Реагентное хозяйство при обезвоживании осадка фильтрованием

Для коагулирования осадков применяют хлорное или сернокислое железо в сочетании с известью в виде 10% - ных водных растворов. Дозы реагнтов зависят от вида обезвоживаемого осадка (табл. 20).

Таблица 20

Дозы коагуляторов

Примечания:

1. Большие значения доз реагентов следует принимать для осадка сброженного при термофильном режиме;

2. При обезвоживании аэробно стабилизированнного осадка дозы реагентов принимаются на 30% меньшими, чем для мезофильно сброженного осадка;

3. Доза сернокислого железа (Fe₂(SO₄)₃) во всех случаях принимается на 30…40% больше, чем хлороного железа (FeCl₃);

4. При обезвоживании осадка на рамных (камерных) фальтр-прессах доза извести принимается во всех случаях на 30% больше.

Склады реагентов рассчитываются исходя из нормативных сроков хранения этих веществ (табл.21) с учетом средств доставки, т.е. объемы емкостей для хранения должны быть кратны объемам средства доставки.

Таблица 21

Нормативные сроки хранения реагентов на складах

Кроме коагулянтов для работы вакуум-фильтров и фильтр-прессов необходима соляная кислота, которая используется в виде 8…10% - ного водного раствора для регенерации фильтрованной ткани.

Суточное количество реагентов определяется по формулам,

- хлорное железо, кг/сут,

- сернокислое железо, кг/сут,

- известь, кг/сут,

- соляная кислота, м³/сут,

где: m_ж - доза хлорного железа в % к сухому веществу обезвоживаемого осадка (табл.20);

m_u - доза извести в % к сухому веществу обезвоживаемого осадка (табл. 20);

m_k - удельный расход 20% - ного раствора соляной кислоты на 1м² фильтрующей поверхности в год, принимается: для вакуум-фильтров со сходящим полотном (например, барабанные вакуум-фильтры типа Б_схОУ) – m_к = 0,02 м³/(м²год); для фильтров других типов - m_k = 0,05 м³/(м²год);

a_ж - активность хлорного железа, a_ж = 0,95;

а_u - активность извести, а_u = 0,3…0,4.

Суточный расход рабочих растворов реагентов, м³/сут:

- хлорное железо,

-

- сернокислое железо,

- известь,

- соляная кислота,

здесь: С_к - относительная концентрация соляной кислоты в растворе, хранящемся на складе, С_к = 20%;

С¢_к - относительная концентрация соляной кислоты в рабочем растворе, С¢_к = 8…10%.

Диаметр трубопровода подачи раствора коагулянта, м,

где: q - суточный расход рабочего раствора соответствующего коагулянта, м³/сут;

v - скорость движения раствора в трубопроводе, v = 3 м/с;

Диаметр трубопровода подачи раствора кислоты для регенерации фильтрующего полотна, м,

здесь: N_p - число регенерации в сутки, N_p = 1..3;

t_p - продолжительность одной регенерации, t_p = 0,5…1,0ч;

v_k -скорость движения раствора в трубопроводе, v_k = 3 м/с.

Центрифуги

Центрифугирование наиболее распространенный метод обезвоживания осадков сточных вод. Это, в первую очередь, связано с простотой эксплуатации центрифуг и значительно меньшими габаритными размерами по сравнению с представленными выше аппаратами. В основном для обработки осадков используют осадительные центрифуги типа ОГШ или их импортные аналоги. Поэтому остановимся именно на расчете этих аппаратов, который в принципе сводится к определению необходимого их количества и продолжительности работы в течении суток.

Необходимое количество центрифуг рассчитывается исходя из их производительности по обезвоживаемому осадку:

где, Q - суточный расход (суточное количество) обезвоживаемого осадка, м³/сут;

q - производительность центрифуги по исходному осадку, м³/ч, принимается по паспортным данным предполагаемых к использованию аппаратов (например, табл. 22).

Таблица 22

Технические характеристики центрифуг

Общее количество центрифуг,

здесь, n_p - число резервных центрифуг, принимаемое в зависимости от количества рабочих аппаратов по табл. 23.

