Дипломная работа на тему "Реконструкция участка обработки осадков очистной станции канализации г. Челябинска"

ГлавнаяПромышленность, производство → Реконструкция участка обработки осадков очистной станции канализации г. Челябинска




Не нашли то, что вам нужно?
Посмотрите вашу тему в базе готовых дипломных и курсовых работ:

(Результаты откроются в новом окне)

Текст дипломной работы "Реконструкция участка обработки осадков очистной станции канализации г. Челябинска":


Аннотация

Коротовская А. М. Реконструкция участка обработки осадков Очистных сооружений канализации г. Челябинска - Челябинск: ЮУрГУ, АС, 2008, 112, 17ил. Библиография литературы – 37 наименований, 10 листов чертежей ф. А1.

В данном дипломном проекте представлен вариант реконструкции участка обработки осадков, образующихся на очистных сооружениях канализации города Челябинска. Реконструкция проводится с целью у меньшения количества возникающего осадка, и, следовательно, с целью у меньшения нагрузки на окружающую среду.

В пояснительной записке содержится технологический раздел, литературный обзор по возможным направлениям реконструкции обработки осадков, расчет предлагаемой технологической схемы, основные принципы обеспечения безопасности жизнедеятельности при эксплуатации применяемого оборудования.

Предлагаемые технологические решения основаны на материалах, полученных при прохождении преддипломной практики.

Содержание

Введение

1. Литературный обзор по ОСК г. Челябинска

1.1 История развития очистных сооружений канализации г. Челябинска

1.2 Общая характеристика площадки очистных сооружений

1.3 Существующие объекты станции очистки сточных вод

1.3.1 Краткая характеристика объектов станции очистки сточных вод

1.3.1.1 Приемная камера

1.3.1.2 Решетки

1.3.1.3 Песколовки

1.3.1.4 Песковые площадки

1.3.1.5 Камера Вентури

1.3.1.6 Блоки технологических емкостей

1.3.1.6.1 Преаэраторы

Заказать дипломную - rosdiplomnaya.com

Актуальный банк готовых защищённых студентами дипломных работ предлагает вам скачать любые работы по требуемой вам теме. Профессиональное выполнение дипломных проектов на заказ в Саратове и в других городах РФ.

1.3.1.6.2 Первичные отстойники

1.3.1.6.3 Распредканал перед аэротенками

1.3.1.6.4 Аэротенки

1.3.1.6.5 Распредканал перед вторичными отстойниками

1.3.1.6.6 Вторичный отстойник

1.3.1.6.7 Контактный канал

1.3.1.7 Метантенки

1.3.1.8 Минерализатор

1.3.1.9 Иловые площадки

1.3.1.10 Прочие технологические объекты

2. Литературный обзор по методам обработки осадков сточных вод

2.1 Теоретические основы и характеристики осадков

2.2 Методы обработки осадков сточных вод, применяемые сооружения

2.2.1 Уплотнение осадка

2.2.2 Стабилизация осадка

2.2.2.1 Анаэробная стабилизация

2.2.2.2 Аэробная стабилизация

2.2.3 Кондиционирование осдков

2.2.4 Обезвоживание осадков

2.2.4.1 Механическое обезвоживание

2.2.4.2 Термическая обработка осадков сточных вод

2.2.4.3 Сжигание осадков сточных вод

2.2.5 Утилизация осадков бытовых сточных вод

3. Выбор и обоснование технологической схемы обработки осадков

3.1 Сгущение сырого осадка и избыточного ила

3.2 Сбраживание (стабилизация) смешанного, сгущённого ила

3.3 Обезвоживание сброженного осадка

3.4 Обеззараживание обезвоженного осадка

3.5 Утилизация биогаза, образующегося в процессе сбраживания осадка

4. Расчетная часть

4.1 Расчет количества образующегося осадка

4.1.1 Сырой осадок

4.1.2 Избыточный активный ил

4.1.3 Химический ил

4.2 Расчет оборудования для обработки осадков

4.2.1 Расчет гравитационных сгустителей для обработки сырого осадка

4.2.2 Механическое сгущение избыточного активного ила и химического ила

4.2.3 Расчет метантенков

4.2.3.1 Расчет метантенков при мезофильном сбраживании

4.2.3.2 Расчет метантенков при термофильном сбраживании

4.2.4 Механическое обезвоживание осадков

4.2.4.1 Расчет сооружений промывки осадков после сбраживания

4.2.4.2 Расчет реагентного хозяйства

4.2.4.3 Расчет камерного фильтр-пресса

4.2.4 Обеззараживание осадков сточных вод

5. Технико-экономическая часть

5.1 Определение капиталовложений

5.2 Годовые эксплуатационные затраты

5.2.1 Расчет затрат на реагенты

5.2.2 Определение затрат на электроэнергию

5.2.3 Расходы на заработную плату и отчисления на социальные нужды

5.2.4 Затраты на текущий ремонт

5.3 Расчет приведенных затрат

6. Безопасность жизнедеятельности

6.1 Анализ опасных и вредных факторов, возникающих при строительстве и эксплуатации сооружений обработки осадков

6.2 Производственная санитария

6.2.1 Микроклимат производственных помещений

6.2.2 Вредные вещества

6.2.3 Вентиляция и очистка воздуха производственных помещений

6.2.4 Производственное освещение

6.2.5 Шум и вибрация

6.2.6 Электробезопасность

6.3 Техника безопасности при монтажных работах

6.4 Требования безопасности при эксплуатации сооружений по обработке осадка сточных вод

6.5 Пожарная безопасность

Заключение

Список используемых источников

Введение

Решение инженерных задач, направленных на улучшение экологической обстановки многих регионов страны и охрану водоемов от загрязнений требует постоянного совершенствования методов очистки сточных вод. Наиболее сложной и дорогостоящей технологией в работе очистных комплексов по очистке сточных вод города является обработка и утилизация осадков.

Рост городов и их благоустройство, развитие промышленных предприятий повышает водопотребление, водоотведение и требует, в частности, увеличения мощности существующих очистных сооружений, повышения степени очистки сточных вод. Все это приводит к постоянному увеличению массы осадков, выделяемых при очистке сточных вод [1].

МУП ПОВВ "Водоканал" города Челябинска готовится к технологическому и техническому развитию.

Существующая станция очистки стоков была построена в несколько этапов, последний из которых, в конце прошлого столетия, для очистки городских коммунальных и промышленных стоков. Номинальная производительность станции составляла 530000 м3/сут стоков. Большая часть стоков коммунального происхождения, доля промышленных стоков составляет 30%. В настоящей системе очистка стоков производится в два этапа. Сначала стоки проходят через решётки, песколовки и первичные отстойники, в качестве второго этапа осуществляется биологическая очистка с активным илом. После биологической очистки вода сбрасывается в реку Миасс. Осадки, образующиеся в процессе очистки стоков, размещаются на иловых площадках, расположенных на территории станции.

Существующие объекты для очистки стоков с технической и технологической точки зрения в разной степени устарели. Качество очищенных стоков не соответствует требованиям, настоящая технология обработки осадков, занимающая большую площадь и образованием неприятных запахов, не соответствует сегодняшним требованиям. Если станция впредь не будет технически развиваться, работоспособность станции будет в опасности и размещение осадков оказывает вредное влияние на окружающую среду.

В ходе реконструкции станции очистки стоков, решение ниже перечисленных главных задач раньше или позже представляется неизбежным:

1. Увеличение гидравлической производительности очистных сооружений до 600000 м3/день.

2. Увеличение производительности решёток и реконструкция решёток.

3. Расширение и реконструкция песколовки недостаточной производительности.

4. Техническое, технологическое усовершенствование блоков очистки, комбинированных с предварительными отстойниками.

5. Решение вопросов доочистки и обеззараживания очищенных стоков.

