемный вес их при этом равен примерно 2—1,5 т/м3. Будучи подсушенным и подготовленным, песок может с успехом применяться для планировки местности, устройства иловых площадок.

Состав тяжелых примесей зависит от системы канализации, протяженности канализационной сети, ее гидравлического режима и условий эксплуатации. Часто бывает, что наиболее тяжелые частицы осаждаются в . канале, не доходя до очистных сооружений; при этом образуются плотные отложения, к тому же закрепляющиеся волокнистыми отбросами. В таком состоянии эти отложения трудно поддаются размыву даже при повышенных скоростях течения воды в канале.

Попадание минеральных примесей в отстойники и другие сооружения затрудняет удаление и обработку основной массы осадков. Слипание органических примесей с минеральными резко увеличивает угол естественного откоса осадка, затрудняя сползание последнего к выпускным отверстиям, а следовательно, и удаление его. Кроме того, песок, оседая в пазах щитов и задвижек, затрудняет эксплуатацию очистных сооружений.

Все это говорит о необходимости своевременного выделения тяжелых примесей из сточных вод.

Плавающие примеси, всплывающие в отстойниках или задерживаемые жироловками. Жиры и масла попадают в сточную воду вместе с кухонными отбросами, мыльными водами бань, прачечных, водами из мясокомбинатов, а также стоками, содержащими машинное масло.

Свободные жировые вещества вместе с легкими волокнистыми примесями, а также пробками, спичками и прочим легко всплывают в отстойниках. Улавливание 'их осуществляется с помощью простых перегородок, не допускающих поступления этих веществ к сборным лоткам, отводящим осветленную воду.

Некоторая часть жировых веществ, обволакивая взвешенные примеси, выпадает в отстойниках вместе с осадками. Отделение этих жировых веществ от осадков производится с помощью продувки сжатым воздухом в специальных жироулови- телях или другими (механическими) способами. При этом большая часть масел и жиров всплывает на поверхность, увлекая за собой также и эмульгированные жировые примеси (в виде пены), которые до этого пребывали во взвешенном состоянии.

Выделение жировых веществ облегчает очистку сточных вод, что особенно важно при биологическом способе очистки.

Наличие жировых веществ в осадках затрудняет переработку последних, а также ухудшает качество их как удобрения. В то же время следует иметь в виду полную возможность использования выделенных жировых веществ, имеющих большую хозяйственную ценность.

Сырые осадки, задерживаемые первичными отстойниками. Они представляют собой серую или желтоватую студенистую вязкую массу с кисловатым запахом и составляют наибольшее количество нерастворенных примесей в сточной воде. Основной частью сухого осадка являются органические вещества; при общесплавной системе канализации количество их достигает 70%, а при разделенной — 80% и более.

Структура относительно крупных нераство.ренных примесей сырого осадка показана на  1.2, а. Эти осадки содержат большое количество остатков растительного и животного происхождения, не утративших еще своей структуры. На рисунке видны также отдельные целлюлозные волокна. Все эти органические вещества легко поддаются гниению, сопровождающемуся зловонием.

Влажность осадков при двухчасовом отстаивании сточной воды равна примерно 97%. После одного-двух дней пребывания в отстойнике осадки уплотняются и влажность их на дне отстойника доходит до 93—92%. Влажность выпускаемых из отстойника осадков увеличивается примерно до 95%. Объясняется это тем, что при выпуске осадка вместе с ним неизбежно вытекает часть сточной воды, разжижающей его. При удалении осадка из радиальных отстойников плунжерными насосами влажность принимается 93%.

Механический состав осадков отличается большой неоднородностью. Величина отдельных частиц колеблется от 10 мм и более до частиц коллоидной и молекулярной дисперсности.

Ил из вторичных отстойников после биофильтров. Бактериальная пленка, образующаяся в теле всех биофильтров, частично разрушается и поступает вместе с водой во вторичный отстойник, где и осаждается в виде ила.

Выпускаемый из вторичных отстойников ил по механическому составу относится к тонким суспензиям с размерами частиц менее 1 мм и содержит приблизительно 96% воды.