Таблица 23

Количеств резервных центрифуг

Продолжительность работы центрифуг в течении суток, ч/сут,

Производительность центрифуг по кеку (обезвоженному осадку), кг/сут;

где, W_н - влажность обезвоживаемого осадка, %;

ρ - плотность обезвоживаемого осадка, ρ = 1 т/м³;

e - эффективность задержания сухого вещества осадка, принимается в зависимости от вида этого осадка по табл. 24;

W_к – влажность кека, % (табл. 24).

Таблица 24

Эффективность задержания сухого вещества осадка центрифугами и влажность кека

Расход кека, м³/сут,

при чем, ρ_к - плотность кека, ρ_к - 1050…1500 кг/м³.

Расход фугата, м³/сут,

Диаметр трубопровода подачи обезвоживаемого осадка к центрифугам, м,

где, v - скорость движения осадка в трубопроводе, равная при напорном режиме движения - 3 м/с, при безнапорном - 0,8…1,0 м/с.

Диаметр трубопровода подачи обезвоживаемого осадка к одной центрифуге, м,

Диаметр трубопровода отвода фугата от центрифуг на очистку, м,

здесь, v_ф - скорость движения фугата в трубопроводе, равная: при напорном движении - 3 м/с; при безнапорном - 0,8…1,0 м/с.

Диаметр трубопровода отвода фугата от одной центрифуги в резервуар-накопитель, м,

где, v_ф - скорость движения фугата в трубопроводе, м/с, принимается аналогично v_ф в формуле (221).

Для снижения загрязненности фугата и повышения эффективности обезвоживания осадка во многих случаях применяют его коагулирование. В качестве коагулянтов используют известь, хлорное или сернокислое железо. Расчет реагентного хозяйства в этом случае производится аналогично реагентному хозяйству при фильтровании осадка (см. п. 3.4.).

Сушка осадков

Для уменьшения массы осадков применяют их сушку, которая может осуществляться естественным или искусственным путем.

Естественная сушка осуществляется на иловых площадках. По современным требованиям эти сооружения следует предусматривать в качестве резервных к установкам по механическому обезвоживанию осадков.

Искусственная термическая сушка подразумевает термическую обработку осадков с использованием специальных аппаратов - сушилок различного типа. Ее эффективность значительно выше, чем естественной сушки, кроме того, она позволяет осуществлять обеззараживание осадков в результате действия высоких температур.

Иловые площадки

В настоящее время иловые площадки допускается проектировать на естественном основании с дренажем и без него, на искусственном асфальтобетонном основании с дренажем, каскадные с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды, площадки уплотнители. При этом на них должны быть предусмотрены дороги со съездами на карты для автотранспорта и средств локализации с целью обеспечения уборки погрузки и транспортирования подсушенного осадка. Указанные операции осуществляются с помощью машин и механизмов, используемых при земляных работах.

Иловые площадки на естественном основании допускается применять при условии залегания грунтовых вод на глубине не менее 1,5 м от поверхности карт и только в тех случаях, когда возможна фильтрация иловых вод в грунт.

При более высоком уровне грунтовых вод следует устраивать систему понижающего дренажа для этих вод или иловые площадки на искусственном асфальтобетонном основании с дренажем.

При проектировании площадок указанных типов следует принимать:

· рабочую глубину карт - 0,7…1,0 м;

· высоту оградительных валиков - на 0,3 м выше рабочего уровня;

· ширину оградительных валиков по верхнему основанию - не менее 0,7 м, а при использовании механизмов для ремонта этих валиков - 1,8…2 м;

· уклон дна разводящих труб или лотков - по расчету, но не менее 0,01;

· число карт - не менее четырех.

В случае каскадных иловых площадок с отстаиванием и поверхностным отводом иловой воды надлежит принимать:

· число каскадов - 4…7;

· число карт в каждом каскаде - 4…8;

· полезную площадь одной карты - 0,25…2,0 га;

· ширину и длину - карт в зависимости от уклона местности по табл. 25 и 26;

· отношение ширины карт к их длине – 1:2…1:2,5;

· высоту оградительных валиков и насыпей для дорог - до 2,5 м;

· рабочую глубину карт - на 0,3 м меньше высоты оградительных валиков;

· напуски осадка - в зависимости от числа карт в каждом каскаде по табл. 27;

· перепуски иловой воды между картами - в шахматном порядке;

· количество иловой воды - 30…50 % от количества подсушиваемого осадка.

