Применение технологии анаэробного сбраживания в утилизации осадков сточных вод Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №6/2016 ISSN 2410-6070_

УДК 628.3

Р.Р. Зайнуллин

ассистент кафедры «Промышленная электроника и светотехника» Казанский государственный энергетический университет

г. Казань, Российская Федерация А.А. Галяутдинов

ученик 10 класса МБОУ «Параньгинская средняя общеобразовательная школа»

Республика Марий Эл, Российская Федерация

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ АНАЭРОБНОГО СБРАЖИВАНИЯ В УТИЛИЗАЦИИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

Аннотация

В статье рассматриваются технологии анаэробного сбраживания применительно в утилизации осадков сточных вод.

Ключевые слова

Осадки сточных вод, анаэробное сбраживание, производство биогаза

Анаэробное сбраживание - один из старейших и до сих пор наиболее часто используемых методов стабилизации осадка. Впервые анаэробное сбраживание в метантенках стало применяться более ста лет назад в США. Содержащиеся в осадке концентрированные органические и неорганические вещества при дефиците кислорода разлагаются, превращаясь в метан и конечные неорганические продукты. Основными преимуществами сбраживания являются стабилизация осадка сточных вод, уменьшение его объема и производство биогаза.

В органическом веществе основную часть (до 80%) составляют жиры, белки и углеводы. Именно за счет их распада образуется все количество выделяющегося биогаза, в том числе 60-65% - за счет распада жиров, остальные 40-35% приходятся примерно поровну на долю углеводов и белков. Отсюда следует, что при сбраживании осадков первичных отстойников, содержащих больше жиров, образуется больше газа, чем при сбраживании активного ила, в котором больше белков. Даже при очень длительной продолжительности пребывания осадка в метантенке указанные компоненты органического вещества распадаются не полностью. Имеется максимальный предел сбраживания и, следовательно, максимальный выход газа с единицы распавшегося вещества, которые существенно различны у жиров, белков и углеводов. Различен и состав выделяющегося газа [1].

Анаэробный процесс сбраживания может протекать как при мезофильных (около 35-40°C), так и при термофильных (53-57°С) температурах. В основном применяются процессы сбраживания при мезофильных условиях. Основными преимуществами являются высокая стабильность, хорошее качество супернатанта и надежность. Данный метод дает возможность существенно сократить объемы осадка и получить биогаз для энергоснабжения [2].

Сбраживание происходит в одном или нескольких реакторах, которые могут работать в параллельном или последовательном режимах. Минимальное время - 14-15 дней, при сокращении времени сбраживания выход газа обычно уменьшается. Величина сухого вещества в смеси первичного осадка и избыточного ила до сбраживания должна составлять 4-7%, однако иногда надежнее использовать осадок с более низким содержанием сухого вещества. Увеличение содержания сухого вещества приводит к сокращению времени сбраживания и расхода электроэнергии для нагрева осадка.

Корпус метантенка всегда оснащен устройствами для перемешивания и нагрева, что обеспечивает поддержание постоянной температуры. Колебания температуры или недостаточная изоляция метантенка снижают выход биогаза. Перемешивание содержимого метантенка повышает эффективность работы путем снижения термальной стратификации, диспергирования загружаемого сырого осадка, что обеспечивает лучший контакт с активной биомассой, и уменьшения пенообразования. Перемешивание также способствует

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №6/2016 ISSN 2410-6070

растворению ингибирующих веществ, изменяет неблагоприятный рН и выравнивает температурные характеристики загружаемого осадка, тем самым увеличивая полезный объем реактора.

Эталоном для метантенков является показатель распада органических веществ в осадке. Распад 50% органического вещества считается показателем эффективной работы.

Биогаз отбирается из верхней точки метантенка. Среднее содержание метана (CH4) в нем составляет 58-64%, углекислого газа (CO2) - 30-40%. В биогазе также присутствует небольшое количество воды и сероводорода (H2S). В отдельных случаях, например, при высокой доле стоков пищевой промышленности или при совместном сбраживании, содержание метана (CH4) может достигать 70%. Теплотворная способность метана (100%) составляет 10 кВт-ч/м3, биогаза - 5,8-6,4 кВт-ч/м3 [3].

Биогаз является возобновляемым источником энергии. Возможность использования биогаза для производства электрической энергии с помощью газовых двигателей или микротурбин. Избыток тепловой энергии и выхлопные газы можно использовать для подогрева загружаемого в метантенк осадка, обогрева реактора и сушки осадка [4].

Список использованной литературы:

1. Карманов А.П., Полина И.Н. Технология очистки сточных вод. Учебное пособие. - Сыктывкар: СЛИ, 2015. - 207 с.

2. Благоразумова А.М. Обработка и обезвоживание осадков городских сточных вод: учебное пособие, часть 1. - Новокузнецк: Сиб-ГИУ, 2010. - 139 с.

3. Good practices in sludge management. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.purebalticsea.eu/index.php/gpsm:good_practices:m.

4. Гафуров А.М. Перспективные области применения энергетических установок на низкокипящих рабочих телах. // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2015. - №1 (25). - С. 93-98.

© Зайнуллин Р.Р., Галяутдинов А.А., 2016

УДК 628.3

Р.Р. Зайнуллин

ассистент кафедры «Промышленная электроника и светотехника» Казанский государственный энергетический университет

г. Казань, Российская Федерация А.А. Галяутдинов

ученик 10 класса МБОУ «Параньгинская средняя общеобразовательная школа»

Республика Марий Эл, Российская Федерация

ПРОИЗВОДСТВО УДОБРЕНИЙ ИЗ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

Аннотация

В статье рассматриваются основные возможности производства ценных удобрений из осадков городских сточных вод.

Ключевые слова

Осадки сточных вод, компостное удобрение, иловая вода

Осадки городских сточных вод представляют ценное удобрение, значительно повышающее урожайность овощных, зерновых, плодовоягодных, цветочных и кормовых сельскохозяйственных культур. Ограничением является содержание тяжелых металлов (ТМ), максимальное значение которых регламентируется ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 [1].

Осадки содержат все основные питательные вещества, необходимые для удобрения, уступая навозу лишь по содержанию калия.