Разработка технологической схемы обработки осадков сточных вод очистных сооружений города и возможного решения их утилизации

СОДЕРЖАНИЕ
Введение	5
1.	Научно-исследовательская часть	7
1.1 Осадки сточных вод. Анализ современных методов переработки осадков	7
1.1.1 	Характеристика осадков сточных вод городских очистных сооружений	7
1.2  Обработка осадков	9
1.2.1 Обезвоживание осадков на иловых площадках	9
1.2.2 Анализ методов механического обезвоживания осадков сточных	10
вод	10
1.2.3 Стабилизация	19
1.2.4 Кондиционирование	21
1.2.5	Анализ основных методов обеззараживания осадков сточных вод	23
1.2.6	Удаление тяжелых металлов из осадков сточных вод	24
1.2.7  Мониторинг содержания ионов тяжелых металлов в осадке сточных вод	25
1.2.8	Сжигание и пиролиз	28
1.3	Анализ основных методов утилизации осадков сточных вод	30
1.3.1	Тенденции утилизации осадков сточных вод	30
1.3.2	 Использование осадков в сельском хозяйстве	32
1.3.3	Использование осадков во вторичном производстве	33
1.4	Патентный поиск	35
2 Экспертная, надзорная и инспекционно-аудиторская часть	45
2.1 Обоснование и разработка технологической схемы обработки осадков сточных вод	45
2.1.1 Технологическая схема очистки сточных вод и обработки осадков города	45
2.1.2 Разработанная технологическая схема обработки осадков сточных вод	48
2.2 Описание сооружений обработки осадков	51
2.2.1 Дробилка	51
2.2.2  Гидроциклон	52
2.2.3 Песковые бункеры	53
2.2.4  Илоуплотнитель	55
2.2.3 Центрифуги ОГШ	56
2.2.4 Сушильный аппарат со встречными струями	57
2.2.5 Иловые площадки	60
2.3 Принятая технология утилизации осадков сточных вод	62
2.3.1 Разработка технологии утилизации осадка сточных вод	62
2.3.2 Использование осадка в производстве керамзита	63
2.3.3  Технологическая схема процесса утилизации	65
2.3.4 Применение керамзитового гравия с добавлением осадков	68
2.4 Охрана труда при механической обработке осадков сточных вод	69
2.4.1 Общая характеристика источников опасных и вредных факторов трудового процесса при обработки осадков в механическом цехе	69
2.4.1.1 Оценка электробезопасности при эксплуатации электрического оборудования	70
2.4.1.2  Оценка пожаро- и взрывоопасности в механическом цехе на очистных сооружениях	74
2.4.1.3 Оценка соответствия вибрационной и акустической безопасности при эксплуатации оборудования в механическом цехе требованиям нормативно-технической документации	75
2.4.1.4 Оценка соответствия воздуха рабочей зоны в механическом цехе нормативным требованиям	76
2.4.1.5 Оценка параметров освещенности цеха механической обработки осадков сточных вод	77
3 Проектно-конструкторская часть	78
3.1 Расчет решеток-дробилок	78
3.2 Расчет гидроциклона	79
3.3 Расчет песковых бункеров	80
3.4 Расчет илоуплотнителя	81
3.5 Расчет центрифуг	83
3.6 Расчет сушильного аппарата	94
3.7 Расчет пенного аппарата	96
3.8 Расчет иловых площадок	98
3.9  Организационно-управленческие расчеты	101
3.9.1  Экономическое обоснование разработанной схемы обработки осадков	101
3.9.2 Расчет капитальных затрат	102
3.9.3 Расчет себестоимости по калькуляционным статьям затрат	104
3.9.4 Расчет цены проектируемой схемы	105
3.9.5 Расчет эксплуатационных затрат	105
3.9.7 Доходы от реализации обработанного осадка	109
3.9.8 Определение расчетного срока окупаемости капитальных вложений	109
Заключение	111
Список использованных источников	112
ПРИЛОЖЕНИЕ А	116
ПРИЛОЖЕНИЯ Б	121
ПРИЛОЖЕНИЯ В	122