Таблица 25

Ширина карт каскадных иловых площадок

Таблица 26

Длина карт каскадных иловых площадок

Таблица 27

Напуски осадка для каскадных иловых площадок

Иловые площадки-уплотнители представляют собой прямоугольные карты-резервуары с водонепроницаемыми днищами и стенами, в которых для выпуска воды, выделяющейся при отстаивании осадка, вдоль продольных стен предусматриваются отверстия, перекрываемые шиберами. При проектировании этих сооружений следует принимать:

· рабочую глубину до 2 м;

· ширину карт 9…18 м;

· расстояние между выпусками иловой воды - не более 18 м;

· устройство пандусов для возможности механизированной уборки высушенного осадка.

Полезная площадь иловых площадок определяется в зависимости от нагрузки на них по высушиваемому осадку с учетом местных климатических условий, м²,

где Q_г - годовой объем осадка, подаваемого на иловые площадки, м³/год:

при чем, Q - суточный расход осадка, подлежащего сушке на иловых площадках, м³/сут;

q - нагрузка на иловые площадки с учетом климатических условий их места расположения, м³/(м²год),

здесь k_кл - климатический коэффициент, принимаемый по рис. 1;

q_б - базовая нагрузка на иловые площадки по высушиваемому осадку, установленная для районов со среднегодовой температурой воздуха 3…6⁰С и среднегодовым количеством осадков до 500 мм, принимаемая в зависимости от вида осадка и типа иловых площадок по табл. 28.

Рис. 12. Климатические коэффициенты для определения величины нагрузки на иловые площадки и продолжительности периода намораживания.

- климатические коэффициенты; - продолжительности периода намораживания, сут.

Таблица 28

Базовые нагрузки на иловые площадки

Число карт и их размеры определяется в зависимости от типа иловых площадок в соответствии с приведенными выше рекомендациями.

Площадь иловых площадок следует проверять на намораживание. Причем используемая на намораживание площадь должна составлять не более 80% общей полезной площади сооружений, а остальные не менее 20 % указанной площади предназначаются для подсушки намороженного осадка во время весеннего таяния.

Площадь намораживания, м²,

где: t_нам - продолжительность периода намораживания, сут, принимается равной числу дней со среднесуточной температурой воздуха ниже - 10⁰С (рис. 12);

b - коэффициент зимней фильтрации, принимается: для иловых площадок на естественном основании в зависимости от вида грунта по табл. 29, для остальных иловых площадок β = 0;

h_нам - высота намороженного слоя осадка, принимаемая на 0,1 м менее высоты оградительного валика, м;

h_ос - высота слоя зимних осадков, м.

Количество намороженного осадка при отсутствии данных о климатических и геологических условиях места расположения иловых площадок допускается принимать равным 75% от количества поданного на площадки осадка за период намораживания, т.е.

Тогда,

При проектировании иловых площадок необходимо учесть, что дно разводящих лотков или труб должно находиться выше горизонта намораживания. Искусственное дренирующее основание в каждой карте следует выполнять таким образом, чтобы его площадь составляла не менее 10% площади карты. Конструкцию этого основания, а так же размеры площадок, принимают с учетом возможности механизированной уборки осадка.

Твердое покрытие иловых площадок устраивается из двух слоев асфальта толщиной по 1,5…2,5 см каждый по щебеночно-песчаной подготовке толщиной 0,1 м, асфальтобетоное или бетонное покрытия - в зависимости от типа машин и механизмов, используемых для уборки осадка.

Иловую воду, образующуюся при сушке осадка, следует отводить для очистки на очистные сооружения, которые при этом должны быть рассчитаны с учетом дополнительных загрязняющих веществ и количества иловой воды. Дополнительные количества загрязняющих веществ, поступающих с иловой водой, принимаются в зависимости от вида высушиваемого осадка (табл. 29).

В отдельных случаях, при соответствующем обосновании, допускается устраивать иловые площадки на намывном (насыпном) грунте.

Таблица 29

Количества загрязняющих веществ в иловой воде

Примечание: ^* - большие значения следует принимать для площадок-уплотнителей, меньшие - для других типов иловых площадок.

Сушилки

Целесообразность термической сушки осадков определяется условиями дальнейшей утилизации и транспортирования. При этом перед подачей осадка на сушку следует обеспечить его максимально возможное обезвоживание с целью снижения энергоемкости процесса.

