Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 3 (1044950), страница 204
Текст из файла (страница 204)
Вместе с тем выработка теплоты зависит от степени распада осадка в аэробном реакторе: чем глубже идет процесс, тем меньше выделяется теплоты. Это объясняется тем, что содержащиеся в осадках вещества могут выделять различные количества энергии. При степени распада 10 % соответствующей верхней допустимой границе для аэробно-термофильной предварительной ступени обработки, выход теплоты составляет 35 — 40 МДж/кг распавшегося органического вещества. При этом выход биогаза в анаэробной ступени снижается на 30 %. Вариантом аэробно-анаэробной стабилизации осадков является применение на 1 стадии процесса технического кислорода.
Производственные испытания метода показали, что при времени пребывания осадка в 1 реакторе в течение 12 ч достигалась и устойчиво поддерживалась температура 50 С. Анаэробный процесс во 11 реакторе проводился при температуре 35 'С в те- 964 чение 8 — 12 сут. Удельный расход кислорода составил 0,25 — 0,35 кг/кг загружаемого органического вещества осадка или 3 кг/кг распавшегося вещества.
При применении мешалки и наличии струенаправляющих перегородок в аэробном реакторе степень использования кислорода в нем достигала 95 %. Имеющийся в Европе и США практический опыт применения аэробно-анаэробного процесса стабилизации осадков свидетельствует о его большой надежности и устойчивости в условиях неравномерного поступления осадка, а также при наличии в нем токсичных для анаэробного процесса химических компонентов. Для поддержания необходимой температуры в аэробном реакторе он должен быть закрытым и иметь необходимую теплоизоляцию. Кроме того, необходимо, особенно в условиях холодного климата, обеспечить систему рекуперации теплоты стабилизированного осадка и даже подачу внешней теплоты.
Для подачи воздуха используются различные типы аэраторов. Следует предусмотреть также режущие устройства для разбивания пены в аэробном реакторе. Данный способ позволяет на 20— 30 % уменьшить объем сооружений по сравнению с одноступенчатым мезофильным сбраживанием при времени пребывания осадка 20 сут. Однако по сравнению с одноступенчатым термофильным сбраживанием, где используется более короткое время пребывания осадка, это преимущество сводится к минимуму. По приведенным затратам рассматриваемый способ не дает значительных преимуществ, однако его Часть 1Х Основное оборудование длл переработки твердых отходов надежность, возможность достижения гигиенически безупречных осадков и их неплохие водоотдающие свойства делают его конкурентоспособным по отношению к другим методам стабилизации.
Аэробно-анаэробная стабилизация рекомендуется для городов с населением от 50 до 200 тыс. жителей. Для более крупных городов целесообразно применение только анаэробной стабилизации, для более мелких — только аэробной. Удовлетворительные результаты по обеззараживанию осадков, а также по достижению хороших водо- отдающих свойств обеспечиваются при использовании анаэробноаэробных процессов (рис. 3.7). В реакторе 1 ступени осуществляется анаэробный мезофильный процесс с продолжительностью пребывания осадка от 3 до 20 сут., а в реакторе 11 ступени дальнейшее аэробное разложение с выделением теплоты и саморазогреванием осадка до 1 = =50 С.
При такой схеме сбраживания не достигается фазовое разделение процесса, поскольку в метантенк поступает осадок без предва- Рнс, 3.7. Схема анаэробно-аэробной стаби- лизации осадка: 1 — уплотнитель сырого осадка; 2 — анаэроб- ный реактор; 3 — аэробный реактор; 4 — уп- аотнитель сброжеиного осадка; 5 — биогаз; 6 — насос; 7 — поступление сброжснного осад- ка на обезвоживание; 8 — сливнал вода рительной обработки. Анаэробный реактор работает как обычный одноступенчатый метантенк, в котором при длительном сбраживании может быть достигнута глубокая стабилизация органического вещества осадка с высоким выходом газа, на что требуются большие объемы сооружения.
При более коротком времени пребывания происходит неполное сбраживание осадка и наблюдается потеря !5— 20 % биогаза. В первом случае аэробный реактор рассчитывают исходя из времени и температуры, необходимых только для обеззараживания, во втором продолжительность аэробного процесса должна быть увеличена для достижения необходимой стабилизации органического вещества осадка. Применяемые в течение длительного времени конструкции матантенков, в которых были реализованы указанные выше схемы сбраживания, представляли собой железобетонные или стальные вертикальные резервуары цилиндрической формы с жестким перекрытием и коническим или плоским днищем (рис. 3.8).
Резервуары снабжаются различными системами обогрева и перемешивания и системой отведения, сбора и утилизации биогаза. Для предотвращения коркообразования лучше применять резервуары с узкой горловиной и небольшой площадью поверхности сбраживаемого осадка, что позволяет повысить интенсивность газовыделения.
Такие метантенки используются в нашей стране и долгое время применялись в СШЛ. В качестве вариантов цилиндрических метантенков в разные Глава 3. Оборудование для биохимических методов переработки отходов. Рис. 3,8. Железобетонный метантенк в разрезе (конструкция Гипрокоммунводоканала) годы разрабатывались конструкции метантенков с подвижным куполом, например, метантенки с плавающим перекрытием и метантенки-газгольдеры.
