Článek pojednává o typech sedimentů, popisuje přijatelné způsoby jejich zpracování a také ukazuje, v jakých strukturách a v jakém množství sedimenty vznikají.
Kal se zpracovává na konečný produkt, který je šetrný k životnímu prostředí nebo je ideálně vhodný pro použití v průmyslu nebo zemědělství. Tohoto cíle je dosaženo následujícími třemi hlavními procesy (v různých technologických sekvencích):
1. Stabilizace, což dává čistírenským kalům schopnost nevypouštět škodlivé produkty rozkladu během dlouhodobého skladování.
2. Dehydrataceposkytuje minimální množství srážek.
3. Dekontaminace, čímž jsou srážky bezpečné z hlediska hygienických a bakteriologických ukazatelů.
Stabilizace
Pro vlhký kal a přebytek aktivovaného kalu nebo biofilmu se obecně používá stabilizace za aerobních nebo anaerobních podmínek.
Anaerobní vyhnívání se provádí na malých zařízeních v rozkladačích a na velkých zařízeních – ve vyhnívacích k výrobě metanu, který se používá k výrobě elektřiny a tepla pro potřeby úpravny.
Pro stanici s kapacitou 500 m³/den. se používá septik. Doba zdržení sedimentu v takové struktuře při průměrné teplotě +1 5 °C je minimálně 40 dní, což bude v našem případě objem: pro aerotanky s primárními usazovacími nádržemi – 436 m³, pro konstrukce bez primárního usazování nádrže – 596 m³. Během fermentace se množství sedimentu v sušině sníží o 25–3 %, vlhkost sedimentu klesne na 0 %. Biologický proces v rozkladačích probíhá značně pod vlivem vnějších podmínek.
Mezi výhody dekompozitorů patří jejich jednoduchost, spolehlivost a nízká spotřeba energie, nevýhodou je velký objem konstrukcí.
Aerobní stabilizace je proces oxidace organických substrátů za aerobních podmínek, který se provádí v konstrukcích jako jsou aerotanky hluboké 3–5 m. Doba úpravy přebytečného aktivovaného kalu je od dvou do pěti dnů, u směsi kalu a sedimentu z primárních usazovacích nádrží – 8–12 dní.
To znamená, že objem stabilizátoru pro konstrukce 500 m³ bude:
- pro konstrukce s primárními usazovacími nádržemi – 109 m³;
- pro konstrukce bez primárních usazovacích nádrží – 44,7 m³.
To je mnohem méně než u rozkladače, ale budete za to muset zaplatit vybudováním jímky s dobou zdržení 1,5-5 hodin – to je objem přibližně 1,8 m³ / m³ odpadní vody, a co je nejdůležitější – spotřeba elektřiny na provzdušňování, 1-2 m³ / m³ objemu stabilizátoru za hodinu, ale ne méně než 6 m³/m² za hodinu, což je:
- pro zařízení s primárními usazovacími nádržemi – 163,5 m³/h;
- pro konstrukce bez primárních usazovacích nádrží – 67,5 m³ / h.
To vše v hloubce minimálně 4 m, aby byla splněna podmínka „minimálně 6 m³ / m² za hodinu“. To bude vyžadovat dmychadlo o výkonu 2,75 kW v prvním případě a 1,125 kW ve druhém. To znamená, že každý měsíc bude navíc vynaložen v prvním případě – 8910 rublů a ve druhém – 3645 rublů.
Dehydratace
Nejstarším způsobem dehydratace jsou kalová lože [2], k jejichž výhodám patří jednoduchost provedení a snadná obsluha (neexistují žádné kvalifikační požadavky). Nevýhody – velká plocha budov a zvýšení požadované zóny hygienické ochrany (SPZ).
V našem případě s denní produktivitou Qday = 500 m³ bude plocha kalových míst pro konstrukce s aerotanky (podle SNiP [2]):
- pro konstrukce s primárními usazovacími nádržemi – 5570 m²;
- pro stavby bez primárních usazovacích nádrží – 7614 m².