6. Ликвидация существующей системы обработки ила и строительство комплексной системы обработки ила, с размещением обезвоженного ила для складирования.

7. Резкое снижение запахов, исходящих от настоящей станции очистки.

8. Строительство новой, современной системы контроля и управления.

Вышеперечисленные задачи должны решаться таким образом, чтобы можно было обеспечить очерёдность реконструкции и развития станции, и чтобы во время реконструкции работали объекты, не затронутые реконструкцией. Схемы обработки сырого и избыточного ила, образующегося в процессе очистки стоков, в настоящей практике станции очистки стоков решены частично. Существующие методы обработки ила несовременные и в техническом плане устаревшие, поэтому система обработки осадков подлежит полному обновлению, то есть является предметом данного проектного задания.

1 Литературный обзор по ОСК г. Челябинска

1.1 История развития очистных сооружений канализации г. Челябинска

Канализационное хозяйство города Челябинска начинает устраиваться с 1932 года. Оно производила сбор, транспортировку сточных вод и позволяла сбрасывать их в реку Миасс без какой-либо биологической очистки. В поселке Сосновка со строительством новых очистных сооружений водопровода на 18000.м3. в сутки и угрозой нарушения санитарного состояния в городе и реке Миасс, для удаления сбрасываемых стоков за черту города, пускается в эксплуатацию коллектор канализации диаметром 1200 мм с улицы Труда в район улицы Советской до Лакокрасочного завода, коллектор был кирпичной кладки. Бурное развитие промышленности в Челябинске, массовое строительство жилья подвигнуло к созданию более совершенных систем канализации. 13 сентября 1958 года были построены и переданы в эксплуатацию очистные сооружения бытовой канализации механической очистки сточных вод производительностью 40000. м3/сут.

Строительство сооружений первой очереди производственной мощностью на 320000 м3 сточных вод в сутки было начато в 1974 году (1 и 2 блоки) и окончено в 1976 году. Также были введены в эксплуатацию канализационные коллекторы общей протяженностью 43,2 км с диаметром труб от 300 до 1420 мм.

В 1976 году введены в действие очистные сооружения блочного типа с полной биологической очисткой на 320000 м3/сут.

Состав сооружений первой очереди: приемная камера, песколовки, преаэраторы, первичные отстойники, аэротенки, вторичные отстойники, илоуплотнители, водоизмерительные устройства, насосные станции, метантенки, иловые площадки.

В начале восьмидесятых годов продолжается развитие канализационного хозяйства города, строится вторая очередь развития ОСК с полной биологической очисткой воды, введены в действие 2 блока (3 и 4) очистки мощностью по

160000 м3 в сутки каждый. Общая мощность ОСК к концу 80-х годов достигла 600000 м3 в сутки. Начинается строительство третьей очереди развития канализации - 5 блок для достижения мощности до 760000 м3 в сутки.

Нынешние очистные сооружения канализации - это сложный организм, одно из основных и важных структурных подразделений ПОВВ.

1.2. Общая характеристика площадки очистных сооружений

Канализационные очистные сооружения располагаются на северной окраине города. Общая площадь очистных составляет 130,4105 га.

В геоморфологическом отношении территория приурочена к надпойменной террасе левого берега реки Миасс, открытой к востоку. Рельеф территории относительно ровный, общий уклон местности восточный.

Для большей части площадки характерны подземные воды типа грунтовых, ненапорные, питающиеся атмосферными осадками.

Трассы самотечных и напорных коллекторов канализации города Челябинска расположены в двух участках: в Северо-восточном и Северо-западном района города. Северо-восточный участок находится частично в Центральном и Тракторозаводском районах города. Северо-западный участок трассы берет свое начало в районе плодовоовощной станции, проходит западнее Северо-западного района города Челябинска и заканчивается на очистных сооружениях.

Расположение объектов станции показано на рисунках 1и 2.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 1 – Географическое расположение объектов ОСК г. Челябинска

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 2 – Расположение объектов ОСК г. Челябинска

1.3 Существующие объекты станции очистки сточных вод

Очистные сооружения канализации предназначены для полной биологической очистки бытовых сточных вод города.

Значительная часть объектов и строений станции очистки стоков, построенной между 1974 и 1986, отражает уровень техники и технологии своего времени, за прошедшие 20 – 30 лет только незначительная часть машин и оборудования была обновлена.

Большая часть стоков коммунального происхождения, доля промышленных стоков составляет 30%. Источниками промышленных стоков являются пивоваренный завод, птицефабрика, завод красок и металлургическая промышленность, выпускающая стоки с низким содержанием органических веществ. Стоки металлургического производства могут также содержать ядовитые тяжелые металлы. Качество поступающих сточных вод показано в таблице 1.

Номинальная производительность станции составляет 530000 м3/сут.

(3 блока производительностью 160000 м3/сут каждый, и один блок производительностью 120000 м3/сут. Производительность четвертого блока ниже, так как часть объектов этого блока применяется для минерализации образующегося избыточного ила.

Таблица 1 - Качество поступающих и очищенных сточных вод г. Челябинска

--------------------------------------------------
№ п/п | Показатели качества воды | Место отбора пробы сточных вод | Допустимая фактическая конц-ция загрязняющих веществ на сбросе с ОСК, мг/л |

ПДК для рыбохозяйственного водопользова

ния, мг/л

|
---------------------------------------------------------

Перед первич

ными отстойниками

|

После первич

ных отстойников

|

После вторич

ного отстойника

|
---------------------------------------------------------
1 | рН | 7,6 | 7,6 | 7,6 |
---------------------------------------------------------
2 | Взвешенные в-ва, мг/л | 166,7 | 66,7 | 9,44 | 12 | 11,25 |
---------------------------------------------------------
3 |

NH4(N), мг/л

| 18,3 | 18,3 | 1,9 | 3,0 | 0,4 |
---------------------------------------------------------
4 |

NO2, мг/л

| 0,128 | 0,5 | 0,066 |
---------------------------------------------------------
5 |

NO3, мг/л

| 7,7 | 53 | 40,04 |
---------------------------------------------------------
6 |

БПКполн, мг/л

| 166,7 | 123,3 | 7,0 | 8,0 | 3,0 |
---------------------------------------------------------
7 | ХПК, мг/л | 333,3 | 223,3 | 35 |
---------------------------------------------------------
8 | Fe, мг/л | 1,58 | 0,065 | 0,25 | 0,1 |
---------------------------------------------------------
9 |

PO4, мг/л

| 2,5 | 2,17 | 1,36 | 2,5 | 0,2 |
---------------------------------------------------------
10 | Cu, мг/л | 0,023 | 0,005 | 0,01 | 0,001 |
---------------------------------------------------------
11 | Zn, мг/л | 0,21 | 0,06 | 0,15 | 0,01 |
---------------------------------------------------------
12 | СПАВ, мг/л | 1,54 | 0,14 | 0,15 | 0,15 |
---------------------------------------------------------
13 | Фенолы, мг/л | 0,013 | 0,002 | 0,002 | 0,001 |
---------------------------------------------------------
14 |

SO4, мг/л

| 59 | 56 | 90 | 90 |
---------------------------------------------------------
15 | Cr, мг/л | 0,048 | 0,0015 | 0,015 | 0,015 |
---------------------------------------------------------
16 | Al, мг/л | 1,16 | 0,11 | 0,1 | 0,04 |
--------------------------------------------------------- --------------------------------------------------

В настоящее время производительность станции в основном составляет около 500000 м3/сут.

Очистка производится по двухступенчатой схеме - механическая и биологическая очистка.

Механическая очистка – освобождение сточной воды от мусора, минеральных нерастворимых веществ, крупных частиц органики.