Однако эти сооружения не получили широкого распространения. Для совмещения процессов сбраживания и уплотнения в одном сорружении разработаны специальные конструкции метантенков-уплотнителей. Финской фирмой ЮИТ разработан метантенк-уплотнитель (рис. 3.9), особенность конструкции которого заключается в том, что уплотнение сброженного осадка и его дображивание производятся в самом метантенке, в предусмотренной для этого зоне. В метантенке данной конструкции нс только производятся сбраживание и гравитационное уплотнение осадка, но и осуществляется интенсивная рециркуляция сбраживаемого и уплотнен- 9бб Рис. 3.9. Схема метантенкд-уплстнителя: 1 — отвод на рсциркуляцию через теплообменник уплотненного сброженного осадка; 2 — подача сырого и рециркулирующего осадков; 3 — отвод на рециркуляцию через теплообменник сбражнваемого осадка; 4 — отвод газа„5 — отвод иловой воды; 6 — зона уплотнения; 7 — зона сбраживания; 8 — отвод сброженного уплотненного осадка ного сброженного осадка, что позволяет интенсифицировать процесс.
Развитие конструкций метантенков весьма интенсивно происходило в Западной Европе, в первую очередь в ФРГ. Внимание разработчиков было направлено на поиск такой формы резервуара, которая обеспечивала бы максимальный объсм при минимальной поверхности, что позволило бы сократить материалоемкость и теплопотери при строительстве и эксплуатации метантенков. В результате был создан ряд конструкций метантенков шаровидной, грушеобразной и яйцевидной формы (рис. 3.10), построенных и эксплуатирующихся на ряде очистных сооружений. Корпусы метантенков выполнены из железобетона с предварительно напряженной арматурой.
Наилучшие показатели достигнуты в метантенках яйцевидной Часть 1Х. Основное оборудование длл переработки твердых отходов е/ формы, обеспечивающей минимальные затраты железобетона и минимальные теплопотери. Кроме того, такая форма метантенка препятствует накоплению песка и образованию корки. Для сокращения продолжительности сбраживания и повышения эффективности использования объема метантенка были разработаны конструкции вакуум-метантенков. Представляет интерес конструкция, предложенная В.К. Масличем с соавторами (рис.
3.11). При разработке конструкций метантенков значительное внимание уделяется теплоизоляции резервуаров и обеспечению газоне- проницаемости купола. С целью сокрашения затрат на теплоизоляцию применяют обваловку резервуара метантенка грунтом либо используют дополнительные ограждающие конструкции, создающие возаушную прослойку между несущей и утепляющей стенками метантенка. В качестве основного утеплителя обычно применяют пенополиуретан, минеральную вату и стекло- волокно. Объем метантенков К м', определяют в зависимости от фактичес- У Рис. 3.11.
Вакуум-метантенк: 1 — корпус; 2 — подача осадка; 3 — смеснтельная камера," 4 — трубопровод к вакуум- насосу; 5 — отсос биогаза; б — выпуск сброженного осадка Рис. 3.10. Конструкции метантенков (по данным фирмы вАльфа-Лавальэ, Швеция): а — Баден-баден, 1250 м'; б — Внсбаден, 3000 м'; в — Вупперталь, 6 ЫО м', г — Штутгарт, 7500 л1'; д — Дюссельдорф, 8000 м', е — Нюрнберг-Север, 10 800 лд Глава 3. Оборудование д 1я биохияических методов переработки отходов. Таблица 3.2 9б8 кой влажности осадка по суточной козе загрузки: 1 = К,.
- 100/Д, (3.1) где К вЂ” количество осадков, поступающих за 1 сут. в мстантенки, м', Л вЂ” суточная доза загрузки в метантенк, % (табл, 3.2). Распад беззольного вещества осадка у, %, в зависимости от дозы загрузки определяют по формуле у = а — и,Л, (3.2) где а — максимально возможное сбраживание беззольного вещества осадка, %; п, — коэффициент, зависящий от влажности осадка (табл. 3.2). Суточная доза Д загружаемого в метантенк осадка н значение коэффициента и, Максимально возможное сбраживание беззольного вещества осадка а, %, следует определять в зависимости от его химического состава: а = (0,92Ж+ 0,62У+ 0,34Ь) 100, (3.3) где Ж, У, Б — содержание жиров, углеводов и белков, г на 1 г беззолыюго вещества осадка. При отсутствии данных о химическом составе осадка допускается принимать: для осадков из первичных отстойников а„= 53 %, для избыточного активного ила а„= 44 %.
Всличину а для смеси осадков определяют по формуле а,„= (0,53 О„+0,44 И„) / К„, (3,4) где О„, И,, ʄ— количество беззольного вещества осадка, ила и смеси осадков, т/сут. Выход газа из мстантенков принимается равным 1 г на 1 г распавшегося беззольного вещества осадка. Плотность газа 1 кг/м'. Для сточных вод, содержащих ПАВ, суточную дозу загрузки 4, принятую по табл. 3.2, проверяют по формуле !оа С(100- р) ' где С вЂ” содержание ПЛВ в осадке, мг/г сухого осадка (табл. 3.3); а— предельно допускаемая нагрузка на рабочий объем метантенка в 1 сут., принимаемая равной 40 г/м' для алкилбензолсульфанолов с прямой алкильной цепью; 85 г/м' — для лругих «мягких» и промежуточных анионных ПАВ; 65 г/м' — для анионных ПЛВ в бытовых сточных водах; р — влажность загружаемого осадка, %.
В районах со среднегодовой температурой воздуха не нижс 6 С при обосновании можно применять двухступенчатые мстантенки, что позволяет значительно снизить объем осадка. При этом метантенки первой ступени следует проектиро- Часть 1Х Осиовпое оборрдоваиие для переработки твердых отходов Таблица 3.3 969 вать на мезофильное сбраживание в соответствии с изложенными выше указаниями. Метантенки второй ступени предусматривают в виде открытых неподогреваемых резервуаров. Содержание аниониых ПАВ, мг на 1 г сухого вещества осадка Объем метантенков второй ступени рассчитывают исходя из дозы суточной загрузки, равной 4 %.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