Активный ил из вторичных отстойников после аэротенков. Он представляет собой биоценоз, богато заселенный микроорганизмами'— минерализаторами. Здесь же имеются простейшие органические вещества сточной жидкости, способные адсорбироваться на своей поверхности и окисляться в присутствии кислорода воздуха.

Структура активного ила ( 1.2, в) представляет собой аморфную хлопьевидную массу бурого цвета, богато заселенную аэробными бактериями и другими организмами. В свежем виде ил почти не имеет запаха или пахнет землей, но, загнивая, издает специфический неприятный запах.

Сорбционная поверхность хлопьев активного ила исключительно велика. По данным Л. Б. Доливо-Добровольского [2], в 1 мл жидкости с илом, взятой из аэротенка, находится около 100 млн. бактерий; суммарная поверхность их в 1 м3 составляет 1200 м2. Эта поверхность хорошо адсорбирует коллоиды и суспензии из сточной воды.

По механическому составу активный ил относится к тонким суспензиям, состоящим на 98% по весу из частиц размерами менее 1 мм. Характерной особенностью этого ила является высокое содержание в нем воды. Влажность ила из вторичных отстойников достигает 99—99,5%. Активный ил легко взмучивается и довольно быстро оседает при отстаивании.

Сброженные осадки из септиктенков. В септиктенках осадки находятся и ir'H'iiiu' 0 12 месяцев. При отсутствии перемешивания (если по считать прорыва газовых пузырьков через толщу осадков) происходит значительное уплотнение осадков; их влажность при этом снижается до 90%, что ведет к уменьшению объема. Сброженный осадок приобретает желтовато-серый, иногда зеленоватый оттенок.

По данным М. И. Лапшина и С. Н, Строганова, в септиктенках при отсутствии перемешивания осадки пропитаны почти не обменивающейся иловой- водой, в которой собираются и продукты обмена веществ бактерий, достигая вредных для работы септиктеика концентраций. Указанное обстоятельство сказывается па замедлении процесса распада осадков в септиктенках, который при этом обычно не превышает 25—30%-

В септиктенках чаще всего создаются условия, благоприятные для кислого брожения (рН = 5и- 6); этому способствует накопление в иловой воде летучих кислот жирного ряда (уксусной и масляной) и промежуточных продуктов распада многих органических веществ. В результате кислого брожения в растворе и газах появляется H2S наряду с выделением СН4, С02 и Н2.

Сброженные осадки из двухъярусных отстойников. В двухъярусном отстойнике процесс разложения осадков протекает более совершенно, чем в септиктенке.

За время брожения от 1 до 7 месяцев (в зависимости от климатических условий) распад органических веществ не останавливается здесь, как в септиктенке, на первой фазе, приводящей к образованию кислот жирного ряда, а проходит и вторую фазу, на которой эти кислоты разрушаются с выделением метаиа СНЦ и углекислоты С02.

В нормально работающем двухъярусном отстойнике характерным является щелочное брожение осадков (рН = 7 + 8); при

этом распад органических веществ достигает в них 50%; на столько же уменьшается и объем осадка.

В результате сбраживания структура осадка характеризуется более мелкими частицами { 1. 2,г),темно-серым или почти черным цветом, запахом асфальта или сургуча. Сброженные осадки представляют более однообразную по виду массу.

Содержание воды в уплотненных осадках достигает 90—85% (при выпуске из двухъярусного отстойника влажность осадка принимается 90%). Такие осадки отличаются хорошими текучими свойствами, легко подсушиваются па иловых площадках и хорошо обезвоживаются.

Сброженные осадки из метантенков. Эти осадки обладают теми же качествами, что и осадки из двухъярусных отстойников, отличаясь от них только более высокой влажностью (95—97%); в двухступенчатых метантенках влажность достигает 92%. Предел распада органических веществ наступает здесь быстрее вследствие искусственного подогрева, перемешивания и соблюдения дозировки загрузки сырым осадком.

