125457 (Реконструкция участка обработки осадков очистной станции канализации г. Челябинска), страница 10

%

Распад беззольного вещества по формуле 23, где n – коэффициент, зависящий от влажности осадка и режима сбраживания (0,31 по табл. 61 [11]):

%

Выход газа из метантенков

Принимаем равным 1 г на 1 г распавшегося беззольного вещества осадка. Плотность газа ρ = 1 кг/м³.

По формуле (25) удельный выход газа составит:

м³/кг

Суммарный выход газа определяется по формуле (26):

м³/сут

Съем газа с одного метантенка в сутки:

м³/сут.

Для хранения газа предусмотрены газгольдеры, вместимость которых принимается равной 2 – 4хчасовому выходу газа. Принимаем 2,5-часовой выход газа:

м³

Принимаем 2 гахгольдера по типовому проекту 707-2-6 емкостью 3000 м³ и диаметром 21050 мм

Определение размеров горловины

Площадь живого сечения горловины по формуле (29):

м².

Диаметр горловины п формуле (30):

м

Теплотехнический расчет

а) Расход тепла на обогрев свежего осадка:

, ккал/сут (50)

где К – коэффициент, учитывающий потери тепла через стенки, днище и перекрытие метантенков, при емкости V_мт более 1100 м³ К = 0,10;

С_т – теплоемкость осадка, 4,19 кДж/(кг  К);

t_сб – температура в метантенке, равная 33ºС;

t_вх – температура поступающего осадка, 13 ºС

ккал/сут

б) по формуле (32) компенсация теплопотерь всего объема (за вычетом добавки свежего осадка), принимается охлаждение за сутки на 1 ºС:

ккал/сут

в) Общее потребное количество тепла:

ккал/сут

г) Требуемая расчетная теплопроизводительность с учетом КПД котельной установки по формуле 34:

ккал/сут

д) Расчетное потребное количество пара при теплоотдаче 1 кг пара 550 ккал:

т/сут

е) Количество тепла, выделяемого при сжигании газа при теплопроводной способности газа 5000 ккал/м³:

ккал/сут

< G_расч, 19,6 · 10⁷ < 62,55 · 10⁷ кал/сут

Количество тепла, получаемого при сжигании газа, образующегося в метантенках, недостаточно для поддержания термофильного процесса в них.

Масса беззольного вещества рассчитывается по формуле 37:

т/сут

Масса сухого вещества в сброженной смеси определяется по формуле 38

т/сут

Влажность сброженной смеси по формуле (39):

%

Зольность сброженной смеси по формуле (40) будет равна:

%

Объем осадка, выходящего из метантенка, равен объему, подающегося на метантенк. При удалении осадка в нем еще содержится значительное количество биогаза. Перед обезвоживанием биогаз следует удалить. Для этого предусматривается два бассейна-дегазатора.

Инженерные сооружения дегазации представляют собой железобетонные бассейны такой же формы и таких же размеров, как и гравитационные сгустители первичного осадка. Диаметр бассейнов 22 м, высота дегазатора 3,5 м, а полезный объем каждого из бассейнов составляет 1538 м³.

Бассейны дегазации одновременно являются и бассейнами буферного хранения осадка в случае выхода из строя оборудования для обезвоживания или перебоя на очистной станции [18].

4.2.4 Механическое обезвоживание осадков

Осадки городских сточных вод, подлежащие механическому обезвоживанию, должны подвергаться предварительной обработке — уплотнению, промывке (для сброженного осадка).

Перед обезвоживанием сброженного осадка на вакуум-фильтрах или фильтр-прессах следует предусматривать его промывку очищенной сточной водой.

4.2.4.1 Расчет сооружений промывки осадков после сбраживания

Количество промывной воды следует принимать, м³/м³: для сброженной в мезофильных условиях смеси сырого осадка и избыточного активного ила - n=2 – 3, при термофильном режиме n = 3 – 4. Продолжительность промывки T_пр= 15-20 мин.

Суточный объём смеси осадка и промывной воды определяем по формуле (51) [6]:

. (51)

м³.

Объём промывных резервуаров по формуле (52):

, (52)

м³.

Принимаем 2 резервуара с рабочим объемом каждого 150 м³.

Перемешивание смеси осадка и промывной воды производится сжатым воздухом из расчета 0,5 м³ на 1 м³ смеси.

Расход воздуха для перемешивания:

м³/ч.

Промывные резервуары размещаются, как правило, в специальном помещении — камере промывки. Здесь же могут быть резервуар для иловой воды и насосы для ее перекачки.

Уплотнение смеси промытого осадка и воды осуществляется в радиальных или вертикальных отстойниках-уплотнителях, рассчитанных на 12—18-часовое пребывание в них смеси. Принимаем уплотнители радиального типа с продолжительностью уплотнения 15 ч. Число уплотнителей — не менее 2.

Рабочий объем уплотнителей определяем по формуле (53):

, (53)

м³.

Объем иловой части уплотнителей рассчитывается на хранение осадка влажностью 94—96 % в течение 2 сут:

м³.

Общий объем уплотнителей:

м³.

В качестве уплотнителей промытого осадка принимаем 2 первичных отстойника диаметром 30 м с объёмом каждого 3500 м³.

Расход промытого и уплотнённого осадка влажностью 94% :

м³/сут.

Расход сливной воды, отводимой из уплотнителей осадка, определим по формуле (54):

, (54)

м³/сут.

4.2.4.2 Расчет реагентного хозяйства

В качестве реагентов при коагулировании осадков городских сточных вод следуеи принять хлорное железо или сернокислое окисное железо и известь в виде 10%-ных растворов.

Количество реагентов следует определять в расчете по FeCl₃ и СаО.

Доза FeCl₃ от веса сухого вещества – 4%;

Доза СаО от веса сухого вещества – 11% (п.6.373 [11]).

Суточный расход FeCl₃ по активному продукту:

т/сут

30%-ый раствор FeCl₃ хранится в наружных резервуарах, в которых имеется запас на 20 суток, он равен:

м³

На 1 сутки 10%-ого раствора FeCl₃ требуется:

м³

Суточный расход извести по активной части:

т/сут

На 1 сутки 10%-ого раствора извести требуется:

м³

Принимаем 4 расходных бака объемом 40 м³, общий объем баков составляет

160 м³ [19].

4.2.4.3 Расчет камерного фильт-пресса

Рабочая площадь вакуум-фильтра определяется по формуле (55):

, (55)

где - расход смеси, поступающей на обезвоживание, м³/сут;

- влажность обезвоженного осадка,%;

q — пропускная способность фильтр - пресса, кг/(м²ч);

Т- продолжительность работы фильтр — пресса за сутки, ч.

м².

Принимаем 4 рабочих и 2 резервных камерных фильтр-пресса марки

ФПА В300 с площадью поверхности 300 м².

Расход кека влажностью 60% составляет:

м³/сут.

Расход образующегося фильтрата:

м³/сут.

4.2.4 Обеззараживание осадков сточных вод

После механического обезвоживания ил представляет собой грязеобразный (пастообразный) материал, в котором, несмотря на предварительное сбраживание в мезофильных условиях, остается значительное количество патогенных микроорганизмов и гельминтов. Попадая в благоприятные условия, яйца гельминтов проходят инвазионную стадию развития и становятся способными заражать людей и животных.

Для химического обеззараживания осадков применяем известь.

В процессе гашения 1 грамм-моля окиси кальция, содержащейся в извести, выделяется 65 кДж тепла.

Необходимое количество тепла, кДж, для нагревания осадка негашеной известью можно определить из выражения (56):

, кДж (56)

где М_ос и М_и – масса осадка и извести соответственно, кг;

С_и – удельная теплоемкость извести, равная 0,92 кДж/(кг-град);

ΔТ – разность температур исходной и необходимой для обеззараживания осадка, ºС

Удельная теплоемкость осадка С_ос определяется по формуле (57):

, (57)

где 1,8 – теплоемкость сухого осадка влажностью 5 – 10%, кДж/(кг · град);

Р_ос – влажность осадка, доли единицы.

кДж/(кг · град)

Массу негашеной извести, необходимую для нагрева осадка на ΔТ, ºС, определяют по формуле (58):

, кг (58)

где а – активность извести, доли единицы

кг/сут

Тогда по формуле 56 вычислим:

кДж/сут

Для обеззараживания можно использовать не только чистый СаО, но также и другой побочный промышленный продукт с большим содержанием СаО. Естественно, в этом случае в зависимости от содержания СаО в используемом материале потребуется больше его количество.

Прогретый осадок, смешанный с известью, поступает на площадки, откуда по истечении определенного времени осадок вывозится на территорию отвала с помощью специальных машин для складирования [4].

5. Технико-экономическая часть

Выбор схемы обработки осадка и типа конструкций целесообразно производить на основе технико-экономического расчета с целью наиболее выгодного проектного варианта. Экономический эффект определяют путем сравнения капитальных вложений К (единовременные затраты), к которым относятся затраты на основные фонды (здания, сооружения и оборудование), и годовых эксплуатационных затрат ЭЗ (текущие затраты).

Критерием сравнительной экономической эффективности капиталовложений является минимум приведенных затрат. Наиболее выгодной является схема с меньшей суммой приведенных затрат.

Приведенные затраты определяются по формуле:

, (56)

где ЭЗ – годовые эксплуатационные затраты;

К – капитальные вложения;

Е – нормативный коэффициент капиталовложений, равный 0,16;

n – срок службы оборудования, 20 лет;

t – период приведения, равный разности между годом, в котором осуществляются затраты, и годом, к которому они приводятся.