Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 3 (1044950), страница 203
Текст из файла (страница 203)
От нагнетательного трубопровода системы боль- Рис. 3.3. Схема подогрева рециркулируемо- го осадка: 1 — загрузка осадка; 2 — метантенк; 3 — нир- кулянионный насос; 4 — теплообменник»оса- док — вода»; 5 — сброжснный рспиркулируе- мый осадок; 6 — горячая вода; 7 — охлажден- ная вода 960 Рис. 3 2. Принципиальная схема подогрева осадка для анаэробного сбраживания: 1 — осадок до сбраживания; 2 — паровой инжектор;3 — метантенк; 4 — теплообменник»оса- док — осадок»; 5 — пар; б — биогаз 7 — котельная; 8 — горячая вода; Р— теплообменник «оса- док — вода»; 10 — охлажденная вода; 11 — подогретый осадок; 12 — сброженный осадок Часть 1Х.
Основное оборудоваиие для переработки твердых отходов пых пределов открывается или закрывается задвижка подачи горячей воды в теплообменник без прекращения подачи в него осадка. Производительность циркуляционного насоса должна быть по крайней мере в 4 раза больше подачи исходного осадка в метантенк. Для обеспечения экономичного процесса мезофильного сбраживания и обеззараживания осадка фирма «Альфа-Лавалыл рекомендует технологическую схему, представленную на рис. 3.4. Мезофильно сброженный осадок проходит три ступени теплообменников. На первой ступени этот осадок подогревается с использованием теплоты обеззараженного (пастеризованного) осадка с 32 до 52 'С. На второй ступени осуществляется догрев этого осадка до 80 С с помощью горячей воды. Затем осадок вводится в трубчатый змеевик, где выдерживается для пастеризации в течение Рис.
3.4. Принципиьльная схема обеззараживания мезофильно сброженного осадка: 1 — л1езофильно сброженный осадок; 2 — спиральный теплообменник «осадок — осадок»; 3 — спиральный теплообмеииик»осадок — вода»; 4 — охлажденная вода; 5 — горячая вода; б— грубчатый выдерживатель; 7 — пастеризованиый осадок (! = 30 С); 8 — пастеризованный зсадок (г = 55 С) 5 мин. Пастеризованный осадок после пропуска через теплообменник охлаждается до 55 С и подается на механическое обезвоживание. Более глубокое использование теплоты этого осадка возможно путем установки дополнительного теплообменника-рекуператора осадка.
Производительность теплообменников по осадку составляет 18— 75 мз/ч, а по воде 10 — 60 м/ч. Высота проходного канала для осадка равна 25 мм, благодаря чему он не забивается и легко очищается. Вместо горячей воды в теплообменнике-нагревателе можно использовать пар с расходом около 50 кг на 1 м' осадка. При отсутствии на очистной станции технологической котельной требуемый для сбраживания и обеззараживания осадка подогрев может осуществляться в так называемых автономных нагревателях различной конструкции.
На рис. 3,5 представлена схема нагревателя со встречными струями. Жидкий осадок эжектируется двумя направленными навстречу друг другу высоко- температурными (б00 — 800 'С) струями топочных газов, истекающими с большой скоростью (более 100 м/ с) из сопел камер сгорания, в которых сжигается биогаз, природный газ или жидкое топливо. Предусмотренная дополнительная обработка осадка путем пропуска его в смеси с топочными газами через слой ранее нагретого осадка позволяет увеличить продолжительность контакта теплоносителя с осадком и сократить потери теплоты с отходящими газами. Для гарантирования требуемых параметров нагрева предусмотрена рециркуляция осадка с 961 .Глава 3.
Оборудование для биохимических методов переработки отходов. Рис. 3.5, Принципиальная схема нагрева осадка в аппарате со встречными струями: 1 — воздух; 2 — топливо; 3 — струи топочных газов; 4 — холодный осадок; 5 — нагреватель со встречными струями; 6 — барботер; 1— отходящие газы на очистку и рекуперанию тепла; 8 — нагретый осадок многократным пропуском его через зону нагрева.
Интенсификацию процесса мстанового брожения проводят для достижения следующих целей: — сокращение продолжительности сбраживания при достижении заданной степени распада с целью уменьшения объемов сооружений, а, следовательно, капитальных затрат; — повышение количества биогаза, выделяющегося в процессе брожения, с целью его использования для сокращения затрат на обогрев самих метантенков и дополнительного получения других видов энергии; — увеличение содержания метана в биогазе с целью повышения его теплоты сгорания и эффективности утилизации; — достижение хорошего уплотнения и водоотдающих свойств сброженного осадка с целью сокращения затрат на сооружения для его обезвоживания. В современном развитии технологии сбраживания можно выделить два направления: 1) усовершенствование или интенсификация традиционной тех- 962 нологии сбраживания с совмещением в одном реакторе всех стадий процесса; 2) новые технологии, основанные на использовании особенностей микроорганизмов, участвующих в каждой из четырех основных стадий процесса брожения, а также их требований к условиям среды.