Например, при мезофильном брожении, когда температура содержимого осадка в метантенке поддерживается 30—35°, процесс распада длится 25—15 дней и меньше. При термофильном брожении, когда температура составляет 50—55°, распад длится 10—5 дней. Здесь, кроме интенсивного сбраживания жиров и гемицеллюлозы, наблюдается также распад альфацеллюлозы на 50—60%.

Распад осадков в метантенках сопровождается выделением большого количества ценного, газа — метана.

Влажность, объем, вес

Влажность. Осадки сточных вод представляют собой дисперсную систему, в которой дисперсной фазой являются твердые частицы, а дисперсной средой — сточная вода с растворенными в ней электролитами и органическими веществами. Такая система называется суспензией.

Свойства указанной суспензии (объем, пластичность, вязкость и другие физико-механические особенности) во многом зависят от влажности осадков, которая в основной массе обычно находится в пределах 99—90%.

Для более правильного представления о воде в осадках следует различать три ее вида: свободную, коллоидно-связанную и гигроскопическую.

Свободная вода не связана с твердыми частицами и поэтому сравнительно легко удаляется сушкой па иловых площадках, фильтрацией или отжимом на машинах.

Коллоидно-связанная, или просто связанная, вода удаляется из осадков с большим трудом, что, несомненно,

затрудняет их обработку. Связанная вода органически соединена с твердыми частицами; она обволакивает их прочной гид- ратной оболочкой, не позволяющей частицам соединяться в большие агрегаты.

Гигроскопическая вода — это влага, поглощенная веществом; она составляет небольшой процент по отношению ко всей массе воды (обычно 4—10%) и не удаляется даже при термической сушке.

11а московских очистных станциях содержание гигроскопической воды в различных осадках колеблется от 5,6 ДО 8Я%.

Некоторое количество связанной воды может быть удалено фильтрацией или при помощи больших давлений. При фильтрации применяется коагуляция осадков, которая нейтрализует отрицательный знак заряда частиц ила противоположно заряженными солями коагулянта. В результате отдельные твердые частицы освобождаются от гидратной оболочки и соединяются вместе, образуя хлопья; освобожденная при этом вода легче фильтруется или отжимается.

Полное удаление всей коллоидно-связанной воды из осадков достигается лишь сушкой при повышенных температурах. Интересно отметить свойство необратимости осадка как коллоида, которое заключается в том, что если однажды обезводить его до 40—50%, то в дальнейшем, при повторных разжижениях, осадок перестает разбухать и удерживать воду.

Объем. Объем осадка зависит главным образом от его водо- содержания; с уменьшением влажности он резко уменьшается. Если первоначальный—вбъ&ш—©еадоа—обозначить через V1} а влажность его в процеНтакнчерез то пропЬнт сухих веществ

химический комбинат         j

Проведенные в Москве опыты по определению удельного веса свежих осадков из первичных отстойников свидетельствуют о том, что для хозяйственно-бытовых сточных вод больше всего подходят первые два столбца таблицы, где удельный вес сухих веществ осадка равен 1,09 и 1,25. Более высокие значения удельного веса для осадка отстойников будут соответствовать осадку общесплавной канализации.

Пластично-вязкие свойства

При движении реальной жидкости по трубам между отдельными слоями и струями жидкости возникают внутренние силы трения, или силы вязкости, что объясняется наличием сил молекулярного сцепления. Величина этих сил зависит от рода жидкости и распределения скоростей между ее отдельными слоями.

Как отмечалось выше, осадки сточных вод представляют собой дисперсную систему. Степень дисперсности их колеблется от 10 до 108, что позволяет рассматривать осадки (по составу весьма неоднородные) как коллоиды с повышенной вязкостью.

Вязкость неоднородных масс, в частности осадков сточных вод, до сих пор еще не изучена ввиду исключительного разнообразия явлений и сложности вопроса. Однако можно утверждать, что существующие законы внутреннего трения, установленные Ньютоном для физически однородных жидкостей, не применимы для вязких неоднородных масс.