Введение 
     Наиболее сложной и дорогостоящей технологией в работе очистных комплексов по очистке сточных вод города является обработка и утилизация осадков.
     Осадки сточных вод представляют собой отдельный вид отходов, образование которых в условиях городов составляет 30-45% от общего количества отходов производства и потребления. Осадки сточных вод являются одними из наиболее крупнотоннажных и ежедневных отходов населенного пункта, которые для естественного обезвоживания и обеззараживания размещают чаще всего на иловых площадках, для которых требуется постоянное увеличение и отчуждение территорий. Возврат в хозяйственный оборот территорий иловых площадок имеет социальную, экологическую и экономическую значимость. В местах расположения иловых площадок формируется техногенный ландшафт, который становится стабильным источником органических, неорганических и биологических загрязнений всех компонентов биосферы, включая поверхностные и подземные воды.
	На территории России выделяется ряд регионов, где существует реальная угроза ухудшения экологической и санитарно-эпидемиологической обстановки, возникновения чрезвычайных ситуаций из-за аварий в системах городских очистных сооружений, станциях аэрации, прудах-накопителях и т. д.
	В процессе обработки сточных вод на очистных сооружениях, образуется большое количество осадков, которые необходимо правильно утилизировать. В связи с этим, разработка новых решений обработки осадков сточных вод и их последующей утилизации является актуальной. 
	Целью работы является разработка технологической схемы обработки осадков сточных вод очистных сооружений города и возможного решения их утилизации.    


Задачи выпускной квалификационной работы:
– провести анализ существующих методов обработки и утилизации осадков сточных вод
– разработать технологическое решение обработки осадков сточных вод очистных сооружений; 
– провести необходимые технологические и экономические расчеты разработанной технологической схемы обработки осадка сточных вод;
– проанализировать вредные и опасные факторы при эксплуатации корпуса обработки осадков сточных вод.



 Научно-исследовательская часть
1.1 Осадки сточных вод. Анализ современных методов переработки осадков 
1.1.1 	Характеристика осадков сточных вод городских очистных сооружений 
	В процессе очистки сточных вод от примесей на городских очистных сооружениях, загрязняющие вещества выпадают в осадок, который идет на дальнейшую обработку. Осадки сточных вод представляют собой водные суспензии минеральных и органических веществ различного состава и происхождения, выделяемые из сточных вод в процессе их механической, биологической или физико-химической очистки (реагентной) с объемной концентрацией полидисперсной твердой фазы от 0,5 до 10%. Осадки относятся к классу трудно обезвоживаемых полидисперсных суспензий. Как и во всех суспензиях, влага в осадках сточных вод находится в химической, физико-механической связи с твердыми частицами, а также в свободном виде.
По химическому составу осадки делят на:
1) минеральные (песок, глинистые частицы, масла, кислоты, щелочи,
соли и т.п.);
2) органические – с зольностью менее 10% (бытовые отходы, фекалии,
растительные масла, нефтепродукты, волокна растений и т.п.);
3) смеси органических и минеральных веществ, зольность изменяется
от 10 до 60%.
	В зависимости от технологической схемы очистки сточных вод, можно
выделить несколько видов осадков:
– осадок (отбросы) с решеток;
– осадок (песок) из песколовок;
– осадок первичных отстойников;
– активный ил вторичных отстойников после биологической очистки в
аэротенках;
– биологическая пленка вторичных отстойников после биофильтров;
– осадок первичных отстойников с коагулянтами или флокулянтами;
– активный ил с коагулянтами или флокулянтами;
– смеси осадков и илов.
	Общая классификация приведена в таблице 1.1 [17].
Таблица 1.1  – Классификация осадков
Группа осадков
Классификация
Очистные сооружения, задерживающие осадок
I
Грубые примеси, отбросы
Решетки
II
Тяжелые примеси
Песколовки
III
Плавающие примеси
Отстойники, жироловушки
IV
Сырой осадок
Первичные отстойники, осветлители, аэротенки, фильтры
V
Активный ил, тонкодисперсные и растворенные примеси
Вторичные отстойники
VI
Сброженные осадки
Септики, метантенки

