Կեղտաջրերի նստվածքի վերամշակման տեխնոլոգիաներ

23/07/2025

Կեղտաջրերի մաքրումից առաջացած թափոնների տեսակները, և նրանց  ձևավորման աղբյուրները
Կեղտաջրերի մաքրման ընթացքում առաջացած թափոնների աղբյուրներն են մեխանիկական և կենսաբանական մաքրման կառույցները։
Մեխանիկական մաքրման կառույցների շահագործման ժամանակ վանդակաճաղերի, մաղերի և ցանցերի վրա մնում և հեռացվում են տարբեր բաղադրության թափոններ, ավազաորսիչից հեռացվում են խառնուրդները, որոնք հիմնականում բաղկացած են ավազից, առաջնային տիղմազտիչներում ձևավորվում են նստվածքներ, որոնք բաղկացած են կեղտաջրերից կուտակված օրգանական խառնուրդներից։
Մի շարք դեպքերում որպես թափոնների առանձին տեսակ առանձնացնում են ավազային որսիչից և տիղմազտիչներից լողացող նյութերը, որոնք մեծ մասամբ իրենցից ներկայացնում են ճարպային խառնուրդներ:
Արդյունաբերական կեղտաջրերը մեխանիկական մաքրման կառույցներում մշակելիս կարող են առանձնանալ այլ տեսակի կեղտաջրեր, որոնց բաղադրությունը որոշվում է տեխնոլոգիական գործընթացների տեսակով, որտեղ ձևավորվում են նման կեղտաջրերը:

Վանդակաճաղերի վրա ձևավորված թափոնների վերամշակում
Վանդակաճաղերի թափոնները իրենցից ներկայացնում են մեծ չափի խառնուրդներ, որոնք մնում են կեղտաջրերը վանդակաճաղերի, ցանցերի, մաղերի և այլնի միջով զտելիս:
Վանդակաճաղերի վրա պահվող թափոնների քանակը կախված է՝

• կեղտաջրերի տեսակից,
• վանդակաճաղերի բացվածքների լայնությունից,
• կոյուղու պոմպակայաններում վանդակաճաղերի առկայությունից, որոնցից կեղտաջրերը մղվում են մաքրման կայաններ:

Կենցաղային կեղտաջրերի դեպքում՝ կուտակված թափոնների քանակը 1 անձի համար 16 -20մմ լայնությամբ բացվածքի վանդակաճաղերի համար 8 լ/տարի, 1 մմ լայնությամբ բացվածքի վանդակաճաղերի դեպքում - 34 լ/տարի:
Կազմով, վանդակաճաղերից ստացված թափոնները մոտ են քաղաքային կոշտ թափոններին և պարունակում են մանրաթելային միացություններ, թղթի կտորներ, պլաստմասսա, սննդի թափոններ և այլն։
Թափոնների դասակարգիչի համաձայն՝ վանդակաճաղերի վրա մնացած թափոնները պատկանում են վտանգավորության 3-րդ դասին։
Նման թափոնների վերամշակումը կայանում է նրանում, որ դրանք հեռացվում են վանդակաճաղերից, ժամանակավոր պահեստավորում են մաքրման կառույցների տարածքում,որին հաջորդում է  հեռացում թաղման նպատակով:
Թափոնների ծավալը և խոնավությունը նվազեցնելու համար մինչև կոնտեյների մեջ բեռնաթափելը սեղմվում են մամլիչների վրա, ինչպես նաև լվացվում են։
Մաքրման կայան մտնող թափոնների վերամշակման մեկ այլ ուղղություն հիմնված է տարբեր տեսակի ջարդիչների և աղացների միջոցով դրանց մանրացման վրա: Ջարդիչներ օգտագործելիս թափոնների մանրացումը կարող է իրականացվել երկու եղանակով.
1) կեղտաջրերի հոսքի մեջ թափոնների մանրացումը մինչև վանդակաճաղերի տեղադրումը,
2) վանդակաճաղերի վրա պահված թափոնները սկզբում տրվում են մանրացնող սարքերին, այնուհետև թափվում են վանդակաճաղերից հետո  կեղտաջրերի հոսքի մեջ կամ տրվում տիղմի վերամշակման կայաններ։
Թափոնների վերամշակման տեխնոլոգիայի ընտրությունը կատարվում է հաշվի առնելով տարբեր գործընթացների կազմակերպման տեխնիկական պահանջների և ծախսերի տեսակները.