Биологическая очистка – очистка сточных вод от растворимой и мелкодисперсной органики под воздействием аэробных микроорганизмов. При этом соединения азота аммонийного (мочевина) переходят в соединения нитратов, для природы менее опасные – процесс нитрификации. Процесс денитрификации – разрушение нитратов с выдувание атомарного азота в воздух. После биологической очистки вода сбрасывается в реку Миасс.

Основные процессы технологии очистки стоков и обработки осадков отражены на рисунке 3. Очищенные стоки не обеззараживаются.

Осадки, образующиеся в процессе очистки стоков, размещаются на иловых площадках, расположенных на территории станции.

В состав очистных сооружений входят:

- приемная камера;

- здание решеток;

- песколовки;

- камеры "Вентури" № 1 и № 2;

- блоки емкостей - 4 штуки;

- вспомогательные цеха и сооружения.

Существующие объекты станции очистки стоков сведены в таблицу 2. Таблица также содержит характерные размеры основных технологических объектов.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 3 – Принципиальная схема очистки сточных вод на ОСК г. Челябинска

Таблица 2 – Перечень и данные существующих объектов

--------------------------------------------------
№ п/п | Сооружение | Кол-во | Габаритные размеры |

S пов-сти, м2

|

V сооруж., м3

|
---------------------------------------------------------
Длина, м | Ширина, м | Глубина, м |
---------------------------------------------------------
1 | Приемная камера | 1 | 48 (30+18) | 3 | 144 |
---------------------------------------------------------
2 | Каналы для решеток | 5 (4 раб., 1 рез) | 2 | 1,9 (затопленная часть решетки) |
---------------------------------------------------------
3 | Песколовки | 5 (4 раб., 1 рез) | 20 | 6 | 120 |
---------------------------------------------------------
4 | Песковые площадки | 3 | 30 | 30 | 900 |
---------------------------------------------------------
5 | Преаэраторы | По кол-ву первичных отстойников | 36 | 6 | 4,2 | 106,5 | 447,3 |
---------------------------------------------------------
6 | Первичные отстойники | 15 (8 раб., 7 рез.) | 27 | 36 | 4,2 | 972 | 3693,6 |
---------------------------------------------------------
7 | Распредканал аэротенков | 4 | 144 | 1,5 | 4,5 | 216 | 972 |
---------------------------------------------------------
8 | Аэротенки | 15 | 87 | 36 (9×4) | 4,5 | 3132 | 14094 |
---------------------------------------------------------
9 | Лоток подачи СВ | 15 | 0,8 | 1,2 |
---------------------------------------------------------
10 | Лоток активного ила | 4 | 144 | 1,1 | 1,2 |
---------------------------------------------------------
11 | Распредканал перед вторичными отст-ми | 15 | 144 | 1,5 | 4,5 | 216 | 972 |
---------------------------------------------------------
12 | Вторичные отстойники | 15 | 30 | 36 (9×4) | 4,2 | 1080 | 4536 |
---------------------------------------------------------
13 | Контактный канал | 4 | 150 | 1,5 | 4,5 | 225 | 1012,5 |
---------------------------------------------------------
14 | Метантенки | 4 (раб. 3) | D = 16 | 11,5 | 1800 |
---------------------------------------------------------
15 |

Минерали

затор

| Аэротенк | 1 | 87 | 36 (9×4) | 4,5 | 3132 | 14094 |
---------------------------------------------------------
отстойник | 1 | 30 | 36 (9×4) | 4,2 | 1080 | 4536 |
---------------------------------------------------------
16 | Иловые площадки | 180 | 100 | 15 | 1 | 1500 | 1500 |
--------------------------------------------------------- --------------------------------------------------

С очистных сооружений предусмотрено 6 аварийных выпусков:

- аварийный выпуск № 1 - из приемной камеры;

- аварийный выпуск № 2 - после песколовок;

- аварийные выпуски №№ 3, 4, 5, 6 - на блоках емкостей №№ 1, 2, 3, 4 соответственно из распредканалов после первичных отстойников с северной стороны.

Коэффициент неравномерности поступления сточных вод составляет 1,44.

1.3.1 Краткая характеристика объектов станции очистки сточных вод

1.3.1.1 Приемная камера

Приемная камера (рис.4), представляющая собой заглубленную железобетонную емкость, предназначена для приема, смешивания и усреднения сточных вод, поступающих на очистные сооружения со всех насосных станций города по 18 напорным коллекторам.

В торце приемной камеры имеется аварийный перелив. Через него вода может поступать непосредственно в водоприемник – реку Миасс.

1.3.1.2 Решетки

Вода из приемной камеры через пять каналов поступает в здание решеток на четыре ступенчатые решетки (рис. 5) и одну традиционную плоскую решетку. Каждая решетка установлена в отдельном канале, начинающийся от приемной камеры и оканчивающийся песколовной секцией.

Решетки предназначены для удаления из канализационных и промышленных сточных вод грубодисперсных механических примесей. Минимальный размер задерживаемых частиц определяется величиной прозоров между фильтрующими полосами.

Решетки представляют собой процеживатели, на которых задерживаются крупные загрязнения, находящиеся в составе сточных вод. В 1974 году были установлены решетки типа МГ– 67 с прозорами 16 мм, с 1986г. установлены решетки собственной конструкции с

прозорами 10 мм, как и МГ оснащенные механизированными граблями для снятия отбросов. Каждая решетка укомплектовывалась контейнером для сбора мусора. В 2000 – 2002 г. г. были установлены ступенчатые решетки РС – 1900 (фирмы "Риотек" г. Санкт–Петербург) с прозорами 6 мм. Номинальная производительность решеток по данным производителя составляет 5900 м3/ч. Мусор, задерживаемый на ступенчатых решетках попадает на ленточный транспортер, затем обезвоживается через гидравлический пресс-транспортер (пресс-толкатель) и попадает в контейнер для мусора. Вывоз мусора осуществляется на городскую свалку.

1.3.1.3 Песколовки

Вода, очищенная от крупной взвеси на решетках, самотеком поступает в горизонтальную песколовку, в которой происходит задержание минеральных быстрооседающих загрязнений, содержащихся в сточной воде (песка и других минеральных нерастворимых загрязнений гидравлической крупностью 0,25 мм и более). Для каждой решетки имеется своя секция песколовки, общее количество неаэрируемых секций – 5 штук. Нормативная скорость движения воды в песколовках составляет 0,15-0,30 м/с, время пребывания сточной воды в сооружении – 1-5 мин.

Песок, оседающий на дне секции песколовки, удаляется скребками в осадочные приямки, расположенные в начале сооружений. Песок из приямков удаляется гидроэлеватором и передается на три последовательно соединенные песковые площадки. Вода из песколовок через перелив поступает в сборный канал, из которого выполнены 5 отводов: 4 - на блоки емкостей, 1 – аварийный.

1.3.1.4 Песковые площадки

Песковые площадки – это земельные площадки, разбитые на карты с ограждающими валами высотой 1 – 2 м., предназначенные для обезвоживания песка и минеральных частиц, задерживаемых в песколовках, подсушивание его для последующей утилизации. Движение пульпы из песколовок осуществляется последовательно через 3 песковые площадки (каскадного типа). Оборудованы шахтными водосборами для отвода

отстоявшейся воды. Дренируемая вода через насосную станцию песковых площадок подается на песколовку № 5. Подсушенный песок из песковых площадок удаляется экскаватором на рельеф с последующим вывозом на городскую свалку.

1.3.1.5 Камера Вентури

Камеры Вентури предназначены для учета расходов сточной воды на блоки технологических емкостей.

Трубы Вентури относятся к классу расходомеров, измеряющих расход методом переменного перепада давления в сужающем устройстве. Под сужающим первичным прибором понимается приспособление, установленное в трубопроводе и создающее в нем при протекании жидкости искусственный перепад давления (труба Вентури). В трубе Вентури диаметр трубопроводов DN 2000 мм сужается до диаметра DN 1200 мм.