     В зависимости от того на какой стадии очистки сточных вод образуется осадок, можно выделить два типа осадков – первичные и вторичные. К первичным осадкам относятся грубодисперсные примеси, которые выделяются в ходе механической очистки. В категорию вторичных осадков можно выделить примеси, находящиеся в воде в виде коллоидов и ионов, которые удаляются в ходе биологической и физико-химической очистки. Для каждого типа осадков необходимо подбирать высокотехнологические методы обработки и дальнейшей их переработки.
1.2  Обработка осадков 
1.2.1 Обезвоживание осадков на иловых площадках 
	Распространенным методом обезвоживания осадков является его вывоз на иловые площадки. Иловые площадки состоят из спланированных участков земли (карт), окруженных со всех сторон земляными валками. Размеры карт и число выпусков определяют исходя из влажности осадка, дальности разлива и способа уборки после подсыхания. Осадок наливается на карты иловых площадок периодически слоями 0,2–0,25 м. По мере подсыхания осадок теряет часть влаги в основном за счет испарения, а часть влаги фильтруется через грунт. Осадок подсушивается до влажности 75%, вследствие чего его объем уменьшается в 3–8 раз, погружается на транспортные средства и отводится к месту использования [13]. Иловые площадки на естественном основании проектируются на хорошо фильтрующих грунтах (песок, супесь, легкий суглинок) при залегании грунтовых вод на глубине не менее 1,5 м от поверхности карт и только тогда, когда допускается фильтрация иловой воды в грунт. 
	Иловые площадки в зависимости от технологии подсушивания осадка и от вида основания классифицируют на следующие типы:
– на естественном основании (без дренажа и с дренажем);
– на искусственном асфальтобетонном основании с дренажем;
– иловые площадки-уплотнители.
	Технология подсушки осадка на иловых площадках делится на два этапа: удаление иловой воды, способной фильтроваться через основание карт или отстаиваться; естественное подсыхание в результате испарения. 
	К недостаткам обезвоживания осадка на иловых площадках относятся следующие: 
	Для площадок на естественном основании – возможность загрязнения грунтовых вод иловой водой и низкая производительность площадок, так как сушка осадка происходит в основном за счет испарения влаги с поверхности.
	Основным недостатком площадок-уплотнителей является низкая возможность удаления иловой воды путем регулирования открытия шерберов со спуском иловой воды, так как визуальное определение расслоения осадка затруднено.
1.2.2 Анализ методов механического обезвоживания осадков сточных 
вод
	Механическое обезвоживание осадков в последние годы получило наибольшее распространение как в нашей стране, так и за рубежом. Интенсивное использование данного метода обосновывается тем, что метод имеет определенные преимущества перед остальными методами обработки осадков – большая производительность, ликвидация неприятных запахов в процессе обработки, процесс обезвоживания является автоматическим, возможность координации всего комплекса на территории очистных сооружений [16]. Однако, существенным недостатком данного метода является дороговизна, особенно в сравнении с иловыми площадками. Данный метод обезвоживания осадков рентабельно использовать, если в дальнейшем осадок будет использоваться в промышленных целях. 
      Каждый из методов и аппаратов для механического обезвоживания осадков сточных вод имеет определенные преимущества и недостатки.
      Выбор технологической схемы обработки осадков должен производиться на основании технико-экономических обоснований с учетом конкретных местных условий, свойств осадков, обеспеченности реагентами, топливом и технологическим транспортом, возможности и эффективности утилизации переработанного осадка и так далее.
Сопоставление методов механического обезвоживания осадков представлено в таблице 1.2 [17].
Таблица 1.2 – Преимущества и недостатки основных аппаратов механического обезвоживания
Оборудование 
Преимущества 
Недостатки 
Вакуум–фильтр
Обработка осадка без выделения песка; отсутствие запахов
Применение минеральных реагентов; повышенный расход электроэнергии
Камерные и рамные фильтр-прессы
Низкая влажность обработанного осадка
Повышенный расход реагентов; распространение неприятного запаха; необходимость замены фильровальной ткани
Ленточные фильтр-прессы
Сокращение расходов электроэнергии
Повышенные габариты; распространение запаха
Центрифуги 
Компактность; возможность работы безреагентными методами
Необходимость извлечения из осадка песка; периодическая замена шнеков

     В настоящее время наиболее популярными методами обезвоживания осадков являются центрифуги (рисунок 1.4) и вакуум - фильтры. Это связано с их надежностью и экономической эффективностью.
Обезвоживание осадков на центрифугах.
	Центрифугирование является высокоэффективным методом обезвоживания осадков сточных вод. Достоинством данного метода являются простота, низкая влажность обезвоженного осадка. К недостаткам метода, если процесс центрифугирования происходит без добавления флокулянта, относится вынос взвешенных веществ в фугате, что обуславливает трудности при дальнейшей обработке осадка. 
	Для практического применения процесса центрифугирования рекомендуется использовать несколько технологических схем [18]: 
 Раздельное центрифугирование сырого осадка первичных отстойников и активного ила ( рисунок 1.1). 

1 – первичный отстойник; 2 – аэротенк; 3 – вторичный отстойник; 
4 – центрифуга. 
1 – трубопровод фугата; 2 –трубопровод обезвоженного осадка;
3 – трубопровод возвратного ила
Рисунок 1.1  – Схема раздельного центрифугирования сырого осадка первичных отстойников и активного ила

	В соответствии с этой схемой фугат сырого осадка рекомендуется сбрасывать в первичные отстойники, а фугат избыточного ила использовать в качестве возвратного ила в аэротенках. Вследствие большого выноса взвешенных веществ с фугатом сырого осадка применение данной схемы требует либо увеличения времени отстаивания в первичных отстойниках, либо увеличения нагрузки на аэротенки. На центрифугу в зависимости от ее эффекта задержания и величины прироста ила подается весь активный ил или часть его из вторичных отстойников.
 Центрифугирование осадка первичных отстойников с последующим аэробным сбраживанием фугата в смеси с неуплотненным избыточным активным илом и центрифугирование уплотненной сброженной смеси
 ( рисунок 1.2 ).

1 – первичный отстойник; 2 – аэротенк; 3 – вторичный отстойник; 
4 – центрифуга; ; 5 – уплотнитель; 6 – минерализатор.
 1 – трубопровод фугата;  2 – выход обезвоженного осадка; 
3 – трубопровод возвратного ила; 4 – трубопровод избыточного ила; 
Рисунок 1.2  – Схема центрифугирования осадка первичных отстойников с последующим аэробным сбраживанием

	В процессе обработки осадка по данной технологической схеме осадок с первичных отстойников после центрифуг поступает в минерализатор вместе с активным илом, а затем отправляется в уплотнитель и на центрифуги.
 Совместная обработка осадка первичных отстойников и активного ила с последующим сбросом осадка на иловые площадки ( рисунок 1.3)

1 – первичный отстойник; 2 – аэротенк; 3 – вторичный отстойник; 
4 – центрифуга; 5 – илоуплотнитель; 7 – иловая площадка.
1 – трубопровод фугата; 2 – выход обезвоженного осадка; 3 – трубопровод возвратного ила;
Рисунок 1.3  – Схема совместной обработки осадка первичного отстойника и возвратного ила

	Данная технологическая схема подразумевает совместную обработку осадков с первичных отстойников и активного ила, в последствии полученный обработанный осадок отправляется на иловые площадки.
	Процесс центрифугирования заключается в применении центробежной силы, с помощью которой ускоряется процесс отделения частиц от воды. Конечная влажность полученного осадка около 70-75%. Данный метод наиболее эффективен для уплотнения активного ила ( до 95%). 



1 – труба подачи осадка; 2 – отверстия для слива фугата; 3 – сливная труба; 
4– отверстие для поступления осадка в полость ротора; 5 – труба сброса обезвоженного осадка (кека); 6 – ротор центрифуги; 7 – шнек; 8 – выгрузочные окна
Рисунок 1.4  – Схема устройства центрифуги
	Основными элементами центрифуги являются конический ротор с сплошными стенками и полый шнек. Ротор и шнек вращаются в одну сторону, но с разными скоростями. Под действием центробежной силы нерастворенные частицы осадка отбрасываются к стенкам ротора и вследствие разности частоты вращения ротора и шнека перемещаются к отверстию в роторе, через которое обезвоженный осадок попадает в бункер кека. Образовавшаяся в результате осаждения нерастворенных частиц исходная фаза (фугат) отводится через отверстия, расположенные с противоположной стороны ротора. Центрифугирование осадков производится с применением минеральных коагулянтов и флокулянтов или без них. При использовании флокулянтов осадок после обезвоживания имеет меньшую влажность, а центрифуга – большую пропускную способность; фугат, образующийся при центрифугировании, имеет меньшую загрязненность.
	Однако для обезвоживания осадков в большем количестве выгодно применять вакуум-фильтры. 
Обезвоживание осадков на вакуум-фильтрах. 
      До недавнего времени основными аппаратами для механического обезвоживания, производящимися в России, являлись барабанные вакуум-фильтры. На них обрабатывались практически любые виды осадков. 
      Барабанный вакуум-фильтр - вращающийся горизонтально расположенный барабан, частично погруженный в корыто с осадком (рисунок 1.5 ).
      