• թափոնների մանրացումը բնութագրվում է էներգիայի զգալի սպառմամբ, դրա հետ կապված, վանդակաճաղերի վրա պահվող թափոնների ուղղակի հեռացումը համարվում է ավելի խնայող միջոց,
• ջարդիչների օգտագործումը հնարավորություն է տալիս վերամշակման ուղարկել մանրացված թափոնները առաջնային տիղմազտիչների նստվածքների և ավելցուկային ակտիվ տիղմի հետ միասին, և այդպիսով կիրառել տեխնոլոգիական հնարքներ՝ մեքենայացման և ավտոմատացման բարձր աստիճանով և վերացնել թափոնների տեղաբաշխման և տեղափոխման հետ կապված առանձին ցիկլը։

Ավազաորսիչներում առաջացած թափոնների վերամշակում
Ավազաորսիչներում ավազը իրենից ներկայացնում է նստվածք, որը բաղկացած է հիմնականում հանքային խառնուրդներից՝ օրգանական նյութերի միացություններով: Ավազաորսիչները նախատեսված են 0.25 մմ-ից ավելի մասնիկի չափով ավազը պահելու համար, որն ապահովվում է խառնուրդների նստեցումը  ավազաորսիչներում կեղտաջրերի հոսքի 0.15-0.30 մ/վ արագության դեպքում:
Օդափոխվող ավազաորսիչներում օրգանական նյութերի պարունակությունը նստվածքում ավելի ցածր է, քան այլ տեսակի ավազաորսիչներում՝ կեղտաջրերի պտուտակային հոսքի ընթացքում խառնուրդների լվացման պատճառով, որոնք առաջանում են օդափոխության շնորհիվ։
 Պահված ավազի ջրազրկումն իրականացվում է այն բանից հետո, երբ այն հեռացվում է ավազաորսիչներից ավազային հրապարակներում կամ այլ հատուկ կառույցներում:
Ավազային հրապարակները – ավազաորսիչներից ավազը ջրազրկելու կառույցներ են 1-2 մ բարձրությամբ պարսպող գլաններով հողային քարտերի տեսքով, որոնք հագեցած են կեղտաջրերի համար ջրթողիչներով։
Ջրազրկումից հետո ավազը պարբերաբար հանվում է քարտերից: Հաշվի առնելով, որ ավազաորսիչներից բեռնաթափված ավազը խառնուրդ է, որը ներառում է օրգանական խառնուրդներ, ապա ավազը լվանալու, դասակարգելու և ջրազրկելու հատուկ սարքերը կարող են օգտագործվել այն մաքրելու համար: Մշակումից հետո ավազը կարող է օգտագործվել որպես նյութ տարբեր հողային աշխատանքների համար։
Առաջնային տիղմազտիչների նստվածքների և ավելցուկային ակտիվ տիղմի վերամշակում․եղանակներ և տեխնիկական լուծումներ
Վանդակաճաղերից և ավազաորսիչներից հեռացված թափոնները կազմում են կեղտաջրերի նստվածքի ընդհանուր քանակի ոչ մեծ մասը, որի հիմնական մասը ձևավորվում է առաջնային և երկրորդային տիղմազտիչներում։Հիմնական ուշադրությունը ուղղված է լուծելու տիղմի և ավելցուկային ակտիվ տիղմի (այսուհետ՝ կեղտաջրերի տիղմ) վերամշակման և վերջնական օգտագործման հետ կապված խնդիրները։
Կեղտաջրերի տիղմի մաքրման և վերջնական օգտագործման ռազմավարությունը հատուկ վերամշակման կայաններում ձևավորվում են կախված՝

• Վերամշակման կայանների հզորությունից և դրանց գտնվելու վայրից,
• տրանսպորտային ենթակառուցվածքների առկայությունից.
• Կիրառվող մաքրման տեխնոլոգիաներից և կեղտաջրերի բաղադրությունից
• տիղմի վերջնական օգտագործման իրավական և կարգավորող սահմանափակումներից,
• ռեակտիվների առկայությունից (կոագուլանտներ, ֆլոկուլանտներ);
•  տիղմի տեղափոխման հնարավորությունից այլ ձեռնարկություններ և այլն։