Как показали многие исследования, вязкость дисперсных систем не является постоянной и резко изменяется в зависимости от градиента скорости. Так, при малых градиентах скорости вязкость достигает больших значений, а с увеличением градиента— уменьшается в десятки раз. Это обстоятельство заставило некоторых исследователей для характеристики дисперсной системы принимать величину так называемой условной вязкости, определяемую при том или ином градиенте скорости.

В связи с этим заслуживает внимания предложенная в 1919 г. Бингамом [10] теория пластично-вязкого тела, позволяющая характеризовать дисперсную систему при помощи величин, зависящих от физико-механических свойств среды и не зависящих от скорости движения.

Пластично-вязкими свойствами, а также явлениями частичного осаждения осадка в трубах при малых скоростях объясняется причина больших сопротивлений при движении осадков по сравнению с сопротивлениями при движении воды.

При больших скоростях и явно турбулентном режиме пла- стично-вязкие свойства осадков, как будет видно из дальнейшего, способствуют затуханию вихрей, зародившихся в пограничном слое, а также уменьшению шероховатости стенок труб. Благодаря этому постоянно наблюдается так называемый аномальный режим движения, когда при повышенных скоростях сопротивление осадков по сравнению с сопротивлением при движении воды становится меньше.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  ОСАДКИ СТОЧНЫХ ВОД. УДАЛЕНИЕ, ОБРАБОТКА, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

 

Смотрите также:

    

ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД. Для обеззараживания...

Способ обеззараживания осадков сточных вод негашеной известью применяют на нек-рых очистных сооружениях в Финляндии, Германии, Швеции, США и др. странах.

 

Характеристика осадков, методы обработки, применяемые...

Осадки сточных вод содержат ценные удобрительные вещества (азот, фосфор, калий, микроэлементы) и могут быть использованы в качестве удобрения.

 

УПЛОТНЕНИЕ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД. Флотационное уплотнение...

Уплотнение осадков сточных вод является первой наиболее экономичной стадией их обработки, позволяющей в значит...

 

ОСАДКИ ГОРОДСКИХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ сточных вод...

Осадки городских сточных вод (сырые и сброженные) при влажности более 90% представляют собой жидкую текучую мае» су, при влажности 86—90% имеют консистенцию сметаны...

 

Способ Портеуса. ПОДГОТОВКА ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД - метод...

Затраты на подготовку осадков сточных вод составляют осн. часть затрат на механич. обезвоживание.

 

ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД. Для обезвоживания...

Исходные осадки сточных вод имеют высокую влажность (95—99,7%), их объемы достигают 1,2% объема очищенных сточных вод.

 

...Биогаз, образующийся при сбраживании осадков городских сточных вод...

Одним из первых процессов обработки осадков сточных вод, примененным в начале XX в. за рубежом и в нашей стране, является анаэробное сбраживание, Разложение органич...

 

ОСАДКИ ПРИРОДНЫХ ВОД. Состав концентрация и количество осадков...

ЗАМОРАЖИВАНИЕ—ОТТАИВАНИЕ ОСАДКОВ ПРИРОДНЫХ ВОД способ улучшения ...
Образующийся при очистке сточных вод осадок подвергается обработке с целью утилизации в...

 

Очистка сточных вод содержащих вредные примеси...

При очистке стоков от радиоактивных изотопов способом осаждения в очищаемую воду
Для обезвоживания осадков производственных сточных вод применяются центрифуги ( 5.63).

 

Использование сточных вод и образующегося при их очистке осадка...

Кроме того, осадки сточных вод содержат в своем составе значительную массу кальция; их применение в качестве удобрений оказывает положительное действие на улучшение...

 

Последние добавления:

 

 Вторичные ресурсы   Теплоизоляция  Приливные электростанции  

Справочник агронома  ШЛИФОВКА И ПОЛИРОВКА СТЕКЛА Производство комбикормов  Соболь   Меховые шапки  Арматура и бетон 

Облицовочные работы — плиточные и мозаичные   Огнеупоры  Древесные отходы   Производство древесноволокнистых плит

  Материаловедение для столяров, плотников и паркетчиков   Плотничьи работы Паркет   Деревянная мебель