Расчет методов обработки осадков

5. Расчет методов обработки осадков

Количество осадков, образующихся на станциях биологи­ческой очистки, составляет 0,5-1,0%  объема сточных вод, а при очистке производственных вод до 10% объема сточных вод.

Полная биологическая очистка заканчивается обычно за 6-18 часов, а обработка осадка в метантенках длится 10-15 суток с подсушкой его на иловых площадках до нескольких месяцев. Поэтому проблема сокращения объема осадков, продолжительности их обработки и ликвидации является весьма актуальной, заслуживающей детального изучения.

Исходные данные для расчета приведены в таблице 5. Для определения состава сооружений и выбора техноло­гической схемы следует руководствоваться данными таблицы 4.                                    

 Таблица 4

Таблица 5

5.1. Уплотнение осадков

При любом методе обработки осадков первой ступенью является уплотнение. Конечный продукт уплотнения — такой осадок, который еще сохраняет все физические свойства жидкости. При этом осадки следует рассматривать как дис­персные системы, в которых дисперсной фазой являются твердые частицы, а дисперсной средой — жидкость. В результате такого уплотнения удаляется большая часть свобод­ной воды, т.е. воды, энергия связи которой со структурой твердой фазы осадка минимальна.

Уплотнение является важной частью общей проблемы обезвоживания осадка. При этом значительно уменьшается его объем, а вследствие этого и строительный объем сооружений. Кроме того, снижение объема осадка приводит к уменьшению затрат на его транспортировку и накопление.

Если осадки первичных отстойников сравнительно легко уплотняются при отстаивании до влажности 93-95%, то осадки вторичных отстойников, биологические шламы, особенно активный ил, после аэротенков, работающих на полную биологическую очистку сточной жидкости, уплотняются значительно хуже. Это объясняется специфич­ностью физико-химических свойств активного ила: высоким содержанием связанной воды, незначительным объемным весом.

В настоящее время в практике обработки осадков встречаются различные способы уплотнения осадков.

Способ гравитационного уплотнения получил широкое применение ввиду простоты конструкции и эксплуатации установок. Конструктивно илоуплотнители выполняют в виде радиальных, вертикальных отстойников (рис.9 и 10). Однако даже 5-15-часовое пребывание избыточного активного ила из аэротенков в гравитационных уплотнителях не позволяет получить ил с содержанием сухих веществ более 3%. Кроме того, при залеживании ил загнивает, выделяя при этом газы.

Рис.9. Радиальный илоуплотнитель со стержневой мешалкой:

1 - подводящий трубопровод; 2 - илоскреб с вертикальной решеткой

Флотационное уплотнение осадков, рассматривается как процесс подъема на поверхность частиц осадка за счет прилипания их к пузырькам воздуха или газа.

Насыщение осадка пузырьками воздуха можно производить различными способами — напорным, вакуумным, электрофло­тацией, химическим и другими путями,

В конструктивном оформлении наибольшее распростра­нение получили установки напорной флотации (рис. 11).

Рис. 10. Вертикальный илоуплотнитель:

1 - отражательный щит; 2 - центральная труба; 3 - илопровод; 4 - жиропровод; 5 - водосборный лоток; 6 - подающий лоток; 7 - отводящий лоток

    

Рис. 11. Флотационный илоуплотнитель производительностью 100 м³/ч

(по суммарному расходу ила и рабочей жидкости):

I- зона флотации; II- зона уплотняющего шлама; III - зона уплотнен­ного шлама; IV - зона подиловой воды; 1 - подача ила на уплотнение; 2 - подача рабочей жидкости; 3 - иловые распределительные трубы (радиальные); 4 - распределительные трубы рабочей жидкости (ра­диальные); 5 - центральная распределительная колонна; 6 - выпускная камера; 7 - регулятор уровня на выпуске подиловой и рабочей жидкости; 8 - скребок-спираль Архимеда; 9 - шламоотводящий коль­цевой желоб; 10 - скребок внутри желоба; 11 - сбросной трубопровод

В большинстве известных технологических схем работа флотационных илоуплотнителей осуществляется с циркуля­цией жидкости. Рециркуляционную жидкость насыщают воздухом под давлением 3-5 атм. и подают в уплотнитель. Для эффективной работы флотатора необходимо поддерживать определенное отношение расхода жидкости, насыщенной воздухом, к расходу уплотняемого ила. Схема установки пред ставлена на рис. 12.