Կեղտաջրերի մաքրման կայանների համար տիղմի կառավարման նման ռազմավարություն իրականացնելու համար օգտագործվում են դրա մշակման որոշակի մեթոդներ՝ խտացում, կայունացում, ախտահանում, օդափոխում, ջրազրկում, չորացում, տիղմի օրգանական նյութերի ջերմային տարրալուծում, այրում և այլն: Նշված վերամշակման մեթոդներ օգտագործվում են տարբեր համակցություններով՝ հաշվի առնելով մշակման նպատակը և մշակվելիք տիղմի ծավալը

Կեղտաջրերի նստվածքների խտացում
Նստվածքի խտացումը նախատեսված է դրա խոնավության պարունակությունը նախապես նվազեցնելու համար կայունացումից կամ ջրազրկումից առաջ: Կեղտաջրերի առաջնային տիղազտիչների տիղմի խոնավությունը միջինում կազմում է 96,5-98,0%, ավելցուկային ակտիվ տիղմի խոնավությունը՝ 99,2-99,6%։ Եթե ​​վերամշակման է տրվում առաջնային տիղմազտիչների տիղմի և ավելցուկային ակտիվ տիղմի խառնուրդը , ապա այս խառնուրդի խոնավությունը բնութագրվում է միջին արժեքներով 96,5-99,6% միջակայքում:
Նստվածքի խոնավության նվազեցումը խտացման ժամանակ ապահովում է դրա ծավալի նվազումը, որը իր հերթին այն հնարավորություն է տալիս կրճատել տեխնոլոգիական տարողությունների ծավալը վերամշակման հետագա փուլերում՝ համեմատած այն կառույցների հետ, որտեղ նախնական խտացում չի իրականացվում:
Նստվածքի խոնավությունը իջեցնելու համար օգտագործում են գրավիտացիոն և դինամիկ (մեխանիկական) տիղմախտացուցիչներ։

Գրավիտացիոն խտացում
Գրավիտացիոն նստվածքի խտացուցիչների վրա ավելորդ տիղմի և տիղմի խոնավության նվազեցումը իրականացվում է նստեցման գործընթացի օգտագործմամբ համեմատաբար քիչ էներգիայի սպառումով: Տիղմի խտացուցիչների դիզայնը նման է ուղղահայաց և ճառագայթային տիղմազտիչներին, որոնք իրենցիցն ներկայացնում են 8-20 մ տրամագծով կլոր տարողություններ:
 Ճառագայթային նստվածքի խտացուցիչները կարող են համալրվել հատուկ գավազանով խառնիչներ, որոնք վանդակավոր կառուցվածքներ են, որոնք խառնում են տիղմը տիղմի քերիչի պտտման ժամանակ (տես նկ. 5): Այս խառնուրդի առավելությունները հետևյալն են.

• տեղի է ունենում նստվածքի մասնիկների կոշտացում, որն ինտենսիվացնում է դրանց նստվածքի գործընթացը.
• Նստվածքում առաջանում են ուղղահայաց խողովակներ, որոնց միջով արտանետվում է տիղմը ջուրը բարձրանում է դեպի վերին շերտերը տիղմի խտացուցիչի մեջ, որն արագացնում է տիղմի տարանջատումը նստվածքային ջուր.

Ինքնահոս խտացման տևողությունը ուղղահայաց տիղմի խտացման դեպքում 10-16 ժամ է, իսկ շառավղայինում՝ 5-15 ժամ: Միևնույն ժամանակ, տիղմի խոնավությունը ուղղահայաց տիղմի խտացուցիչում հասնում է 98%-ի, շառավղայինում՝ 97,0-97,3%-ի։
Ավելցուկային ակտիվ տիղմի խտացման գործընթացը կամ խառնուրդները նստվածքի հետ կարող են օգտագործվել ֆլոկուլյանտներ։ Նրանց օգտագործումը թույլ է տալիս հասնել մշակված տիղմի խոնավության ավելի մեծ նվազմանը 97-ից մինչև 92%:

Դինամիկ խտացում
Դինամիկ տիղմախտացուցիչներ օգտագործելիս, ավելորդ տիղմի և նստվածքի վերամշակման համար իրականացվում է ֆլոտացիայի, քամելու, ցենտրիֆուգացման գործընթացների օգտագործմամբ։ Դինամիկ տիղմի խտացուցիչներով մշակումը սովորաբար օգտագործվում է ոչ միայն ավելորդ տիղմը խտացնելու, այլև թանձրացնելու համար նստվածքը առաջնային տիղմազտիչներից կամ նստվածքի խառնուրդը ավելորդ տիղմով:
Ակտիվ տիղմի ֆլոտացիոն թանձրացման դեպքում, որպես կանոն, օգտագործվում է  ճնշման ֆլոտացիա մեթոդը՝ ակտիվացված տիղմի ուղղակի օդային հագեցվածությամբ կամ վերաշրջանառվող պարզեցված ջրի հագեցվածությամբ երկրորդական տիղմազտիչից հետո։ Ի տարբերություն գրավիտացիոն խտացման, վերամշակման տևողությունը կրճատվում է մինչև 3-4 ժամ՝ խտացված ակտիվ նստվածքի խոնավության պարունակությունը ստանալու դեպքում։
Վերջերս տիղմի խտացումը նույնպես լայնորեն կիրառվում է՝ օգտագործելով տարբեր մեխանիկական սարքավորումներ՝ թմբուկային, սկավառակային, պտուտակային, ժապավենային սեղմիչներ, ցենտրիֆուգներ:
Մեխանիկական խտացումը պահանջում է ֆլոկուլանտների օգտագործում, իսկ մեխանիկական նստվածքի խտացուցիչների շահագործումը կապված է էներգիայի բարձր ծախսերի հետ, հատկապես ցենտրիֆուգներ օգտագործելիս: Այնուամենայնիվ, այս վերամշակումը նվազեցնում է խտացման գործընթացի տևողությունը և թույլ է տալիս հասնել խտացված նստվածքի 97-ից մինչև 93% խոնավության: Շատ դեպքերում մեխանիկական խտացումը օգտագործվում է խոշոր նստվածքի անաէրոբ խմորմամբ  մաքրման կայաններում: Սա հնարավորություն է տալիս բեռնել տիղմը չոր նյութի ավելի բարձր պարունակությամբ, ինչը նվազեցնում է էներգիայի սպառումը տիղմը տաքացնելու համար,երբ վերջինս տրվում է տարա:

Կեղտաջրերի նստվածքի կայունացում 
Կեղտաջրերի նստվածքի կայունացումը կատարվում է օրգանական խառնուրդների տարրալուծմամբ ավելի պարզ միացությունների կամ ավելի երկարատև քայքայման ժամանակաշրջան  ունեցող արտադրանքի ստացումով։
Նստվածքի կայունացումը կարող է իրականացվել կենսաբանական, ֆիզիկական և քիմիական մեթոդների օգտագործումով, ինչպես նաև դրանց համակցումով։
Կայունացման մեթոդի ընտրությունը որոշվում է մի շարք պայմաններով, կախված է նստվածքի տեսակից, դրանց քանակից, դրանց հետագա օգտագործման հնարավորությունների և տեղաբաշխման պայմաններից։
Այժմ ավելի լայնորեն կիրառվում են կայունացman կենսաբանական մեթոդները աերոբ և անաէրոբ պայմաններում:
Աերոբ կայունացումը ավելի հեշտ է կազմակերպել այլընտրանքային մեթոդների հետ համեմատած, սակայն բնութագրվում է էներգիայի զգալի սպառմամբ և կենսագազի արտադրության բացակայությամբ: Նստվածքի կայունացում անաէրոբ պայմաններում  ավելի բարդ գործընթաց է, պահանջում է մի շարք հատուկ սարքերի և սարքավորումների օգտագործում։