Сточные воды от распределительных камер поступают дальше в преаэратор по трубопроводам DN 1200 – 1400 мм.

1.3.1.6 Блоки технологических емкостей

Основная очистка стоков, прошедших очистку на решетках и песколовках, производится в четырёх параллельно работающих блоках очистки, где каждый блок содержит четыре линии очистки.

Все четыре блока практически одинаковой конструкции и применяется в них одинаковая технология. Самую большую разницу между ними оказывает год постройки. Два средних блока (№1 и №2) были построены раньше, справа по течению находится блок №3, на левой стороне расположен блок №4, (в одной секции которого проводится минерализация избыточного ила).

Блок технологических емкостей включает в себя следующие сооружения (рис. 6): преаэраторы, первичные отстойники, респредканал перед аэротенками (сборный канал после первичных отстойников), аэротенки, распредканал перед вторичными отстойниками (сборный канал после аэротенков), вторичные отстойники, контактный канал.

1.3.1.6.1 Преаэраторы

Преаэраторы трехкоридорные, совмещены с первичными отстойниками на блоках емкостей. Их назначением является предварительная аэрация для улучшения эффективности отстаивания в первичном отстойнике.

Режим работы преаэратора является постоянным при работающем первичном отстойнике. Подача воздуха производится через дырчатые трубы.

3.1.6.2 Первичные отстойники

Стоки из преаэраторов поступают в первичные отстойники, через проёмы в перегородке. Предназначены первичные отстойники для осветления сточных вод, прошедших сооружения грубой очистки (решетки, песколовки). Нормативная скорость движения воды 0,005 – 0,006 м/с. Время пребывания в сооружении 1,5 – 2 часа.

Сырой осадок, осевший в первичных отстойниках, двумя скребками перемещается в приямки отстойников, количество приямков одного отстойника 8 штук (по два приямка в каждом коридоре). Осадок из приямков выгружается эрлифтами в бак сырого осадка, откуда насосами сырого осадка перекачивается в метантенки или на иловые площадки для высушивания.

1.3.1.6.3 Распредканал перед аэротенками

Вода из первичных отстойников поступает в распределительный канал, проходящий по всей длине блока очистки (длина 144 м, ширина 1,5 м, глубина

4,5 м), для сбора и усреднения осветленных сточных вод перед биологической очисткой. Затем сточные воды распределяются по аэротенкам блока емкостей.

1.3.1.6.4 Аэротенки

Предварительно отстоянная вода через распределительный канал поступает в аэротенки (рис. 7). Аэротенки-смесители предназначены для биологической очистки сточных вод. Представляют собой резервуары, в которых очищаемая сточная вода и активный ил перемешиваются и насыщаются воздухом. Для нормального обеспечения процесса биологического окисления в аэротенк непрерывно подается воздух через систему аэрации и возвратный активный ил из вторичного отстойника. Подача возвратного ила в регенератор осуществляется из илового лотка через 2 шибера. Аэротенки 4-х коридорные с 25% регенерацией.

Подача осветленной сточной воды рассредоточена, осуществляется по центральному лотку сточной жидкости через шибера.

Регулирование процесса очистки сточной жидкости осуществляется путем поддержания дозы активного ила и растворенного кислорода, на основании данных лабораторных анализов.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Рисунок 4– Блок технологических емкостей

1.3.1.6.5 Распредканал перед вторичными отстойниками

Предназначен для сбора и усреднение водно-иловой смеси после аэротенков, распределения ее по вторичным отстойникам.

1.3.1.6.6 Вторичный отстойник

Вторичные отстойники горизонтального типа предназначены для осветления сточных вод, прошедших биологическую очистку, то есть для отделения очищенной воды от активного ила. Скорость движения воды – 0,005 – 0,006 м/с. Время пребывания в сооружении 1,5 – 2 ч.

Активный ил возвращается в аэротенк системой скребков, приямков и эрлифтов, расположенных по обе стороны отстойника. Избыточный активный ил отводится из илового лотка системой насосов на аэробную стабилизацию в минерализатор. Очищенная вода отводится через контактный канал системой коллекторов Ду 1250 и Ду 1750 в реку Миасс.

1.3.1.6.7 Контактный канал

Вода из вторичных отстойников поступает в контактный канал, проходящий через весь блок очистки стоков, для усреднения.

Очищенная вода из контактного канала поступает через параллельно прилегающие трубопроводы в коллекторную камеру, затем далее в реку Миасс.

1.3.1.7 Метантенки

Четыре метантенка (рис. 8) каждый с полезным объемом 1800 м3 служат для анаэробного сбраживания осадка из первичных отстойников при термофильном режиме. Под воздействием анаэробных микроорганизмов происходит дегельминтизация и минерализация осадка.

Метантенки представляют собой цилиндрический железобетонный резервуар с коническим днищем и герметическим перекрытием, в верхней части которого имеется колпак для сбора газа.

Периодичность загрузки метантенков – 2 раза в сутки. Подогрев осадка осуществляется острым паром (из котельной СП ОСК). Пар подается непосредственно в метантенк при поступлении и перемешивании осадка. Выгрузка сброженного осадка производится на иловые площадки одновременно с загрузкой сырого осадка в метантенки в объеме, соответствующем объему загружаемого осадка.

1.3.1.8 Минерализатор

Избыточный активный ил, возникающий в процессе биологической очистки, перед размещением на иловых площадках подвергается аэробной стабилизации (минерализации) с целью у меньшения биомассы и повышения водоотдачи осадка.

Минерализатор представляет собой аэротенк с постоянной подачей воздуха без поступления питательных веществ для активного ила. Осадок, стабилизированный в аэробных условиях, гораздо легче обезвоживается, чем анаэробно сброженный.

1.3.1.9 Иловые площадки

Иловые площадки предназначены для подсушивание сброженного осадка после обработки в метантенках и сырого осадка после первичных отстойников до влажности 70 – 80% для возможности его дальнейшего гуртования, погрузки и транспортировки на полигон ТБО.

Иловые площадки состоят из спланированных участков земли (карт), окруженных со всех сторон земляными валками. Выполнены на естественном основании с дренажем.

Осадок наливается на карты периодически слоями. Осадок, подсушенный до влажности 70 - 80% вывозится на городскую свалку. Сброженный и сырой осадок подается на иловые площадки по напорным трубопроводам. Дренажные воды отводятся через насосную станцию в голову сооружений.

1.3.1.10 Прочие технологические объекты

Вспомогательные цеха предназначены для обеспечения надежности и непрерывности технологического процесса, а именно:

- котельная - подачи пара на метантенки, теплоснабжения и горячего водоснабжения промплощадки СП ОСК;

- воздуходувная станция - подачи сжатого воздуха на блоки емкостей;

- электроцех – бесперебойного электроснабжения сооружений и промплощадки в целом;

- ремонтно-механическая служба - проведения ремонтов на ОСК;

- гараж – обеспечения транспортом для вывоза осадков и других нужд предприятия;

- лаборатория – обеспечения технологического контроля за работой станции, контроль стоков предприятий города, воды реки Миасс до и после сброса очищенных вод ОСК в водоем.

2. Литературный обзор по методам обработки осадков сточных вод

2.1 Теоретические основы и характеристики осадков

Сточные воды, поступающие на предприятия по их очистке, содержат весьма разнообразные по составу загрязнения минерального (песок, глинистые частицы, масла, кислоты, щелочи, соли и т. п.), органического (бытовые отходы, фекалии, растительные масла, нефтепродукты, волос, волокна растений и т. п.) и бактериального (микроорганизмы, дрожжевые и плесневые грибы, водоросли и т. п.) происхождения в виде растворов, коллоидов, плавающих и взвешенных веществ [2].