Термическую сушку осуществляют в сушилках различных типов. Их подбор осуществляют исходя из производительности по испаряемой влаге с учетом паспортных данных аппаратов.

Количество испаряемой влаги зависит от влажности, поступающего на сушку осадка, определяемой в соответствии с технологической схемой предыдущей обработки, и влажностью высушенного осадка, величина которой, как правило, принимается выше гигроскопической влажности в соответствии с видом осадка и обычно составляет 20…30%.

Количество влаги в осадке (кеке), подаваемом на сушку, т/сут,

где: M_сух – количество кека, подаваемого на сушку по сухому веществу, т/сут;

W_к – влажность кека, подаваемого на сушку, %.

Количество кека по сухому веществу, т/сут,

при чем, М_к – количество кека, фактической влажности, подаваемого на сушку, т/сут.

Количество влаги в высушенном осадке, т/сут,

здесь, W_c – влажность высушенного осадка, %, принимаемая в зависимости от вида осадка по паспортным данным оборудования или по обобщенным данным (например, табл.30).

Таблица 30

Технические характеристики сушилок

Количество испаряемой влаги, т/сут,

Количество рабочих сушилок

где, q_с – производительность сушилки по испаряемой влаге, т/ч (табл.30).

Общее число сушилок определяется с учетом резервных, производительность которых должна составлять не менее 50% производительности рабочих аппаратов.

Продолжительность работы сушилок в течение суток, ч/сут,

Количество высушенного осадка, т/сут,

Обеззараживание осадка

Методы обеззараживания осадков сточных вод можно подразделить на три основныу группы:

· термические методы;

· химические методы;

· радиационные методы.

Термические методы заключаются в нагревании осадка. Так при нагревании жидких осадков до температуры около 100 ⁰С и экспозиции в несколько минут происходит гибель яиц гельминтов и отмирание патогенных микроорганизмов. При термическом режиме 52…56 ⁰С в течении 5 минут погибают многие патогенные бактерии, а при температуре 62…71 ⁰С и времени экспозиции до 30 минут отмирают вирусы. Поэтому термическая обработка опасных в санитарном отношении осадков является обязательной стадией их обработки, особенно в технологических процессах, предусматривающих утилизацию осадка.

Химическое обеззараживание жидких и обезвоженных осадков осуществляется в случаях дальнейшего их использования в сельском хозяйстве в качестве органического удобрения. В этих случаях используют известь, аммиак и тиазон, формальдегид и мочевину. Остаточное содержание в осадках этих веществ предотвращает реактивацию патогенных микроорганизмов и поддерживает стабильность осадков.

Радиационные методы обеззараживания осадков заключаются в обработки их ускоренными электронами и гамма-лучами.В резуьтате унчтожаются патогенные кишечные бактерии и яйца гельминтов. После такой обработки осадки должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к осадкам, используемым в качестве удобрений.

На ряду с представленными выше методами обеззараживания широко используется биотермическая обработка в полевых условиях, т.е. компостирование.

Такой обработке осадки подвергаются в смеси с наполнителями, в качестве которых могут выступать твердые бытовые отходы, торф, опилки, листва, солома, молотая кора, или с готовым компостом. Соотношение компонентов в смеси обезвоженных осадков сточных вод и твердых бытовых отходов составляет 1:2 по массе, а в смеси с другими из указанных наполнителей – 1:1 по объему с получением смеси влажностью не более 60%.

Процесс компостирования осуществляется на обвалованных асфальтобетонных или бетонных площадках. При этом высота штабелей компостируемой смеси устанавливается в зависимости от способа аэрации:

· при естественной аэрации – 2,5…3,0 м;

· при искусственной (принудительной) аэрации – до 5 м.

При проектировании искусственно аэрируемых штабелей следует предусмтривать:

· укладку перфорированных труб диаметром 100…200 мм с отверстиями 8…10 мм в основании каждого штабеля;

· удельный расход воздуха на аэрацию 15…25 м³/ч на 1 т органического вещества осадка.

Длительность процесса компостирования зависит от способа аэрации, состава осадка, вида наполнителя и климатических условий. Ее следует принимать на основании опыта эксплуатации компостных площадок в аналогичных условиях или по данным научно-исследовательских организаций.

Установки компостирования должны быть оснащены средствами механизаии для загрузки и выгрузки осадка, приготовления смеси и ее перемешивания в процессе компостирования.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: