Метантенки

Метантенки следует применять для анаэробного сбраживания осадков городских сточных вод с целью стабилизации и получения метансодержащего газа брожения, при этом необ-ходимо учитывать состав осадка, наличие веществ, тормозящих процесс сбраживания и влияющих на выход газа. Совместно с канализационными осадками допускается подача в метантенки других сбраживаемых органических веществ после их дробления (домового мусора, отбросов с решеток, производственных отходов органического происхождения и т. п.).

Для сбраживания осадков в метантенках допускается принимать мезофильный (Т=33°С) либо термофильный (Т=53°С) режим. Выбор режима сбраживания производят с учетом методов последующей обработки и утилизации осадков, а также санитарных требований. Для поддержания требуемого режима сбраживания предусматривают: - загрузку осадка в метантенки, как правило, равномерную в течение суток;

-обогрев метантенков острым паром, выпускаемым через эжектирующие устройства, либо подогрев осадка, подаваемого в метантенк, в теплообменных аппаратах.

Необходимое количество тепла следует определять с учетом теплопотерь метантенков в окружающую среду. Определение вместимости метантенков производят в зависимости от фактической влажности осадка по суточной дозе загрузки, принимаемой для осадков городских сточных вод по таблице 16, а для осадков производственных сточных вод – на основании экспериментальных данных.

При наличии в сточных водах анионных поверхностно-активных веществ (ПАВ) суточную дозу загрузки надлежит проверять по формуле:

D_mt=10× D_lim/C_dt(100-P_mud),

где C_dt-содержание поверхностно-активных веществ (ПАВ) в осадке, мг/г сухого вещества осадка, принимаемое по экспериментальным данным; P_mud- влажность загружаемого осадка, %; D_lim- предельно допустимая загрузка рабочего объема метантенка в сутки, принимаемая, г/м³: D_lim - 85 – для других «мягких» и промежуточных анионных ПАВ; 65 – для анионных ПАВ в бытовых сточных водах.

Таблица 17. Суточная доза загружаемого в метантенк осадка D_mt, %, при влажности загружаемого осадка, %,

При наличии в сточных водах ПАВ величину суточной дозы загрузки D_mt, %, принятую по данной таблице, проверяют по ранее приведенной формуле. Если значение суточной дозы, определенное по этой формуле, менее указанного в СНиП для заданной влажности осадка, то вместимость метантенка необходимо откорректировать с учетом дозы загрузки, если равно или превышает – корректировка не производится.

Распад беззольного вещества загружаемого осадка Rr, %, в зависимости от дозы загрузки определяют по формуле:

R_r = R_lim× K_r× Д_mt ,

где R_lim - максимально возможное сбраживание беззольного вещества загружаемого осадка, %, K_r – коэффициент, зависящий от влажности осадка; Д_mt- доза загружаемого осадка, %.

Весовое количество газа, получаемого при сбраживании, принимают 1 г на 1 г распавшегося беззольного вещества загружаемого осадка, объемный вес газа – 1 кг/м³, теплотворную способность – 5000 ккал/м³.

Влажность осадка, выгружаемого из метантенка, принимают в зависимости от соотношения загружаемых компонентов по сухому веществу с учетом распада беззольного вещества.

При проектировании метантенков предусматривают:

- мероприятия по взрыво-пожаробезопасности оборудования и обслуживающих помещений – в соответствии с ГОСТ 12.3.006-75;

- герметичные резервуары метантенков, рассчитанные на избыточное давление газа до 5 кПа (500 мм вод.ст.);

- число метантенков – не менее двух, при этом все метантенки должны быть рабочими;

- отношение диаметра метантенка к его высоте (от днища до основания газосборной горловины) – не более 0, 8-1;

- расположение статического уровня осадка – на 0, 2-0, 3 м выше основания горловины, а верха горловины – на 1, 0-1, 5 м выше динамического уровня осадка;

- площадь газосборной горловины – из условия пропуска 600-800 м³ газа на 1 м² в сутки;

-расположение открытых концов труб для отвода газа из газового колпака на высоте не менее 2 м от динамического уровня;

- загрузку осадка в верхнюю зону метантенка и выгрузку из нижней зоны;