Рис. 12. График зависимости растворимости воздуха,  кислорода и азота в воде от температуры:

1 - воздух; 2 - азот; 3 - кислород

5.2. Расчет илоуплотнителя для уплотнения избыточного

активного ила перед подачей его в метантенк

  

5.2.1.Определение расхода избыточного активного ила, поступающего на уплотнение, м³ /ч:

,

где:   Э - эффект задержания взвешенных веществ в первичном отстойнике, принимают по табл. 1;

     С_в.в. -  концентрация взвешенных веществ в сточной воде, посту­пающей на                станцию очистки, г/м³;

         р - плотность избыточного ила, т/ м³, принимают р  1 т/ м³;

       P₁ - влажность активного ила выпадающего в осадок во вторичных отстойниках, %, Р₁  99,2 - 99,5;

       L_а - БПК 20, поступающей в аэротенк сточной воды, г/м³.

5.2.2.Определение площади центральной трубы илоуплот­нителя, м²:

,

где: V_т - скорость в центральной трубе илоуплотнителя V_тр30мм/с.

5.2.3. Определение суммарной площади илоуплотнителя, м²:

,

где: V_о - скорость движения жидкости в отстойной зоне вертикального илоуплотнителя,

        V_о мм/с.

    

5.2.4. Назначается число илоуплотнителей n (лучше прини­мать четыре, n≥2).

5.2.5. Определение диаметра илоуплотнителя, м:

.

5.2.6.  Определение размера центральной трубы, м:

.

5.2.7. Определение диаметра и высоты раструба, м:

D_р = h_р = 1,35 d.

5.2.8. Определение диаметра отражательного щита, м:

D_щ = 1,3 D_р.

5.2.9. Определение высоты отстойной зоны илоуплот­нителя, м:

h_о = V_о t,

где: t - продолжительность уплотнения ила в илоуплотнителе (при­нимают 10-12 ч).

     5.2.10. Определение высоты щели между низом центральной трубы и отражательным щитом, м:

h_о = ,

где: - скорость выхода ила из щели, 15 мм/с. По конструктив­ным соображениям

                высоту щели принимают не менее 0,5 м.

5.2.11. Размеры усеченного конуса: высоту и объем опреде­ляют по формулам, м:

,

где: d_o - диаметр нижнего основания усеченного конуса (принимают d_o = 0,4 - 0,5 м);

       β - угол наклона стенок днища к горизонту, β =50°;

W_ус = πh_ус (D₂+ Dd₀ + d₀²)/12.

5.2.12. Потребный объем иловой части илоуплотнителя, м³:

W_ил   =,

где:  Р₂ - влажность уплотненного активного ила, %, принимают 98%;

         t_{ил -} продолжительность пребывания ила в иловой части илоуплотнителя, час. Обычно выгрузку ила из вертикального илоуплотнителя производят через 10-12 часов.

     Если W_ил  W_ус, то иловая часть илоуплотнителя распола­гается в усеченном конусе. Если W_ил > W_ус, то следует сократить время t_ил.

5.2.13. Строительная высота илоуплотнителя, м:

Н_стр = h_б +h_o + h_ш + h_н + h_ус.

где: h_б - высота борта илоуплотнителя, принимается около 0,3 м

      h_н - высота нейтрального слоя, располагаемого в цилиндрической части, h_н = 0,3–0,5 м.

     5.2.14. Максимальное количество жидкости, м³/сут, отделяемой в процессе уплотнения ила и направляемой на биологическую очистку. Определяют по формуле

.

     5.2.15. Суточный объем уплотненного избыточного активного ила, м³/сут, поступающий в метантенки, определяют по формуле

W_ил = (0,8 (100 - Э) С_в.в. /100 + 0,3L_а (Q / ((100 - Р₂)10⁴,

где:  Q - суточный расход сточных вод, поступающий на очистные сооружения, м³/сут.

    

5.3. Расчет флотатора дам уплотнения избыточного актив­ного ила

5.3.1. Определение объема флотатора, м³:

где:   Q_p - расход циркулирующей через камеру воды принимают:

Q_p = 2-3 Q_{изб.акт};

     t_ф - продолжительность флотации, принимают 40-60 мин;

     η_{о -} коэффициент объемного использования флотатора, принимают 0,6-0,8.

5.3.2. Рабочую глубину флотатора, м, определяют по формуле

Н_ф =0,06 V_восхТ_ф,

где: V_восх - скорость восходящего потока воды во флотаторе, принимают V_восх  1 мм/с.

     Рабочая высота флотатора должна быть 1,5-3,0 м.

5.3.3. Площадь флотатора, м²:

F_ф = W/H_ф.

5.3.4. Диаметр флотатора, м:

,

где: п - число флотаторов, принимают .

     5.3.5. Количество воздуха, которое должно выделиться в случае напорной флотации:

,

где: в - концентрация воздуха, соответствующая полному насыщению  приданной температуре и атмосферном давлении (рис. 4);

  в_а - растворимость азота в воде при данной температуре и атмосферном давлении рис. 4);

       к - константа скорости растворения газа в воде, 1/мин:

k = k₂₀b₂₀/b

      t - продолжительность насыщения жидкости воздухом, прини­мают  0,5-2,0 мин.

5.3.6. Определение расхода воздуха, л, подаваемого во флотатор:

,

где: - удельный расход воздуха, на 1 кг сухого вещества, принимаемый  10-12 л 

         на 1 кг сухого вещества.

5.3.7. Определение объема напорного бака, м³:

где: t_н - продолжительность насыщения воды воздухом, принимают 0,5-2,0 мин;

                   п - число напорных баков, принимается равным числу фло­таторов.

     5.3.8. Суточный объем осадка из флотатора, м³/сут, посту­пающий на дальнейшую обработку:

V_ила = (0,8 (100 - Э) С_ил /100 + 0,3 L_а (Q_сут / ((100 - Р₃) 10⁴,

где: Р₃ - влажность флотируемого осадка (рис. 13).

Рис.13. График уплотнения ила во времени при различной степени насыщения его воздухом (давлении в напорном баке)

5.4. РАСЧЕТ МЕТАНТЕНКОВ

Метантенки применяются для сбраживания осадков сточных вод. Они проектируются в виде круглых в плане герметичных железобетонных резервуаров (рис. 14).

Рис. 14. Конструкции метантенков:

1 - с неподвижным незатопленным перекрытием; 2 - с неподвижным затопленным перекрытием; 3 - с подвижным (плавающим) перекры­тием; 4 - открытие

На очистных станциях с аэротенками в метантенки посту­пает осадок из первичных отстойников и уплотненный избы­точный активный ил из илоуплотнителей или флотаторов.

Продолжение

рис. 14

Схема метантенка Ново-Курьяновской станции аэрации  (V_ТМ = 5200м⁵):

1 - битумная обмазка; 2 - клинкерная кладка; 3 - теплоизоляция (шлак); 4 - контроль­ный люк; 5 - газосбор­ная горловина; 6 - тру­ба   для отвода газа; 7 - механический сме­ситель; 8 - переливная труба; 9 - выпуск осадка с разных уровней; 10 - направляющая труба для циркуляции яловой смеси; 11 - трубопровод для подачи паря на обогрев; 12 - труба выпуска сброженного осадка; 13 - труба подачи осадка; 14 - труба для опорожнения метантенка

     5.4.1. Объем осадка, поступающего в метантенк из первичных отстойников, м³/сут:

,

где:  - суточный расход сточных вод, поступающих  на станцию, м³/сут;

        р   - плотность осадка т/м³ ; , р  1т/м³;

       Р    - влажность осадка, %, принимается 95%;

        Э   - эффект задержания взвеси в первичном отстойнике, %.

5.4.2. Суточное количество осадка, м³/сут, загружаемого в метантенк

V =V_ос  + V_ила   ,

где: V_ила   - объем избыточного активного ила, поступающего в метантенк из илоуплотнителя или флотатора, м³/сут.

     5.4.3. Суточное количество сухого вещества в осадке из первичных отстойников

,

где: р - плотность осадка, т /м³, р = 1 т/м³;

      Р - влажность осадка из первичных отстойников, Р = 95%.

     5.4.4.Суточное количество сухого вещества в осадке из илоуплотнителя или флотатора, т/сут:

,

где: Р₂ - влажность уплотненного избыточного ила, %, из илоуплотни­телей или флотаторов.

5.4.5. Общее количество осадка, поступающего в метантенк

     По сухому веществу; т/сут, общее количество осадка, поступающего в метантенк определяют по формуле

М_сух = Q_сух+ И_сух .

     5.4.6. Количество абсолютно сухого беззольного вещества в осадке первичных отстойников и уплотненном избыточном иле, т/сут:

;

,

где:  и  - гигроскопическая влажность соответственно осадка из   первичных отстойников и уплотненного избыточного активного ила, %, в среднем равны 5-6 %;

  З_ос и З_ил - зольность сухого вещества осадка из первичных  отстойников и избыточного активного ила, %, в среднем З_ос = 27%, З_ил = 25%.

     5.4.7. Общее количество осадка, поступающего в метантенк, по абсолютно сухому веществу, т/сут:

М_безз = Q_безз+ И_безз .

5.4.8. Средняя влажность смеси осадка, загружаемого в метантенк, %

.

5.4.9. Суточная доза загрузки осадка в метантенк, %

Суточную дозу загрузки осадка в метантенк в зависимости от принятого температурного режима сбраживания осадка в метантенке и величины влажности осадка определяют по СНиПу.

Суммарный потребный объем метантенков, м³:

W_мет   = 100 V/D_mt .

Далее назначают число метантенков m; m  2.

5.4.10. Объем одного метантенка

W^l_мет   =  W_мет   / m,

где: m - число принятых метантенков.

     5.4.11. Объем газа метана, м³, выделяемого при сбраживании осадка

,

где:      - плотность газа, кг/м³, =1 кг/м³;

        R_r - распад беззольного вещества осадка, загружаемого в метантенк при сбраживании:

R_r = R_lim - К_r D_mt ,

где: D_mt - доза загрузки осадка в метантенк, %;

             К_r - коэффициент, зависящий от влажности смеси осадка, загружаемого в метантенк Р_см и температуры сбраживания (определяют по СНиПу);

           R_lim - максимально возможное сбраживание беззольного вещества в метантенке, %:

.

5.4.12. Потребная площадь газового колпака метантенка, м²:

,

где:  - допустимый выход газа в м³/м² площади газового колпака. Составляет 700-1000 м³/м².

     5.4.13. Потребный диаметр газового колпака метантенка, м:

.

5.4.14. Объем  сброженного  осадка,  выгружаемого из метантенков

.

Влажность сброженного в метантенках осадка составляет 94-95%.

Ориентировочно объемы и число метантенков при различ­ных режимах сбраживания можно принять по таблице 6

Таблица 6

5.5. РАСЧЕТ АЭРОБНЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ

 Метод аэробной стабилизации заключается в длительном аэрировании неуплотненного или уплотненного избыточного активного ила, а также смеси его с сырым осадком в соору­жениях типа аэротенка. Преимуществом аэробной стаби­лизации является отсутствие запаха, взрывобезопасность сооружений, простота, эксплуатации и невысокая стоимость строительства. В качестве стабилизатора можно использовать отдельные коридоры аэротенка, оборудованные попереч­ными перегородками с отверстиями для перепуска воды, равномерно разделяющими коридор на 6-8 секций.

     5.5.1. Продолжительность аэрации (принимают согласно п.6.365 СНиП)

5.5.2. Объем аэробного стабилизатора

,

где: Q_час - среднечасовой приток избыточного активного ила и сырого осадка в стабилизатор, м³ /ч;

          t_а - продолжительность аэрации, ч.

5.5.3. Количество стабилизаторов, их размеры

По конструктивным соображениям назначают количество стабилизаторов п; рабочую глубину стабилизатора Н, м; ширину В, м. При этом желательно, чтобы В = 12Н( величину Н назначают 3-6 м).

5.5.4. Длина стабилизатора, м

L = W_ст/nBH.