Осадки сточных вод— суспензии, выделяемые из сточных вод в процессе их механической и биологической очистки. В зависимости от типа сооружений, применяемых для очистки городских сточных вод и обработки осадков, последние можно подразделять на следующие виды: грубые примеси (отбросы), задерживаемые решетками; тяжелые примеси (песок), задерживаемые песколовками; плавающие примеси (жировые вещества), всплывающие в отстойниках; сырой осадок — суспензия, включающая в основном оседающие взвешенные вещества, которые задерживаются первичными отстойниками; активный ил, задерживаемый во вторичных отстойниках, — комплекс микроорганизмов коллоидного типа с адсорбированными и частично окисленными загрязнениями, извлеченными из сточных вод в процессе биологической очистки; осадок, анаэробно сброженный в осветлителях-перегнивателях, двухъярусных отстойниках и метантенках (анаэробному сбраживанию может подвергаться осадок, содержащий органические вещества, либо его смесь с избыточным активным илом); аэробно стабилизированный активный ил или его смесь с осадком из первичных отстойников в сооружениях типа аэротенков; сгущенный или уплотненный активный ил или осадок в сгустителях или уплотнителях; осадок обезвоженный на механических аппаратах; осадок, подсушенный на иловых площадках; осадок, термически высушенный в различных сушилках.

Состав и свойства осадков, в первую очередь, зависят от вида и состава исходной сточной воды и технологии ее очистки [3].

Общий объем осадков, как правило, не превышает 1% объема обрабатываемых стоков, при этом на долю активного ила приходится 60 – 70 % образующихся осадков.

Осадок из первичных отстойников крайне неоднороден по фракционному составу:

содержание в нем частиц крупностью более 7—10 мм составляет 5—20%, крупностью 1 - 7 мм – 9 – 33 %, крупностью менее 1 мм – 50 – 88 % массы сухого вещества. Осадок имеет влажность 92 - 96%, слабокислую реакцию среды, в значительной степени насыщен микроорганизмами (в том числе патогенными), содержит яйца гельминтов.

Активный ил по фракционному составу значительно однороднее осадка первичных отстойников; около 98% (по массе) частиц ила имеют размер менее

1 мм. Влажность активного ила в зависимости от принятой схемы обработки составляет 96 - 99,5 %. Хлопья ила, состоящие из большого числа многослойно расположенных микробиальных клеток, заключенных в слизь, обладают очень развитой удельной площадью поверхности, составляющей около 100 м2 на 1 г сухого вещества. Так же как осадок, ил может быть заражен яйцами гельминтов [4].

Твердая фаза осадков городских сточных вод состоит из органических и минеральных веществ. Органическая, или беззольная, часть в осадке из первичных отстойников составляет 65 – 75 % массы сухого вещества, в иле — 70 – 75 %. Соответственно зольность осадка колеблется от 25 до 35 %, ила — от 25 до 30%.

Основными компонентами беззольной части осадка и ила являются белково-, жиро-, углеводоподобные вещества, в сумме составляющие 80 – 85 %. Остальные 15 – 20% приходятся на долю лигнино-гумусового комплекса соединений. Количественные соотношения отдельных компонентов в осадке и иле различны. Если в беззольном веществе осадка преобладают жироподобные вещества и углеводы, то в активном иле значительную часть органического вещества составляют белки.

Осадки сточных вод содержат ценные удобрительные вещества (азот, фосфор, калий, микроэлементы) и могут быть использованы в качестве удобрения.

Исследования, проведенные АКХ, показали, что активный ил может быть использован в качестве кормовой добавки к рациону сельскохозяйственных животных. Питательная ценность активного ила обусловлена высоким содержанием белка и витаминов. Ил городских очистных станций содержит почти все витамины группы В и особенно много витамина В12 [5].

Вода в осадках может быть в свободном и связанном состоянии. Свободная вода (60 - 65 %) может быть легко удалена из осадка. Коллоидно-связанная влага обволакивает твердые частицы гидратной оболочкой и препятствует их соединению в крупные агрегаты. Некоторое количество этой влаги удаляется из осадка после коагуляции в процессе фильтрования.

На способность осадков отдавать воду влияет ряд факторов: влажность, степень дисперсности частиц твердой фазы, структура осадка и его химический состав.

Обобщающим показателем, характеризующим способность осадков к водоотдаче (фильтруемость осадка), является удельное сопротивление фильтрации — сопротивление, оказываемое потоку фильтрата, равномерным слоем осадка, масса которого на единице площади фильтра равна единице. Чем выше удельное сопротивление, тем труднее отдает воду осадок. Активный ил имеет значительно большее сопротивление фильтрации, чем сырой осадок. Связано это с тем, что в иле много коллоидных веществ и основную массу составляют очень мелкие частицы. Удельное сопротивление фильтрации служит исходной величиной при выборе метода обезвоживания осадка.

Коагулянты с положительно заряженными ионам и нейтрализуют отрицательный заряд частиц осадка. После этого отдельные твердые частицы освобождаются от гидратной оболочки и соединяются вместе в хлопья. Разрушить гидратную оболочку можно кратковременной термической обработкой. Освобожденная вода легче отфильтровывается. Полное удаление влаги достигается в процессе высокотемпературной сушки [6].

2.2 Методы обработки осадков сточных вод, применяемые сооружения

Основная задача обработки осадков сточных вод заключается в получении конечного продукта, свойства которого обеспечивают возможность его утилизации в интересах народного хозяйства либо сводят к минимуму ущерб, наносимый окружающей среде. Технологические схемы, применяемые для реализации этой задачи, отличаются большим многообразием.

Технологические процессы обработки осадков сточных вод на всех очистных станциях механической, физико-химической и биологической очистки можно разделить на следующие основные стадии: уплотнение (сгущение), стабилизация органической части, кондиционирование, обезвоживание, термическая обработка, утилизация ценных продуктов или ликвидация осадков (схема 2) [3].

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 5 – Стадии и методы обработки осадка сточных вод

2.2.1 Уплотнение осадков

Уплотнение осадков связано с удалением свободной влаги и является необходимой стадией всех технологических схем обработки осадков. При уплотнении в среднем удаляется 60 % влаги и масса осадка сокращается в 2,5 раза.

Для уплотнения используют гравитационный, фильтрационный, центробежный и вибрационный способы. Гравитационный способ уплотнения является наиболее распространенным. Он основан на оседании частиц дисперсной фазы. В качестве илоуплотнителей используют вертикальные или радиальные отстойники.

Уплотнение активного ила, в отличие от уплотнения сырого осадка, сопровождается изменением свойств ила. Активный ил как коллоидная система обладает высокой структурообразующей способностью, вследствие чего его уплотнение приводят к переходу части свободной воды в связанное состояние, а увеличение содержания связанной воды в иле приводит к ухудшению водоотдачи.

Применяя специальные методы обработки, например обработку химическими реагентами, можно добиться перевода части связанной воды в свободное состояние. Однако значительную часть связанной воды можно удалить лишь в процессе испарения.

2.2.2 Стабилизация осадка

Большое содержание органических веществ обусловливает способность осадков быстро загнивать, а высокая бактериальная зараженность, наличие в них яиц гельминтов создают опасность распространения инфекций. Поэтому основной задачей обработки осадков является их обезвреживание: получение безопасного в санитарном отношении продукта [5].

2.2.2.1 Анаэробная стабилизация

Основным методом обезвреживания осадков городских сточных вод является анаэробное сбраживание. Брожение называется метановым, так как в результате распада органических веществ осадков в качестве одного из основных продуктов образуется метан.

В основе биохимического процесса метанового брожения лежит способность сообществ микроорганизмов в ходе своей жизнедеятельности окислять органические вещества осадков сточных вод.