Կայունացման գործընթաց աերոբ պայմաններում
Կենսաբանական գործընթացներ օգտագործելիս նստվածքը կայունացնելու համար աերոբ պայմաններում, օգտագործվում են հատուկ սարքավորումներ՝ աերոբ կայունացուցիչներ։ Սրանք բաց տարողություններ են՝ հագեցած օդափոխման համակարգերով։ Աերոբ կայունացուցիչներում չխտացված կամ խտացված ոչ ավելի, քան 5 ժամ ակտիվ տիղմը կամ նրա խառնուրդը խոնավ նստվածքի հետ ինտենսիվ օդափոխության պայմաններում պահվում է 2-12 օր։
Աերոբ կայունացում կարող է տեղի ունենալ  նաև մեծացնելով ակտիվ տիղմով կեղտաջրերի աերոբ կենսաբանական մաքրման տևողությունը, որի տարիքը հասնում է 25 օր և ավելի: Այս դեպքում առանձին նստվածքների կայունացման սարքեր չեն տեղադրվում:
Անաէրոբ պայմաններում կայունացման գործընթացը. կառուցվածքներ, եղանակներ, առանձնահատկություններ
Նստվածքի անաէրոբ մաքրման սկզբունքը ներառում է մեթանային խմորման գործընթացների կիրառում, որն իրականացվում է հատուկ սարքավորումներում՝ մեթան տարողություններում։ՎԵրամշակման ընթացքում արտազատվող մեթանի բարձր պարունակությամբ գազը այրվում է  ջերմություն արտադրելու համար կամ օգտագործվում է որպես վառելիք ներքին այրման շարժիչներում՝ էլեկտրական գեներատորները վարելու համար: Կեղտաջրերի տիղմի մաքրումից էլեկտրաէներգիա ստանալը վաղուց սովորական պրակտիկա է եղել մի շարք երկրներում, և մեթանի հավաքարանները կոյուղու մաքրման կայանների անբաժանելի տարրն են:

Ի՞նչ են իրենցից ներկայացնում մեթանային տարողությունները
Մեթանի հավաքարանները  վերգետնյա, ոչ հաճախ՝ ստորգետնյա, երկաթբետոնե կամ պողպատե հավաքարաններ են՝ ջերմամեկուսացումով՝ դրանցում մշտական ​​ջերմաստիճանը պահպանելու համար: Մեթանի հավաքարանի ներսում տեղադրում են խառնուրդը խառնելու և տաքացնելու սարքեր:
Խմորված տիղմը հեռացվում է մեթանի հավաքարանից՝ պոմպով մղվելով կամ ինքնահոսի միջոցով հեռադիտակային խողովակների միջով: Տիղմի խառնվելու արդյունավետության և գազի տարանջատման վրա մեծ ազդեցություն ունի ռեակտորների ձևը։ Ամենից շատ տարածում ունեն գլանաձև մեթանի հավաքարանները՝ հարթ կամ կոնաձև հատակով,ինչպես նաև  ձվաձև կառուցվածքով սարքավորումները։

Խմորման ի՞նչ եղանակ ընտրել անաէրոբ պայմաններում 
Անաէրոբ խմորման գործընթացը կարող է իրականացվել մի քանի եղանակով.

• մեզոֆիլային ռեժիմում 35-40 °C ջերմաստիճանում;
• թերմոֆիլ ռեժիմում 53-57 °C ջերմաստիճանում;
• պսիխրոֆիլ, «սառը» խմորման ռեժիմում՝ մոտ 20 °C ջերմաստիճանով։

Մեթանի հավաքարանները՝ պսիխրոֆիլ, «սառը», խմորման ռեժիմով օգտագործվում են գյուղատնտեսական թափոնների վերամշակման համար։ Կեղտաջրերի նստվածքի մաքրման համար «սառը» խմորում չի օգտագործվում, քանի որ ցածր արագությունների պատճառով գործընթացը պահանջում է մեծ ծավալի սարքավորումներ։
Թերմոֆիլ խմորման եղանակը բնութագրվում է օրգանական նյութերի քայքայման բարձր ինտենսիվությամբ և ջրազրկման ավելի խորը աստիճանով, բացի այդ, ձեռք է բերվել սանիտարական անվտանգության ավելի բարձր աստիճանի վերամշակված նստվածք, բայց ավելի քիչ է օգտագործվում, քան մեզոֆիլային ռեժիմը, զգալի էներգիայի սպառման, գործընթացի ցածր կայունության և խմորումից հետո տիղմի վերամշակման խնդիրների պատճառով։ Արդյունքում, մեթանի հավաքարանը մեզոֆիլ մշակման ռեժիմով այսօր ստանդարտ տարբերակ է անաէրոբ կայունացմամբ տիղմի մաքրման համակարգերի նախագծում:

Ո՞ր գործոններն են ազդում անաէրոբ խմորման գործընթացի վրա
Գործընթացի վրա ազդում են վերամշակվող նստվածքի հատկությունները: Առաջնային տիղմազտիչների տիղմն ավելի հեշտ է խմորվում և կենսագազը ավելի բարձր ելք ունի, քան մանրէաբանական կենսազանգվածից բաղկացած ավելցուկային տիղմը: Այդ իսկ պատճառով անաէրոբ տիղմի կայունացման համար նախընտրելի են կեղտաջրերի առաջնային նստեցմամբ մաքրման սխեմաները՝ համեմատած մաքրման սխեմաների հետ, որտեղ բացառված են առաջնային նստեցման տիղմազտիչները:

Որո՞նք են հաջորդաբար միացված մեթանի հավաքարանների օգտագործման առավելությունները
Խմորումը կարող է իրականացվել մեկ կամ մի քանի  ռեակտորներում՝ մեթանի հավաքարաններում, որոնք կարող են միացված լինել զուգահեռ կամ հաջորդաբար։ Վերջին  երկաստիճան փուլով մշակման դեպքում տեղի է ունենում փուլերի բաժանում հիդրոլիզի (թթվային խմորում) և մեթանոգենեզի։ Այս փուլերը պահանջում են տարբեր պայմաններ, և նրանցում օգտագործվում են տարբեր տեսակի բակտերիաներ:
Կան երկաստիճան փուլային սխեմայի իրականացման օրինակներ, օգտագործելով թերմոֆիլ ռեժիմ առաջին փուլի համար և մեզոֆիլ՝ երկրորդի համար, որը թույլ է տալիս զգալիորեն նվազեցնել ռեակտորների ծավալը՝ համեմատած ավանդական սարքավորումների հետ և կատարել ավելի արդյունավետ նստվածքի հիգիենիզացիա՝ (այսինքն՝ ակտիվության մասնակի կամ ամբողջական կորուստ) ախտածին միկրոօրգանիզմների ավելի բարձր ջերմաստիճաններում ինակտիվացման շնորհիվ:
Միաժամանակ, եթե ավանդական սարքավորումներում նստվածքի խմորման միջին տևողությունը 20-25 օր է, ապա երկաստիճան խմորման թերմոֆիլային առաջին փուլով կիրառումը հնարավորություն է տալիս խմորման տևողությունը նվազեցնել մինչև 14-15 օր:

Ինչի՞ համար կարող է օգտագործվել արտադրված կենսագազը
Երկար ժամանակ մաքրման կայաններում ստացված կենսագազը այրվել է ջերմային էներգիայի արտադրության համար, որն օգտագործվում է մեթանի հավաքարանների ջերմաստիճանը պահպանելու և այլ կարիքների համար (օրինակ՝ կեղտաջրերի մաքրման կայաններում տեղակայված շենքերի ջեռուցման համար) կառույցներ): Ներկայումս տիղմի խմորման կայանների կառուցման գործում կենսագազը կօգտագործվի էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։ Կեղտաջրերի մաքրման կայաններից ստացված կենսագազից էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար, որպես կանոն, օգտագործվում են գազատուրբինների վրա հիմնված համակցման կայաններ և փոխադարձ ներքին այրման շարժիչներ։ Համակցված արտադրությունը, ինչպես գիտեք, էլեկտրական և ջերմային էներգիայի համատեղ արտադրության գործընթաց է՝ որում ջերմային էներգիան ստացվում է որպես ստացված կողմնակի արտադրանք շարժիչի հովացման համակարգից և դուրս արտանետվող ծխագազերից ստացված ջերմությունից։ Միևնույն ժամանակ, համակցված արտադրության/տեղակայանքների էլեկտրաէներգիայի արդյունավետությունը կազմում է 30-40%: Այսպիսով, կենսագազի էներգիայի մեծ մասը, նույնիսկ էլեկտրաէներգիա արտադրելիս, վերածվում է ջերմության։