        
      1 – перфорированный барабан; 2 – латунная сетка; 3 – фильтровальная ткань; 4 – слой осадка; 5 – нож для съема кека; 6 – резервуар для осадка;            
7 – качающаяся мешалка; 8 – камеры барабана; 9 – соединительные трубки;     10 – вращающаяся часть распределительной головки; 11 – неподвижная часть распределительной головки; 12 – подача осадка на обезвоживание;                    13 – отведение кека; I – зона фильтрования и отсоса фильтрата; II – зона съема кека; III – зона регенерации фильтровальной ткани
      Рисунок 1.5 – Барабанный вакуум - фильтр
      
      Барабан имеет две боковые стенки: внутреннюю сплошную и наружную перфорированную, обтянутую фильтровальной тканью. Пространство между стенками разделено на 16-32 секции, не сообщающиеся между собой. Каждая секция имеет отводящий коллектор, входящий в торце в цапфу, к которой прижата неподвижная распределительная головка. В зоне фильтрования осадок фильтруется под действием вакуума. Затем осадок просушивается атмосферным воздухом. Фильтрат и воздух отводятся в общую вакуумную линию. В зоне съема осадка в секции подается сжатый воздух, способствующий отделению обезвоженного осадка от фильтровальной ткани. Осадок снимается с барабана ножом. В зоне регенерации ткань продувается сжатым воздухом или паром. Для улучшения фильтрующей способности ткани через 8-24 ч работы фильтр регенерируют – промывают ингибированной кислотой или растворами ПАВ.
      Для нормальной работы вакуум-фильтров необходимо вспомогательное оборудование: вакуум-насосы, воздуходувки, ресиверы, центробежные насосы и устройства, обеспечивающие постоянное питание вакуум-фильтра. 
      Недостатками вакуум-фильтров являются сложность управления, низкая надежность, невозможность использования органических флокулянтов для кондиционирования осадка, громоздкость и загрязненность рабочей среды.
Обезвоживание осадков сточных вод на фильтр-прессах.
     Различают рамные, камерные, мембранно-камерные, ленточные, барабанные и винтовые (шнековые) фильтр-прессы. Наибольшее распространение получили ленточные фильтр-прессы (рисунок 1.6). Ленточные фильтр-прессы предназначены для механического обезвоживания осадков сточных вод в непрерывном режиме путем их фильтрования под действием сил гравитации, вакуума и давления. Конструктивно ленточные фильтр-прессы различают по направлению движения фильтровальных лент с обезвоживаемым осадком. Выпускаемые фильтр-прессы подразделяются на горизонтальные, вертикальные, угловые, петлеобразные и комбинированные. Принцип работы состоит в защемлении осадка между поверхностями двух лент фильтрующих тканей или фильтрующей ткани и непроницаемой ленты и последующем отжиме на гладких горизонтальных валах.
     
     

1, 2 – верхняя и нижняя фильтровальные ленты;
3 – гравитационный стол; 4 – натяжные валы; 5 – отжимные валы;
6 – разгрузочный вал; 7 – промывка фильтровальной ленты
Рисунок1.6 – Ленточный фильтр-пресс