Промышленное метановое брожение осуществляется широким спектром бактериальных культур. Теоретически рассматривают брожение осадков, состоящее из двух фаз: кислой и щелочной.

В первой фазе кислого или водородного брожения сложные органические вещества осадка и ила под действием внеклеточных бактериальных ферментов сначала гидролизуются до более простых: белки — до пептидов и аминокислот, жиры - до глицерина и жирных кислот, углеводы — до простых сахаров. Дальнейшие превращения этих веществ в клетках бактерий приводят к образованию конечных продуктов первой фазы, главным образом органических кислот. Более 90 % образующихся кислот составляют масляная, пропионовая и уксусная. Образуются и другие относительно простые органические вещества (альдегиды, спирты) и неорганические (аммиак, сероводород, диоксид углерода, водород).

Кислую фазу брожения осуществляют обычные сапрофиты: факультативные анаэробы типа молочнокислых, пропионовокислых бактерий и строгие (облигатные) анаэробы типа маслянокислых, ацетонобутиловых, целлюлозных бактерий. Большинство видов бактерий, ответственных за первую фазу брожения, относится к спорообразующим формам. Во второй фазе щелочного или метанового брожения из конечных продуктов первой фазы образуются метан и угольная кислота в результате жизнедеятельности метанообразующих бактерий — неспороносных облигатных анаэробов, очень чувствительных к условиям окружающей среды.

Метан образуется в результате восстановления СО2 или метильной группы уксусной кислоты:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

где АН2 - органическое вещество, служащее для метанообразующих бактерий донором водорода; обычно это жирные кислоты (кроме уксусной) и спирты (кроме метилового).

Многие виды метанообразующих бактерий окисляют молекулярный водород, образующийся в кислой фазе Тогда реакция метанообразования имеет вид:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Микроорганизмы, использующие уксусную кислоту и метиловый спирт, осуществляют реакции:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Все перечисленные реакции являются источниками энергии для метанообразующих бактерий, и каждая из них представляет собой серию последовательных ферментативных превращений исходного вещества. В настоящее время установлено, что в процессе метанообразования принимает участие витамин В12, которому приписывают основную роль в переносе водорода в энергетических окислительно-восстановительных реакциях у метанообразующих бактерий.

Считается, что скорости превращения веществ в кислой и метановой фазах одинаковы, поэтому при устойчивом процессе брожения не происходят накопления кислот — продуктов первой фазы.

Процесс сбраживания характеризуется составом и объемом выделяющегося газа, качеством иловой воды, химическим составом сброженного осадка.

Образующийся газ состоит в основном из метана и диоксида углерода. При нормальном (щелочном) брожения водород как продукт первой фазы может оставаться в газе в объеме не более 1 - 2%, так как используется метанообразующими бактериями в окислительно-восстановительных реакциях энергетического обмена.

Выделившийся при распаде белка сероводород Н2S практически не попадает в газ, так как в присутствии аммиака легко связывается с имеющимися ионами железа в коллоидный сульфид железа.

Конечный продукт аммонификации белковых веществ — аммиак — связывается с углекислотой в карбонаты и гидрокарбонаты, которые обусловливают высокую щелочность иловой воды.

В зависимости от химического состава осадков при сбраживании выделяется от 5 до 15 м3 газа на 1 м3 осадка.

Скорость процесса брожения зависят от температуры. Так, при температуре осадка 25 - 27°С процесс длится 25 - 30 дней; при 10°С продолжительность его увеличивается до 4 месяцев и более. Для ускорения сбраживания и у меньшения объема необходимых для этого сооружений применяют искусственный подогрев осадка до температуры 30 -35°С или 50 - 55°С.

Для нормально протекающего процесса метанового брожения характерны слабощелочная реакция среды (рН ≤ 7,б), высокая щелочность иловой воды (65—90 мг-экв/л) и низкое содержание жирных кислот (до 5 - 12 мг-экв/л). Концентрация аммонийного азота в иловой воде достигает 500 - 800 мг/л.

Нарушение процесса может быть результатом перегрузки сооружения, изменения температурного режима, поступления с осадком токсичных веществ и т. д. Нарушение проявляется в накопления жирных кислот, снижении щелочности иловой воды, падении рН. Резко уменьшается объем образующегося газа, увеличивается содержание в газе угольной кислоты и водорода — продуктов кислой фазы брожения.

Кислотообразующие бактерии, ответственные за первую фазу брожения, более выносливы ко всякого рода неблагоприятным условиям, в том числе и к перегрузкам. Осадки, поступающие на сбраживание, в значительной степени обсеменены ими. Быстро размножаясь, кислотообразующие бактерии увеличивают ассимиляционную способность бактериальной массы и таким образом приспосабливаются к возросшим нагрузкам. Скорость первой фазы при этом возрастает, в среде появляется большое количество жирных кислот.

Метановые бактерии размножаются очень медленно. Время генерации для некоторых видов составляет несколько дней, поэтому они не в состоянии быстро увеличивать численность культуры, а содержание их в сыром осадке незначительно. Как только нейтрализующая способность бродящей массы (запас щелочности) оказывается исчерпанной, рН резко снижается, что приводит к гибели метанообразующих бактерий.

Большое значение для нормального сбраживания осадка имеет состав сточных вод, в частности наличие в них таких веществ, которые угнетают или парализуют жизнедеятельность микроорганизмов, осуществляющих процесс сбраживания осадка. Поэтому вопрос о возможности совместной очистки производственных я бытовых сточных вод следует разрешать в каждом отдельном случае в зависимости от их характера и физико-химического состава.

При смешивании бытовых сточных вод с производственными необходимо, чтобы смесь сточных вод имела рН=7 - 8 и температуру не ниже 6°С и не выше

30°С. Содержание ядовитых или вредных веществ не должно превышать предельно допустимой концентрации для микроорганизмов, развивающихся в анаэробных условиях. Например, при содержания меди в осадке более 0,5% сухого вещества ила происходит замедление биохимических реакций второй фазы процесса сбраживания и ускорение реакций кислой фазы. При дозе гидроарсенита натрия 0,037% к массе беззольного вещества свежего осадка замедляется процесс распада органического вещества.

Для обработки и сбраживания сырого осадка применяют три вида сооружений: 1) септики (септиктенки); 2) двухъярусные отстойники; 3) метантенки.

В септиках одновременно происходит осветление воды и перегнивание выпавшего из нее осадка. Септики в настоящее время применяют на станциях небольшой пропускной способности.

В двухъярусных отстойниках отстойная часть отделена от гнилостной (септической) камеры, расположенной в нижней части. Развитием конструкции двухъярусного отстойника является осветлитель-перегниватель.

Для обработки осадка в настоящее время наиболее широко используют метантенки, служащие только для сбраживания осадка при искусственном подогреве и перемешивании.

Сброженный осадок имеет высокую влажность (95 - 98%), что затрудняет применение его в сельском хозяйстве для удобрения (из-за трудности перемещения обычными транспортными средствами без устройства напорных разводящих сетей). Влажность является основным фактором, определяющим объем осадка. Поэтому основной задачей обработки осадка является уменьшение его объема за счет отделения воды и получение транспортабельного продукта.

2.2.2.2 Аэробная стабилизация

Для обработки небольших объемов осадков (главным образом активного ила) применяют метод аэробной стабилизации, осуществляемый в сооружениях типа аэротенков.

Аэробная стабилизация осадков сточных вод — процесс окисления эндогенных и экзогенных органических субстратов в аэробных условиях. В отличие от анаэробного сбраживания аэробная стабилизация протекает в одну стадию:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

с последующим окислением NH3 до NО2.

Аэробной стабилизации может подвергаться неуплотненный и уплотненный избыточный активный ил и его смесь с осадком первичных отстойников. При стабилизации только активного ила процесс можно рассматривать как завершающую ступень очистки сточных вод, когда при минимуме растворенных питательных веществ происходит самоокисление клеточного вещества микроорганизмов. В этом случае продолжительность стабилизации ила связана с его возрастом. Чем больше возраст ила, тем короче период стабилизации. При стабилизации смеси ила с осадком происходит выделение ферментов, катализирующих окисление экзогенных субстратов осадка. Степень распада органического вещества в продолжительность процесса зависят от соотношения количеств сырого осадка и активного ила, концентрации органических веществ, интенсивности аэрации, температуры и прочего. Процесс аэробной стабилизации обычно происходит в психрофильно-мезофильной зоне жизнедеятельности микроорганизмов при температуре от 10 до 42ºС и затухает при температуре менее 8°С. Степень распада органических веществ изменяется в среднем от 10 до 50 %, при этом жиры распадаются на 65-75%, белки на 20—30%, а углеводы практически не распадаются. В процессе аэробной стабилизации при мезофильных температурах наблюдается снижение содержания кишечной палочки и других патогенных бактерий и вирусов на 70 - 90%, однако при этом яйца гельминтов не погибают.

Продолжительность процесса – 2 - 5 суток для неуплотненного ила, 6 - 7 суток для смеси неуплотненного ила и осадка из первичных отстойников и 8 - 12 суток для смеси уплотненного ила и осадка. Удельный расход воздуха следует принимать 1 - 2 м3/ч на 1 м3 объема стабилизатора при интенсивности аэрации не менее 6 м3/(м2ч).

Аэробная стабилизация осадков проводится обычно в сооружениях типа аэротенков глубиной 3 - 5 м. Использование других емкостей, построенных на станциях аэрации, например переоборудованных отстойников, уплотнителей в неиспользуемых метантенков, может привести к ухудшению эффективности процесса в увеличению расхода электроэнергии.

Отстаивание и уплотнение аэробно стабилизированного осадка следует производить в течение 1,5 - 5 ч в отдельно стоящих илоуплотнителях или в специально выделенной зоне внутри стабилизатора. Влажность уплотненного осадка 96,5—98,5%. Иловая вода должна направляться в аэротенки.

2.2.3 Кондиционирование осадков

Осадки, образующиеся на очистных сооружениях населенных мест, характеризуются весьма низкими показателями водоотдачи, что затрудняет применение интенсивных процессов для их обезвоживания. Для улучшения водоотдачи необходимо изменить структуру осадка таким образом, чтобы в результате укрупнения твердых частиц произошло уменьшение поверхности раздела дисперсной фазы и дисперсионной среды и, следовательно, понизилась поверхностная энергия связи воды с твердыми частицами. Изменение структуры осадков приводит к количественному перераспределению форм связи влаги в сторону увеличения содержания свободной воды за счет у меньшения доли связанной. Такое изменение структуры осадков позволяет добиваться более глубокого и быстрого их обезвоживания. Процессы подготовки осадков к обезвоживанию называют кондиционированием.

Методы кондиционирования подразделяются на реагентные и безреагентные. Первой стадией подготовки осадка к обезвоживанию является его промывка (рисунок 6). Промывка применяется только для сброженных осадков. В результате промывки из сброженного осадка удаляются коллоидные частицы и мелкая взвесь. Для осадков, сброженных в разных режимах, параметры промывки различаются. Промывку производят очищенной сточной водой.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 6- Схема кондиционирования сброженного осадка промывкой и уплотнением

1 – метантенк; 2 – насосная станция; 3 – промывная камера; 4 – уплотнитель; 5 – уплотненный осадок на механическое обезвоживание; 6 – подача сжатого воздуха; 7 – подача промывной воды; 8 – подача фильтрата; 9 – выпуск иловой воды

Количество промывной воды следует принимать, м3/м3:

-  для сброженного сырого осадка - 1-1,5;

-  для сброженной в мезофильных условиях смеси сырого осадка и избыточного активного ила - 2-3;

-  то же в термофильных условиях - 3-4.

Продолжительность промывки следует принимать 15 - 20 минут, число резервуаров для промывки осадка не менее двух.

Для исключения разделения осадка необходимо предусмотреть перемешивание воздухом, количество его определяется из расчета 0,5 м3/мЗ смеси промывного осадка и воды. Затем эта смесь направляется в уплотнители, где в течение 12 - 24 часов происходит уплотнение осадка. Иловая (сливная) вода направляется в голову очистных сооружений.

Реагентные методы предполагают использование для обработки осадков неорганических реагентов (хлорное железо, сернокислое железо, известь) или органических высокомолекулярных соединений (полиэлектролитов). И те, и другие приводят к снижению удельного сопротивления фильтрации в результате агрегации коллоидных и мелких нерастворенных частиц.

Несмотря на то, что промывка является эффективным приемом снижения удельного сопротивления сброженных осадков, для коагуляции промытого осадка требуются все же значительные дозы минеральных реагентов. На рисунке 7 приведена схема подготовки осадка перед механическим обезвоживанием. Из уплотнителя промытый осадок влажностью 94 - 96% удаляется при помощи насосов. Перед подачей на вакуум-фильтр или фильтр-пресс осадок подвергается кондиционированию. В качестве реагентов обычно применяют хлорное железо или сернокислое окисное железо и известь в виде 10%-ного раствора. Средняя доза железа составляет 4 — 6% массы сухого вещества осадка, а извести — 10 — 15 %. Частицы осадка объединяются хлопьями гидроксида железа в крупные агрегаты. В результате такой обработки удельное сопротивление осадка значительно снижается и осадок легче отдает воду. Реагенты вводятся непосредственно перед подачей осадка на механическое обезвоживание.

Безреагентное кондиционирование осуществляется методами тепловой обработки и замораживания-оттаивания.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 7 - Схема подготовки осадка перед механическим обезвоживанием

1 – метантенк; 2 – дробилка; 3 – подача воды; 4 – подача сжатого воздуха; 5 промывка осадка; 6 – уплотнитель; 7 – плунжерные насосы; 8 – резервуар уплотненного осадка; 9 – подача коагулянта; 10 – отделения коагулирования; 11 – винтовые (шнековые) насосы;

12 – фильтр-пресс; 13 – транспортер обезвоженного осадка; 14ь - смеситель коагулянта с осадком; 15 – отвод фильтрата

Сущность метода тепловой обработки осадков состоит в прогревании осадка в реакторе в течение определенного времени при температуре 140 - 200ºС.

В процессе тепловой обработки происходит распад органических веществ, в основном белков, их растворение и переход твердой фазы осадков в жидкую. При этом изменяется структура осадков, их зольность и частично химический состав, достигаются улучшение водоотдачи и обезвреживание осадков. При тепловой обработке удельное сопротивление осадков снижается до значений, позволяющих обезвоживать осадки на вакуум-фильтрах и фильтр-прессах без обработки химическими реагентами. Тепловой обработке могут подвергаться как сброженные, так и сырые осадки.

Одним из достоинств метода тепловой обработки является полная стерильность обработанного осадка. При обезвоживании такого осадка на вакуум-фильтре образуется кек влажностью 55-70%. К недостаткам метода относятся сложность конструкции реактора, большие энергетические затраты и высокая концентрация органических веществ в фильтрате, которые необходимо направлять на биологическую очистку. При тепловой обработке выделяются дурно пахнущие газы, требующие предварительной очистки перед выбросом их в атмосферу.

Замораживание и последующее оттаивание осадков сопровождается изменением их структуры, при этом связанная влага частично переходит в свободную, и это приводит к улучшению водоотводящих свойств осадков. Такие осадки можно подвергать механическому обезвоживанию без коагулирования химическими реагентами.