Основными способами интенсификации технологии первого направления является повышение температуры сбраживания и эффективности перемешивания осадка в метантенке, переход на его непрерывную загрузку и выгрузку, двухи многоступенчатое сбраживание, при котором вторая и последующие ступени используются для отделения иловой воды и уменьшения объема сброженного осадка, и, наконец, повышение концентрации осадков и биомассы микроорганизмов в метантенке. В связи с ужесточением санитарно-гигиенических требований к сброженным осадкам при их использовании в сельском хозяйстве в Западной Европе, в первую очередь в ФРГ и Швейцарии, возникла необходимость обеззараживания осадков, которое может быть достигнуто при термофильном анаэробном сбраживании.
Однако вследствие энергоемкости этого процесса и ухудшения водоотдающих свойств термофильно сброженных осадков этот процесс в настоящее время в странах Европы и Америки практически не применяется, Вместо него получила распространение аэробная термофильная стабилизация, которая в сочетании с мезофильным сбраживанием обеспечивает биологическую стабилизацию и обеззараживание Часть 1Х.
Основное оборудавапие для переработки пгвердых отходов осадков, получение энергии в виде биогаза, а в некоторых вариантах улучшение водоотдающих свойств осадка. Технологии анаэробного сбраживания с предварительной или завершающей аэробной ступенью базируются на использовании особенностей микроорганизмов, осуществляющих эти процессы, и на и различном отношении к факторам окружающей среды. Наибольшее применение получили аэробно-анаэробные процессы (рис. 3.6).
Предварительная аэробная обработка в течение 1 — 2 сут. перед анаэробным сбраживанием оказывает значительное влияние на общий итог стабилизации по выходу газа и снижению концентрации органического вещества. Продувание в течение этого времени осадка на 1 ступени снижает концентрацию органического вещества и тем самым нагрузку на П анаэробную ступень. Дальнейшее увеличение продолжительности аэробной предобработки приводит к существенному увеличению степени аэробного окисления органического вещества (снижаете отношение БПК: ХПК) и уменьшению образования биогаза в анаэробной ступени, при этом состав газа и его теплота сгорания не отличаются от обычного одноступенчатого процесса.
Согласно требованиям ЕПА (Агентство по охране окружающей среды США) общий распад органического сухого вещества осадка при стабилизации должен быть не иенс 38 %. Чтобы выполнить это гребование, продолжительность аэробного процесса (при продолжигельности пребывания осадка в Рис. 3.6. Схема аэробно-анаэробной стабилизации: 1 — уплотнитсль сырого осадка'„2 — аэробный реактор; 3 — анаэробный реактор; 4— уплотнитедь сброженного осадка; 5 — насос; б — сброженный осадок на обезвоживание; 7 — сливная вода; 8 — тепдообмснник анаэробно ступени 8 сут.
при 1 = = 33 'С) не должна превышать 1 сут. Наилучший результат достигается при продолжительности аэробной стабилизации 0,5 сут. С изменением продолжительности анаэробного сбраживания необходимое время аэробной стабилизации будет изменяться. В результате метаболической активности аэробных микроорганизмов высвобождается значительное количество энергии, что приводит к повышению температуры в реакторе. Основными факторами, влияющими на степень повышения температуры, являются подача достаточного количества кислорода воздуха или чистого кислорода и концентрация сырого осадка в сочетании с продолжительностью стабилизации.
Например, при аэрации чистым О, температура реактора 50 С может быть достигнута при времени пребывания осадка 0,5 сут. в диапазоне изменения концентрации осадка от 5 до 13 % (по сухому веществу), а при времени пребывания 1 сут. — в диапазоне концентраций 2 — 14 %. С уменьшением концентрации сухого веще- 963 Глава 3. Оборудование для биохимических методов переработки отходов.
ства за такое короткое время стабилизации не успевает выработаться достаточное количество энергии, а при более высокой концентрации трудно достичь равномерного снабжения микроорганизмов кислородом. Считается, что при распаде 1 г органического вещества осадка (по ХПК) выделяется 15 кДж энергии и достигается повышение температуры на 2,4 — 2,6 'С. За 1 — 2 сут. аэробной стабилизации степень снижения ХПК осадка составляет 11,5 %, что при ХПК сырого осадка 8 — 10 г/дм' достаточно для повышения температуры примерно до б0 С, благодаря чему достигается обеззараживание осадка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