5.5.5. Суммарная площадь зеркала, м², стабилизатора

F = nLB.

     5.5.6. Общее количество воздуха, м³, подаваемого на аэробную стабилизацию

W_возд = D_в  W_ст .

где: D_в - расход воздуха, подаваемого в стабилизатор, принимают по п. 6.366 СНиП.

     5.5.7. Удельный расход воздуха, м³/м³, ила в стабилизаторе

q_уд   = W_возд /Q_ч .

5.5.8. Интенсивность аэрации, м³/м²*ч:

I = q_уд  H/t_ст ,

где: t_ст - продолжительность стабилизации, ч.

Технико-экономическое сравнение методов аэробной стабилизации и анаэробного сбраживания показало, что при производительности станции до 50 тыс.м³/сут экономически выгоднее аэробная стабилизация, при производительности 50-100 тыс. м³/сут оба метода примерно равноценны.

На рисунке 15 представлен чертеж аэробного стабилизатора, совмещенного с илоуплотнителем.

Рис. 15. Аэробные стабилизаторы с уплотнением: 1 - трубопроводы избыточного ила; 2 - вторичные отстойники; 3 - лоток для минерализованного ила в уплотнитель; 4 - эрлифты для возврата ила из уплотнителя в стабилизатор; 5 - минерализаторы (стабилизаторы); 6 - аэраторы (фильтросные трубы); 7 - уплотнитель; 8 - лоток для сбора иловой воды; 9 - трубопровод для отвода уплотненного минерализованного ила; 10 - трубопровод для отвода иловой воды; 11 - воздухопровод

5.6. РАСЧЕТ ИЛОВЫХ ПЛОЩАДОК

Иловые площадки предназначены для естественного обез­воживания осадков. Допускается проектировать площадки на естественном основании с дренажем или без него, на искус­ственном, асфальтобетонном основании с дренажем (рис. 16), каскадные с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды, площадки-уплотнители.

Расчет иловых площадок ведут в следующей последо­вательности:

5.6.1. Годовое количество осадка, поступающего на площад­ки, м³:

W_год    = V_сбр 365.

5.6.2. Полезная площадь иловых площадок, м²:

F_пол    = W_год / h_год k,

где: h_год - годовая нагрузка на иловые площадки, принимают по СНиПу;

        k - климатический коэффициент, принимают по СНиПу.

5.6.3. Площадь, одновременно заливаемая илом

Ил из метантенков или аэробных стабилизаторов поступает на иловые площадки равномерно. Площадь, одновременно заливаемая илом, м² :

f = V_сбр / h_е

где: h_e - единовременный слой напуска ила на площадки, принимают 0,2-0,3 м.

Рис. 16. Асфальтированные иловые площадки с дренажными лотками:

1 - сливной лоток (железобетонный); 2 - дренажный лоток (железобе­тонный); 3 - разводящий лоток (железобетонный); 4 - шибер; 5 - колодец для иловой воды

5.6.4. Количество карт

Принимают площадь одной карты, равной площади, зали­ваемой в течение суток, тогда количество карт будет равно:

n = F_пол / f .

Размеры карт принимают: ширина В = 10 ÷ 70 м, длина L = 20 ÷ 150 м.

     5.6.5. Площадь иловых площадок, занятая под зимнее намо­раживание, м³:

F_з.н. = Т V_сбр 0,75/h₁,

где: Т -  число дней в году с температурой ниже -10°С, принимают по СНиПу;

      0,75 - коэффициент, учитывающий зимнюю фильтрацию и вымораживание;

     h₁ - высота слоя намораживания, принимают на 10 см меньше высоты валиков на площадках.

5.6.6. Высота ограждающих валиков

Высота ограждающих валиков не должна быть меньше величины, определяемой по формуле

h_вал = 0,1 + (0,94 V_сбр Т / F_пол),

где: Т  - число дней намораживания;

    V_сбр - объем сброженного осадка за сутки, м³.

5.6.7. Площадь площадок под зимнее намораживание.

     Площадь площадок под зимнее намораживание,  %, составит F_з.н. 100/ F_пол.

Площадь карт, занятая под зимнее намораживание должна быть не более 80% от полезной площади.