Různými metodami intenzifikace (vylepšení drenážního systému, instalace průhledné střechy od dešťových a ventilačních systémů, dávkování flokulantu atd.) lze produktivitu zdvojnásobit a tím i zmenšit plochu.
Kromě toho je podle SNiP [2] požadována šířka pásma hygienické ochrany při využití odkališť o 200 m větší (400 versus 200 m).
V moderních podmínkách je dehydratace na odkalištích iracionální, a to jak z ekonomického, tak z hlediska životního prostředí. Proto se na různých zařízeních používá mechanické odvodňování. Nejjednodušším zařízením jsou kapsové filtry [3]. V takových filtrech se sraženina, předem smíchaná s flokulantem, nalije do sáčků s filtračním materiálem, kde se dehydratuje na obsah vlhkosti 8-5 %. Poté jsou sáčky odstraněny a nahrazeny novými. Mezi výhody instalace patří nízké náklady, snadná obsluha, snadné nakládání a přeprava dehydrovaného kalu (za účelem úspory peněz se pytle obvykle vyprazdňují a znovu používají, cena 30litrového pytle je 350 rublů).
Další široce používaná zařízení:
1. Centrifugy – drahá a vrtošivá vysoce výkonná zařízení, jejichž použití je opodstatněné pouze na velkých stanicích.
2. Pásové filtrační lisy – objemná a složitá zařízení.
3. Šroubové dehydrátory – moderní, spolehlivá a ekonomická zařízení pro odvodňování kalů – poté, co se objevilo mnoho domácích výrobců, se jejich cena stala docela přijatelnou.
Je třeba také poznamenat, že všechna dehydratační zařízení vyžadují stanici pro přípravu a dávkování flokulantu (polyelektrolytu).
Dezinfekce sedimentů
Studie ukázaly, že i vyhnilý splaškový kal za mezofilních podmínek obsahuje velké množství helmintů a patogenů. Jakmile jsou v příznivých podmínkách, vajíčka helmintů se stanou schopnými infikovat lidi a zvířata. Proto je v případě dalšího použití jako organická hnojiva pro zemědělství nutné sediment dezinfikovat. Pro tyto účely našly široké praktické uplatnění biotermické, tepelné a chemické metody.
Biotermální proces rozkladu organické hmoty v sedimentech, prováděný vlivem aerobních mikroorganismů za účelem stabilizace, dezinfekce a přípravy sedimentů k likvidaci jako hnojivo, se nazývá kompostování. Kompostování může výrazně snížit náklady na palivo nebo energii a zlepšit hygienické a hygienické ukazatele v důsledku úhynu patogenních mikroorganismů, vajíček helmintů a larev much. K přípravě kompostu je žádoucí použít surový, nefermentovaný zbytek, protože během života aerobních organismů dochází ke spotřebě a spotřebě a zahřívání organických látek.
Kompostovací proces probíhá běžným (extenzivním) způsobem na kompostištích nebo rýhách v trvání několika měsíců, nebo podle zrychlené technologie ve speciálních zařízeních (kompostérech) po dobu pěti až sedmi dnů. Kompostováním se získává kompost ve formě sypkého materiálu s vlhkostí 40–5 %.
Hotový kompost je bez zápachu, nehnije a je dobrým hnojivem. Zároveň je vyřešen problém písku – lze jej také nasypat do kompostéru a organicky vstoupí do složení výsledného kompostu, přičemž jej není třeba omývat od organických látek ve složitých a drahých zařízeních. Je třeba poznamenat, že pro kompostování je důležité zachovat optimální poměr C:N a počáteční vlhkost, které se u čistírenských kalů dosahuje zavedením uhlíkatých přísad – piliny, suché listí, suchá tráva, papír, větve, sláma , rašelina atd. v závislosti na místních podmínkách. V podmínkách Soči může jako výborná přísada posloužit stelivo z drůbežárny Adler, které se tvoří v množství 250 tun za měsíc a je zátěží pro továrnu, nebo organické složky tuhého komunálního odpadu (TKO).