	Пресс имеет нижнюю фильтрующую ленту и верхнюю прижимную ленту-сетку. Исходный осадок подается на ленту-сетку гравитационного стола, где происходит предварительное обезвоживание. Далее уплотненный осадок поступает в клиновидное пространство, защемляется между лентами и отжимается на валах. Выгрузка обезвоженного осадка происходит при раскрытии лент на разгрузочном вале. Обезвоженный осадок срезается ножом и сбрасывается на конвейер. Фильтрующие ленты промываются водой, подаваемой непрерывно. Фильтрат и промывная вода отводятся по трубопроводу в промежуточный резервуар. Ленточные фильтр-прессы (ЛФП) имеют различные конструкции и набор средств для отжима осадка. В простых конструкциях ЛФП применяют отжимные барабаны и 3–4 несоосных валка, создающих максимальное давление 6 бар. ЛФП эконом класса имеют большее количество барабанов и валков с давлением 8–10 бар; ЛФП высокого класса за счет более высокого давления 12–15 бар позволяют получить кек низкой влажности (до 70%) [17].
1.2.3 Стабилизация 
	Стабилизация осадков используется для разрушения биологической части осадков, осуществляется это для того, чтобы при длительном хранении на открытом воздухе, осадок не гнил. Процесс стабилизации может осуществляться в анаэробных условиях и в аэробных условиях.
Анаэробная стабилизация
	Анаэробную стабилизацию, или сбраживание применяют для стабилизации органической части вещества осадка и предотвращения загнивания с помощью сложного комплекса анаэробных бактерий при отсутствии кислорода воздуха до конечного продуктов, в основном метана и диоксида углерода. Для анаэробной стабилизации применяют септики при количестве сточных вод до 25 м3/сут., двухъярусные отстойники – при расходах до 10 м3/сут [13]. При больших расходах применят метантенки, получившие наибольшее распространение в современных условиях.
	Анаэробное сбраживание осадков – сложный биохимический процесс, зависящий от многих физических (температура, концентрация сухого вещества, степень перемешивания, нагрузка по беззольному веществу, длительность сбраживания) и химических (рН, щелочность, концентрация летучих кислот, элементов питания и токсичных веществ) факторов. 	Анаэробное (метановое) сбраживание рекомендуется для стабилизации осадков на очистных сооружениях с нагрузкой свыше 100 тыс. эквивалентного числа жителей (ЭЧЖ), при обосновании допускается и на сооружениях с нагрузкой 50–100 тыс. ЭЧЖ. Процесс сбраживания следует проводить в метантенках [16].
	Эффективность процесса анаэробного сбраживания оценивается по степени распада органического вещества, количеству и составу образующегося биогаза, определяемого химическим составом осадка, основными технологическими параметрами процесса, как доза загрузки метантенка, температура, концентрация загружаемого осадка. Кроме того, существенную роль играют такие факторы, как режим загрузки и выгрузки осадка, система его перемешивания и др. 
	В процессе сбраживания осадков выделение газа неравномерно. Для поддержания постоянного давления в газовой сети на тупиковых концах ее устанавливают аккумулирующие мокрые газгольдеры, служащие для приема газа. Мокрый газгольдер состоит из резервуара, заполненного водой, и колокола, перемещающегося на рамках по вертикальным направляющим. Вес колокола уравновешивания противодавлением газа. Благодаря этому при изменении объема газа под колоколом давление в газгольдере и газовой сети остается постоянным. При невозможности сбора газа метантенков предусматривают его сжигание, используя специальное устройство – газовую свечу. 
     Преимуществами анаэробного сбраживания являются: получение газа метана, который может использоваться в качестве тепловой энергии; сокращение массы сухого вещества осадка; предотвращение неприятного запаха осадка; сокращение численности патогенных микроорганизмов. Недостатками являются: высокие капитальные затраты на строительство; высокая пожаро- и взрывоопасность; зависимость физиологической активности микроорганизмов от изменения окружающей среды в процессе сбраживания;  снижение водоотдающей способности осадков и высокие БПК и ХПК иловой воды.
Аэробная стабилизация 	 
	Аэробная стабилизация – это сложный биохимический процесс, в результате которого происходит распад (окисление) основной части органических беззольных веществ осадка в результате жизнедеятельности аэробных микроорганизмов в присутствии кислорода воздуха. Оставшееся органическое вещество осадка является стабильным – неспособным к последующему разложению (загниванию). Для этого обрабатываемые осадки в течение нескольких суток аэрируются воздухом.
	Аэробной стабилизации могут подвергаться неуплотненный и уплотненный избыточный активный ил и его смесь с осадком первичных отстойников. При стабилизации только активного ила процесс можно рассматривать как завершающую ступень очистки сточных вод, когда при минимуме растворенных питательных веществ происходит самоокисление клеточного вещества микроорганизмов. В этом случае продолжительность стабилизации ила связана с его возрастом. Чем больше возраст ила, тем короче период стабилизации. Для стабилизации осадков обычно используют обычные аэротенки либо аэротенки, совмещенные с отстойниками.
	Основными недостатками аэробной стабилизации осадков, по сравнению с анаэробным сбраживанием, являются: высокий расход электроэнергии на аэрацию; зависимость процесса от температуры, отсутствие образования потенциального топлива (газа метана); снижение эффективности процесса в зимнее время.
	Преимущества: простота конструкции и эксплуатации, пожаро- и взрывобезопасность, низкое содержание БПК и взвешенных веществ в иловой воде, отсутствие запаха стабилизированного осадка.
1.2.4 Кондиционирование 
	Кондиционирование проводят для разрушения коллоидов в составе осадка и увеличения водоотдачи.  Кондиционирование осадков сточных вод – обработка, которая улучшает их водоотдающие свойства, в результате которой увеличивается эффект последующего механического обезвоживания. От условий кондиционирования зависит производительность обезвоживающих аппаратов, чистота отделяемой воды и влажность.
	Схема кондиционирования сброженного осадка промывкой и уплотнением приведена на рисунке 1.7.