5.7. ОБРАБОТКА ОСАДКА В ИСКУССТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ

5.7.1. Расчет сооружений для промывки и уплотнения осадка

Осадки, сброженные в анаэробных условиях, приобретают свойства, препятствующие водоотдаче. Для интенсификации процесса водоотдачи следует предусматривать промывку осадков, с последующим уплотнением (рис.17).

5.7.1.1. Объем камеры смешения, м³:

W_к = (V_сбр + V_пр) t / 60,

где:  V_пр - расход промывной воды, составляет 1-5 м³ на м³ осадка;

          t - время перемешивания осадка с промывной водой, осуществляется в течение 15-20 мин с использованием аэрации, при расходе воздуха 0,5 м³ / м³.

5.7.1.2. Объем уплотнителя

W_уп = (V_сбр + V_пр) Т,

где: Т - время уплотнения, принимают 4-10 ч.

5.7.1.3. Расход коагулянта (хлорное железо), т/сут:

Р_коаг  = Q_сух (0,05-0,08),

Принимают 5-8% на сухое вещество обрабатываемого осадка. Концентрация дозируемого раствора 8-10% по активной части.

Рис. 17. Компоновка сооружений для промывки сброженного осадка:

а - с горизонтальными уплотнителями; б - с вертикальными уплотнителями; 1 - уплотнитель; 2 - трубопроводы для выпуска уплотненного осадка;

3 - трубопровод для выпуска плавающих веществ; 4 - перепускные трубопроводы уплотненного осадка; 5 -  всасывающие трубопроводы уплотненного осадка;

6 -  насосная станция; 7 - напорный трубопровод для осадка после 1 ступени; 8- сборный колодец; 9 - распределительный лоток

5.7.1.4. Расхода флокулянта, т/сут:

Р_фл  = Q_сух (0,002-0,015) .

Принимают для синтетических флокулянтов 0,2-1,5% на сухое вещество, обрабатываемого осадка, Концентрация дозируемого раствора 0,01-055% по активной части.

При промывке удельное сопротивление осадка снижается до (400÷700)10¹⁰ см/г.

5.7.2. Реагентная обработка

Для эффективной работы сооружений по механическому обезвоживанию осадка удельное сопротивление осадка должно быть (20÷40)10¹⁰ см/г. В связи с этим, как правило, требуется дополнительное реагентное коагулирование осадков.

При реагентной обработке происходит коагуляция — агрегации тонкодисперсных и коллоидных взвеси частиц, образование крупных хлопьев с разрывом сольватных оболочек и изменением форм связи влаги, что приводит к изменению структуры осадка и улучшению его водоотдающих свойств.

Для реагентной обработки используют коагулянты и флокулянты. В качестве минеральных коагулянтов применяют соли железа, алюминия и известь.

Для осадков, содержащих большое количество органичес­ких веществ (зольность 25-50%), целесообразно использовать катионные флокулянты. Если зольность осадков превышает 70%, то следует использовать анионные флокулянты.

5.7.3. Тепловая обработка

Применяется для кондиционирования органических осадков и избыточных активных илов. Параметры тепловой обработки - температура и продолжительность выбираются в зависимости от свойств осадка, с учетом условий обеспечения нормальной работы обезвоживающих аппаратов. Значения этих параметров соответственно 180-200°С и 0,5-2,0 часа.

В процессе тепловой обработки происходит распад органи­ческого вещества твердой фазы осадка. Величина распада зависит от свойств исходного осадка и параметров обработки. Ориентировочно эту величину принимают 55-60%. Около 15% продуктов распада превращаются в газ, а остальная часть пере­ходит в раствор. Поэтому средние значения загрязнения в иловой воде по ХПК и БПК составляют соответственно 10-12 и 8-10 г/л.

На рис.18 представлена схема тепловой обработки осадка. В теплообменниках утилизируется до 80% тепла. Температура осадка на выходе из теплообменника на 40-50°С ниже, требуемой для обработки.

     Подогрев осадка до заданной температуры осуществляется преимущественно «острым паром», который вводят непо­средственно в реактор или в подающий трубопровод. Расход пара определяют теплотехническим расчетом, Удельный расход пара составляет 120-140 кг на 1 м³ обрабатываемого осадка.

Рис. 18. Технологическая схема тепловой обработки:

1 - резервуар исходного осадка; 2 - решетка-дробилка; 3 - насос высокого давления; 4 - теплообменник; 5 - подача пара; 6 - реактор; 7 - выпуск парогазовой смеси; 8 - устройство для снижения давления; 9 - уплотнитель; 10 - насос; 11 - аппараты механического обезвожи­вания; 12 - трубопровод иловой воды и фильтрата

Рис. 19. Вакуум-фильтр маркиБсхОУ-10-2,6:

1 - привод; 2 - перфорированное сито; 3 - распределительная коробка; 4 - вакуумная линия; 5 - мешалка; 6 - сливной патрубок; 7 - корыто; 8 - барабан; 9 - фильтровальная ткань; 10 - устройство для съема осадка; 11 - подача сжатого воздуха; 12 - подача промывной воды; 13 - подача кислоты; 14 - отвод промывных растворов; 15 - привод мешалки

Таблица 7

5.8. МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБЕЗВОЖИВАНИЕ

 Механическое обезвоживание применяется для снижения влажности осадков до величины, при которой обеспечиваются оптимальные условия транспортирования, утилизации или сушки и сжигания осадков. Осуществляется, обезвоживание преимущественно на фильтрах и центрифугах.

5.8.1. Вакуум-фильтрация

На вакуум-фильтрах после соответствующего кондициони­рования (если оно требуется) можно обрабатывать практически все виды осадков сточных вод. Вакуум-фильтры применяются преимущественно в тех случаях, когда не требуется глубокого обезвоживания осадков. Конструкция вакуум-фильтра пред­ставлена на рис.19. Вакуум-фильтры имеют площадь фильт­рующей поверхности 5, 10, 20 и 40 м², что соответствует производительности цехов обезвоживания от 5 до 150 т/сут (по сухому веществу).

При проектировании цехов механического обезвоживания следует учитывать не только количество осадков, но и их происхождение и свойства.

Для подбора оборудования для вакуум-фильтрации следует руководствоваться данными табл. 7 и 8.

Таблица 8

    

5.8.2. Фильтр-прессование

Фильтр-прессы рекомендуется применять в схемах, где конечной стадией обработки осадка является сушка, сжигание или утилизация, при которых требуется получение осадков с возможно низкой влажностью.

По принципу действия фильтр-прессы бывают периоди­ческого и непрерывного действия. Способ подбора оборудо­вания весьма простой. Объем перерабатываемого за смену осадка (в смеси с реагентами) принимают равным общему объему камер фильтр-прессов. По объему определяют требуемое число и марку аппаратов, их типоразмеры.

Подбор фильтр-пресса ведут по табл. 9 и 10.

Таблица 9

Технические характеристики фильтр-прессов ЧМ

Продолжение табл. 9

Таблица 10

Технические характеристики фильтр - прессов ФП

               

5.9. ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЕ

Центрифугирование основано на явлении интенсивного отделения дисперсной фазы при вращении объема суспензии с частотой

1000-3000 тыс. мин^–1. Интенсивность центрифу­гирования зависит от частоты вращения, разности плотностей сухого вещества и иловой воды, крупности разделения суспензии.

Из-за относительно низкой эффективности обезвоживания на центрифугах фугат содержит значительное количество сухого вещества. Несмотря на известные сложности перера­ботки фугата, в целом центрифугирование - наиболее надеж­ный и простой в эксплуатации метод обработки осадка в диапазоне, охватывающем диапазон станций производитель­ностью от 0,4 до 150 тыс.м³/сут.

Параметры работы отдельных центрифуг представлены в табл. 11 и 12.

Таблица 11

Характеристика центрифуг ОШГ

Примечание. Перед дробью приведены показатели работы центрифуги ОГШ-32, после дро­би - ОГШ-50

Таблица 12

Техническая характеристика центрифуг

Для практического применения возможно центрифуги­рование с использованием нескольких схем.

А. Раздельное центрифугирование сырого осадка первичных отстойников и активного ила. По этой схеме фугат сырого осадка рекомендуется сбрасывать в первичные отстойники, а фугат избыточного активного ила использовать в качестве возвратного ила в аэротенках. Схема обработки не имеет илоуплотнителей. На центрифугу можно подавать весь активный ил или часть его из вторичных отстойников. Анализ фугата показывает, что пребывание активного ила в центробежном поле, не только не приводит к гибели микроорганизмов, уменьшению их числа или изменению видового состава, но способствует его «омолаживанию», поскольку в центрифуге задерживаются более крупные, старые хлопья.

Б. Центрифугирование осадка первичных отстойников с последующим аэробным сбраживанием фугата в смеси с избыточным неуплотненным илом и центрифугирование уплотненной сброженной смеси. Продолжительность аэробного сбраживания в минерализаторе 6-8 суток.

5.10. ТЕРМИЧЕСКАЯ СУШКА ОСАДКА

Термическую сушку осадков производят с целью подготовки их к утилизации и, как правило, после механического обезво­живания. В тех случаях, когда предыдущие стадии могут повлиять на изменение качества осадков, например, при введении реагентов перед механическим обезвоживанием, термическую сушку осуществляют после уплотнения.

Сушку обезвоженных осадков можно производить в бара­банных сушилках или в сушилках со встречными струями.

Устойчивая работа барабанной сушилки обеспечивается при влажности подаваемых на сушку осадков 78% и менее. При большей влажности осадков рекомендуется предусматривать подмешивание ранее высушенного осадка к осадку, подаваемому на оборудование (табл.13).

Таблица 13

Техническая характеристика барабанных сушилок

Расчетные параметры барабанных сушилок:

Влажность осадков, подаваемых на сушку, %.................................................80

Температура газов, °С:

     на входе в барабан...................................................................................700-800

     на выходе из барабана.............................................................................200-220 Нагрузка по испаряемой влаге на 1м² объема барабана, кг/ч...........................60

Сопротивление в системе отсоса газов, мм вод.ст,...................................210-220

Унос твердого вещества с отходящими газами из разгрузочной коробки,%..15

Влажность высушенного осадка, %...............................................................30-35

Удельный расход на 1 кг испаряемой влаги,

     тепла, ккал..............................................................................................110-1200

     эл. энергии, кВт*ч..........................................................................................0,03

Сушку осадка можно выполнять с применением установок со встречными струями. Основные технологические параметры представлены в таблице 14.

Таблица 14

5.11. СЖИГАНИЕ ОСАДКОВ

Сжигание осадков применяется, если их утилизация невоз­можна или экономически нецелесообразна. Перед сжиганием необходимо стремиться к максимальному снижению влаж­ности осадков путем их механического обезвоживания, Теплота сгорания горючих веществ для основных видов осадков городских сточных вод в МДж на 1 кг сухого вещества осадка:

     осадок первичных отстойников.................................................................19-21

     активный ил.................................................................................................15-19

     сброженный осадок.....................................................................................13-17

Горению обезвоженных осадков предшествует эндотер­мический процесс их тепловой подготовки, включающий прогрев материала, испарение влаги и выделение летучих веществ.

Обратите внимание на лекцию "22 Виды представительства".

В качестве топочных устройств для сжигания осадков применяют печи с кипящим слоем, барабанные печи, много­подовые печи. Для сжигания осадков используют инсинераторы ИН-50 на базе печи с вращающимся барабаном, которые имеют рад существенных преимуществ по сравнению с другими печами для сжигания осадков очистных сооружений:

- удельное энергопотребление печей с вращающимся барабаном примерно в 2 раза ниже по сравнению с печами других типов;

- конструкция печи обеспечивает выдержку продуктов сжигания при высоких температурах в течение не менее трех секунд, что позволяет разрушить и удалить более 99% стойких органических соединений;

- конструкция печи легко адаптируется для сжигания не только осадков, но и твердых бытовых и промышленных отходов;

- конструкция печи позволяет превращать зольный остаток в дорожно-строительный материал путем смешивания зольного остатка с известняком, при этом в 4-5 раз снижается концентрация выбросов дымовых.

Продуктом сжигания осадков-шламов является зола без примесей органических веществ.