Optimální kapacita pro konstrukce je tedy 500 m³ / den. je uvedeno následující schéma zpracování kalu:
- zhutňování kalu v zahušťovači kalu;
- další dehydratace na šnekovém dehydrátoru;
- zrychlené kompostování společně buď s podestýlkou v dávkovém nebo kontinuálním kompostéru (například s rotačním bubnem), nebo s organickými složkami tuhého odpadu [7].
S kapacitou ČOV přes 50 tisíc m³/den. pro zpracování čistírenských kalů, odpadů z komplexů hospodářských zvířat a organických složek TKO je vhodné používat suchou fermentaci směsi dehydratovaného kalu [6] a lidských a živočišných odpadů pro zpracování na bioplyn a hnojivo a pro biologické čištění odpadních vod volně plovoucího aktivovaného kalu, jehož přebytek lze po zahuštění a odvodnění kalu s jeho přívodem do speciálních podavačů využít jako potravu pro ryby, ale i ptactvo a jiná domácí zvířata [6].
Suchá fermentace: od bioodpadu po bioplyn
Technologie suché fermentace umožňuje získat energii ze zemědělských a krajinářských odpadů. Je šetrný k životnímu prostředí, stabilní a CO 2 – neutrální produkce. Bioplyn nevyužívá potraviny a krmiva, pouze odpad.
Využívání obnovitelných zdrojů energie má bezesporu pozitivní vliv nejen na životní prostředí, ale také na zachování fosilních přírodních zdrojů. Důležité také je, že biologický odpad je pro každou zemi „národní surovinou“, to znamená, že není potřeba jej nakupovat v zahraničí, takže jeho cena nezávisí na politické situaci. Při dobrém umístění bioplynové stanice se také náklady na dopravu surovin mohou stát nevýznamnými. Bioplyn se snadno skladuje a přepravuje, takže není potřeba umisťovat bioplynovou stanici v těsné blízkosti spotřebitele. Jen v Německu dnes uspokojuje spotřebu elektřiny bioplynem více než 3,5 milionu domácností. Ve venkovských oblastech přispívá výstavba bioplynových stanic k vytváření nových pracovních míst.
Fermentací biomasy vzniká bioplyn s vysokým obsahem metanu a nízkým obsahem sirovodíku.
Ve srovnání s mokrou fermentací jsou zapotřebí výrazně nižší investiční náklady a vstupní suroviny. K výrobě bioplynu lze použít jakoukoli organickou hmotu, kterou lze fermentovat, jako je biologický odpad, řízky, hnůj (obsah pevných látek až 6 %). Navíc odpadá nutnost třídění nebo dodatečné předběžné přípravy materiálu.
Technicky vyspělé systémy
Uvažované technologie umožňují zpracovat odpad na skutečně hodnotný materiál. Vzniklou elektřinu lze prodat do sítě a teplo vzniklé při výrobě elektřiny využít pro vlastní potřebu a tím ušetřit. Zbytky surovin po fermentaci jsou vynikajícím přírodním, vysoce kvalitním hnojivem.
Suchá fermentace otevírá nové možnosti pro krajinářské firmy, potravinářský průmysl a další podniky, kde je velké množství biologického odpadu. Není třeba platit za odvoz a likvidaci odpadků, lze je recyklovat a získat tak cenné energetické zdroje. Při správném výběru zařízení je doba návratnosti instalace relativně krátká a příspěvek k ochraně životního prostředí je nepopiratelný. Prodej hnojiv získaných během fermentačního procesu může přinést značné příjmy. Při fermentaci surovin v suchých fermentorech se dosahuje konstantně vysoké výtěžnosti plynu. Díky moderní technologii se výrazně zkrátily prostoje, které vedou k poklesu příjmů. Ve srovnání s mokrou fermentací je proces rychlejší, vyžaduje méně personálu, méně prostoru, méně vody a energie.