1–метантенк; 2–насосная станция; 3–промывная камера; 4– уплотнитель; 5–уплотненный осадок на мех. обезвоживание; 6–подача сжатого воздуха;7–подача промывной воды;8–подача фильтрата; 9–выпуск иловой воды
Рисунок 1.7 – Схема кондиционирования осадка промывкой и уплотнением
     
     Методы кондиционирования подразделяются на:
– реагентные – минеральные (неорганические) реагенты, органические высокомолекулярные соединения (полиэлектролиты) и присадки;
– безреагентные – тепловая обработка осадка, замораживание и оттаивание осадков.
	В качестве реагентов для улучшения водоотдающих свойств осадков городских сточных вод и схожих с ними по составу рекомендуется использовать органические полимеры (флокулянты). При технико-экономическом обосновании допускается использование реагентов и присадок, улучшающих процесс обезвоживания, а также подогрев осадка за счет утилизации низкопотенциального тепла от других процессов [12].
 Анализ основных методов обеззараживания осадков сточных вод
	Исследования санитарного состояния осадков, образующихся в процессах очистки сточных вод населенных мест, показывают, что не только первичные, но и сброженные в мезофильных условиях смеси содержат большое количество гельминтов и патогенных микроорганизмов. Попадая в благоприятные условия, яйца гельминтов проходят инвазионную стадию развития и становятся способными заражать людей и животных.
	Обеззараживание осадков сточных вод достигается разными методами:
 – термическими – прогревание, сушка, сжигание;
 – химическими – обработка химическими реагентами; 
– биотермическими – компостирование; 
– биологическими – уничтожение микроорганизмов простейшими, грибками и растениями почвы;
 – физическими воздействиями – радиация, токи высокой частоты, ультразвуковые колебания, ультрафиолетовое излучение.
	Во многих случаях задача обеззараживания осадков решается в основных процессах их обработки, например при термофильной стабилизации, тепловой обработке, термосушке и сжигании. Как самостоятельная, она ставится в случае дальнейшего их использования в сельском хозяйстве в качестве органического удобрения. Широкое практическое применение для этих целей получили термические и химические методы обеззараживания осадков.
	Наиболее эффективными для нагревания жидких осадков являются аппараты с использованием непосредственного контакта теплоносителя с осадками. Это возможно при использовании погружных горелок и нагревателей со встречными струями, обеспечивающих барботажный нагрев осадков. В процессе такого нагревания происходит перемешивание сред со скоростью, которую трудно достичь при механическом способе. Кроме этого, продукты горения вносят незначительное количество влаги и поэтому осадки дополнительно не разжижаются.
	Химическое обеззараживание осадков можно осуществлять как жидких, так и обезвоженных. Для химического обеззараживания осадков применяют известь, аммиак, тиазон, формальдегид и мочевину. Остаточное содержание в осадках названных веществ предотвращает реактивацию патогенных микроорганизмов и поддерживает стабильность осадков. В последние годы получают распространение способы обеззараживания осадков химическими веществами, которые применяются либо для удобрения почвы, либо для уничтожения вредных почвенных микроорганизмов или сорняков. К таким веществам относятся аммиак (аммиачная вода) карбатион, формальдегид и др.
 Удаление тяжелых металлов из осадков сточных вод
      Известные и запатентованные технологии удаления тяжелых металлов из осадков сточных вод можно отнести к следующим способам:  
       1) химический, связанный с двух стадийным использованием двуокиси серы (США); 
      2) экстракция тяжелых металлов из осадков с применением хелатных соединений, специфичных для каждого из металлов (Япония); 
      3) метод электростатической ионизации в вакууме (ФРГ); 
      4) фитореабилитация почв, загрязненных тяжелыми металлами (ФРГ, Россия).
      Удаление тяжелых металлов из избыточного ила происходит следующим образом: на 1 т твердофазных остатков используется около 16 кг двуокиси серы, во второй стадии осадок обрабатывается с десятикратным увеличением двуокиси серы – 160-200 кг. Тяжелые металлы окисляются и переходят в жидкий расплав. Обеззараженный и отфильтрованный ил становится высококачественным удобрением, теряет специфический запах и имеет устойчивое соотношение азота, фосфора, калия, кальция [14].
      При очистке сточных вод гальванических производств в Японии разработан метод по удалению меди, хрома, никеля, цинка с введением хелатных соединений для каждого из извлекаемых соединений.
      Метод ионостатической ионизации предусматривает следующую технологию извлечения тяжелых металлов: осадок обезвоживается до 55%, подвергается в таком виде грануляции и термосушке до остаточной влажности 5%. Высушенный осадок размалывается в тонкую пудру, и подвергается ультрафиолетовому облучению и электростатической ионизации в вакууме, при этом происходит выделение некоторых ионов тяжелых металлов. 
      Для фитоочистки почв, обезвреживания и обеззараживания осадков, содержащих токсические соединения, в последние годы предлагается использовать способность некоторых видов растений извлекать их из почвы и инактивировать почвенные токсины за счет развития корневых систем. Интенсивное поглощение тяжелых металлов характерно для всех зернобобовых. Люпин, в отличие от многих культур, поглощает кадмий и свинец, а цинк и медь выносятся из почвы с урожаем клевера и вики. Для фитоочистки почв используют: редьку масличную, люцерну, крапиву, горчицу, коноплю, возможно использование кукурузы и подсолнечника.
	Технология фитоочистки осадков: предварительно подсушенный осадок равномерно распределяется по площади пахотной земли и засевается или засаживается саженцами кустарников. Биомасса сельскохозяйственных культур скашивается примерно через три месяца, анализируется на содержание ТМ и растительных токсинов, а далее, в зависимости от качества, используется по-разному. Если полученная биомасса отвечает зоотехническим нормам, она используется для силосования, а если имеет повышенное содержание тяжелых металлов по отношению к максимально допустимому уровню, то используется для приготовления компостов [15].
1.2.7  Мониторинг содержания ионов тяжелых металлов в осадке сточных вод
	Для разработки возможного использования осадков сточных вод для выпускной квалификационной работы, был проведен мониторинг содержания ионов тяжелых металлов в осадке на очистных сооружения города Калуги за период с 2014 по 2015 год ( таблица 1.3).
Таблица 1.3 – Содержание ионов тяжелых металлов в кеке
      Наименование
Год
Цинк
Медь
Никель