-систему опорожнения резервуаров метантенков – с возмож-ностью подачи осадка из нижней зоны в верхнюю;

-переключения, обеспечивающие возможность промывки всех трубопроводов;

- перемешивающие устройства, рассчитанные на пропуск всего объема бродящей массы в течение 5-10 ч;

- герметически закрывающиеся люки-лазы, смотровые люки;

- расстояние от метантенков до основных сооружений станций, внутриплощадочных автомобильных дорог и железнодорожных путей – не менее 20 м, до высоковольтных линий – не менее 1, 5 высоты опоры;

- ограждение территории метантенков.

Газ, получаемый в результате сбраживания осадков в метантенках, используют в теплоэнергетическом хозяйстве очистной станции и близрасположенных объектах.

Для регулирования давления и хранения газа применяют мокрые газгольдеры, вместимость которых рассчитывается на 2-4 - часовой выход газа, давление газа под колпаком 1, 5-2, 5 кПа (150-250 мм вод.ст.). При обосновании допускается применение двухступенчатых метантенков в районах со среднегодовой температурой воздуха не ниже 6 °С и при ограниченности территории для размещения иловых площадок. Метантенки первой ступени проектируютт на мезофильное сбраживание - второй ступени в виде открытых резервуаров без подогрева.

Выпуск иловой воды предусматривают на разных уровнях по высоте сооружения, удаление осадка – из сборного приямка по иловой трубе диаметром не менее 200 м под гидростатическим напором не менее 2 м. Вместимость метантенков второй ступени рассчитывают исходя из дозы суточной загрузки, равной 3-4%. Метантенк второй ступени оборудуют механизмами для удаления накапливающейся корки.

Процесс полной трёхстадийной биологической очистки

Процесс полной биологической очистки протекает в три стадии. На первой стадии, сразу же после смешения сточных вод с активным илом, на его поверхности происходят адсорбция загрязняющих веществ и их коагуляция (укрупнение частиц несущих органические вещества), причём адсорбция обеспечивается как хемосорбцией, так и биосорбцией с помощью полисахаридного геля активного ила и благодаря огромной поверхности ила, один грамм которого занимает 100 м².

Таким образом, на первой стадии очистки загрязняющие вещества в сточных водах удаляются благодаря механическому изъятию их активным илом из воды и началу процесса биоокисления наиболее легкоразлагающейся органики. Высокое содержание поступающих загрязняющих веществ способствует на первой стадии высокой кислородопоглащаемости, что приводит к практически полному потребления кислорода в зонах поступления сточных вод в аэротенках. На первой стадии за 0.5-2.0 часа содержание органических загрязняющих веществ, характеризуемых показателем БПК5, снижается на 50-60%.

На второй стадии полной биологической очистки продолжается биосорбция загрязняющих веществ и идёт их активное окисление экзоферментами (ферментами, выделяемыми активным илом в окружающую среду). Благодаря снизившейся концентрации загрязняющих веществ, начинает восстанавливаться активность ила, которая была подавлена к концу первой стадии очистки. Скорость потребления кислорода на этой стадии меньше, чем в начале процесса, и в воде накапливается растворённый кислород.

В случае благополучия второй стадии экзоферментами окисляется до 75% органических загрязняющих веществ, характеризуемых показателем БПК5. Продолжительность этой стадии различна в зависимости от состава очищаемых сточных вод и составляет от 2.0 до 4.0 часов.

На третьей стадии очистки происходит окисление загрязняющих веществ эндоферментами (внутри клетки), доокисление сложноокисляемых соединений, превращение азота аммонийных солей в нитриты и нитраты, регенерация активного ила. Именно на этой стадии (стадии внутриклеточного питания активного ила) происходит образование полисахаридного геля, выделяемого бактериальными клетками. Скорость потребления кислорода вновь возрастает. Общая продолжительность процесса в аэротенках составляет 6-8 часов для бытовых и может увеличиваться до 10-20 и более часов при совместной очистке бытовых и производственных сточных вод. Продолжительность третьей стадии, таким образом, составляет от 4-6 часов при очистке бытовых сточных вод и может удлиняться до 15 часов.