Содержание, мг/кг
2014
1400
230
50
2015
1400
205
56,5
2016
1500
225
55,5
	Полученные результаты представим в виде графиков ( рисунок 1.8–1.10) 

Рисунок 1.8 – График, отражающий содержание ионов цинка в обработанном осадке

Рисунок 1.9 – График, отражающий содержание ионов меди в обработанном осадке

Рисунок 1.10 – График, отражающий содержание ионов никеля в обработанном осадке



   	Из полученных графиков видно, что содержание ионов тяжелых металлов в кеке не превышает допустимых норм, регламентируемых в ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 « Охрана природы. Почвы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений» [4], значит осадки можно использовать в следующих направлениях:
    - в качестве местных органических удобрений под зерновые, зернофуражные и технические культуры, в промышленном цветоводстве, лесных и декоративных питомниках;
   - в зелёном строительстве, 
   - в питомниках лесных и декоративных культур,
   - в придорожном озеленении,
   - для биологической рекультивации нарушенных земель, в т.ч.  полигонов ТБО;
   - для приготовления почвогрунтов (илы);
   - в качестве изолирующего материала на полигонах ТБО и полигонах промышленных отходов  (сырой осадок).
 Сжигание и пиролиз 
	 В настоящее время сжигание рассматривается в качестве одного из основных альтернативных способов уничтожения отходов, характеризующихся высокими содержаниями органических веществ. Основное преимущество сжигания таких отходов заключается в значительном снижении их массы (примерно на 75%) и объема (до 90%), что особенно важно в условиях дефицита свободных площадей для организации полигонов и свалок. При сжигании разлагаются многие опасные органические соединения, а использование образующейся теплоты для производства электроэнергии и золошлаковых остатков для производства некоторых материалов может частично возместить затраты на переработку отходов. Некоторые специалисты считают, что сжигание является практически единственным реальным способом решения такой важнейшей экологической, санитарной и социальной проблемы, как избавление от отходов[25].
	Сжигание осадков сточных вод представляет собой процесс окисления их органической части при повышенной темпер.......................