Искусственное замораживание осадков проводится в холодильных установках непосредственного контакта в барабанных или панельных льдогенераторах. Непременным условием, обеспечивающим снижение стоимости процесса за счет у меньшения расхода электроэнергии, является рекуперация теплоты фазовых переходов, обеспечивающая оттаивание осадка за счет теплоты, выделяемой при замораживании. Для искусственного замораживания 1 м3 осадка расходуется около 50 кВт электроэнергии.

После оттаивания осадок обезвоживается на вакуум-фильтрах или на иловых площадках с естественным основанием и дренажом. На вакуум-фильтрах достигается производительность 50-60 кг/(м2ч) по сухому веществу, а влажность кека составляет 70-80%. Нагрузка на иловые площадки принимается 5 м3/(м2год).

Естественное намораживание осадка лучше всего производить на иловых площадках каскадного типа на естественном основании с дренажом и поверхностным удалением талой воды. При этом объем осадка уменьшается в 5 - 7 раз.

2.2.4 Обезвоживание осадков

Наиболее простым способом обезвоживании является подсушивание осадка на иловых площадках, где его влажность может быть уменьшена до 75—80%. При этом осадок уменьшается в объеме и по массе в 4— 5 раз, теряет текучесть и может легко транспортироваться к месту его использования. Однако способ подсушивания требует больших земельных участков, и, кроме того, влажность подсушенного осадка остается все еще слишком высокой.

В последние годы все более широкое применение находят механические и термические способы удаления влаги. При этом обезвоживанию могут подвергаться как сырые осадки (с последующим обеззараживанием), так и осадки после биохимической обработки. Выбор той или иной схемы обработки осадков диктуется местными условиями и производится с учетом физико-химических свойств осадков, санитарно-эпидемиологических и технико-экономических расчетов.

2.2.4.1 Механическое обезвоживание

Для механического обезвоживания осадков наибольшее применение нашли вакуум-фильтры. Различают обычные барабанные, барабанные со сходящим полотном, дисковые и ленточные вакуум-фильтры.

Барабанный вакуум-фильтр – вращающийся горизонтально расположенный барабан, частично погруженный в корыто с осадком.

Барабан имеет две боковые стенки: внутреннюю сплошную и наружную перфорированную, обтянутую фильтровальной тканью. Пространство между стенками разделено на 16 - 32 секции, не сообщающиеся между собой. Каждая секция имеет отводящий коллектор, входящий в торце в цапфу, к которой прижата неподвижная распределительная головка. В зоне фильтрования осадок фильтруется под действием вакуума. Затем осадок просушивается атмосферным воздухом. Фильтрат и воздух отводятся в общую вакуумную линию. В зоне съема осадка в секции подается сжатый воздух, способствующий отделению обезвоженного осадка от фильтровальной ткани. Осадок снимается с барабана ножом. В зоне регенерации ткань продувается сжатым воздухом или паром. Для улучшения фильтрующей способности ткани через 8 - 24 часа работы фильтр регенерируют - промывают ингибированной кислотой или растворами ПАВ.

Для нормальной работы вакуум-фильтров необходимо вспомогательное оборудование: вакуум-насосы, воздуходувки, ресиверы, центробежные насосы и устройства, обеспечивающие постоянное питание вакуум-фильтра.

Недостатками вакуум-фильтров являются сложность управления, низкая надежность, невозможность использования органических флокулянтов для кондиционирования осадка, громоздкость и загрязненность рабочей среды.

В последнее время фильтр-прессы находят довольно широкое распространение для обезвоживания осадков сточных вод. Их применяют для обработки сжимаемых аморфных осадков. По сравнению с вакуум-фильтрами, при прочих равных условиях после обработки на фильтр-прессах получаются осадки с меньшей влажностью. Фильтр-прессы применяют в тех случаях, когда осадок направляют после обезвоживания на сушку или сжигание или когда необходимо получить осадки для дальнейшей утилизации с минимальной влажностью.

Различают рамные, камерные, мембранно-камерные, ленточные, барабанные и винтовые (шнековые) фильтр-прессы.

Рамный фильтр-пресс имеет набор вертикально расположенных чередующихся плит и рам. Между поверхностями плит и рам проложена фильтровальная ткань. Сначала собирают комплект рам и плит, загружают камеры осадком и отжимают его. Затем рамы и плиты поочередно отодвигают и обезвоженный осадок сбрасывают в бункер. Рамные фильтр-прессы имеют низкую пропускную способность. Кроме того, выгрузка осадка из фильтра обычно производится вручную. В настоящее время эти фильтры практически не применяются.

Фильтр-прессы ФПАКМ (фильтр-пресс автоматизированный камерный модернизированный) находят довольно широкое распространение. Они выпускаются промышленностью серийно и имеют площадь поверхности фильтрования 2,5—50 м2.

Фильтр состоит из нескольких фильтровальных плит и фильтрующей ткани, протянутой между ними с помощью направляющих роликов. Поддерживающие плиты связаны между собой вертикальными опорами, воспринимающими нагрузку от давления внутри фильтровальных плит. В натянутом состоянии ткань поддерживается с помощью гидравлических устройств.

Каждая фильтровальная плита (рисунок 8) состоит из верхней и нижней частей. Нижняя часть перекрыта перфорированным листом, под которым находится камера приема фильтрата. На перфорированном листе находится фильтровальная ткань. Верхняя часть представляет собой раму, которая при сжатии плит образует камеру, куда подается осадок. В верхней части расположена эластичная водонепроницаемая диафрагма.

В камеру по коллектору подаются осадок и воздух. По каналам фильтрат и воздух отводятся в коллектор. Затем осадок отжимается диафрагмой, для чего в полость нагнетается вода под давлением. После этого раздвигаются плиты, передвигается фильтровальная ткань и кек снимается с нее ножами, ткань промывается и очищается в камере регенерации ткани.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 8 - Схема фильтр-пресса ФПАКМ

1 – упорная плита; 2 – фильтрующая плита; 3 – нажимная плита; 4 – механизм зажима; 5 – стяжка; 6 – опорная плита; 7 – камера регенерации ткани; 8 – механизм передвижения ткани; 9 – фильтрующая ткань

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 9 – Схема горизонтального ленточного фильтр-пресса

1 – подача осадка; 2 – камера смешения; 3 – прижимная лента; 4 – емкость для обезвоженного осадка; 5 – фильтрующая лента; 6 – труба ля отвода фильтрата и промывной воды; 7 – сборник фильтрата; 8 – трубопровод для подачи промывной воды

Применяются также ленточные фильтр-прессы. Они относительно просты и по конструкции, и в эксплуатации. Принципиальная схема горизонтального пресса показана на рисунке 9. Пресс имеет нижнюю горизонтальную фильтрующую ленту и верхнюю прижимную ленту. Фильтрование и отжим осуществляются в пространстве между этими лентами. Обезвоженный осадок срезается ножом и сбрасывается в конвейер. Фильтрующая лента промывается водой, подаваемой по трубопроводу 8. Фильтрат и промывная вода отводятся по трубопроводу 6.

Центрифугирование осадков находит все большее распространение. Достоинствами этого метода

Здесь опубликована для ознакомления часть дипломной работы "Реконструкция участка обработки осадков очистной станции канализации г. Челябинска". Эта работа найдена в открытых источниках Интернет. А это значит, что если попытаться её защитить, то она 100% не пройдёт проверку российских ВУЗов на плагиат и её не примет ваш руководитель дипломной работы!
Если у вас нет возможности самостоятельно написать дипломную - закажите её написание опытному автору»


Просмотров: 611

Другие дипломные работы по специальности "Промышленность, производство":

Технология и организация производства молока

Смотреть работу >>

Изготовление фужера 150 мл методом литья под давлением

Смотреть работу >>

Расчет и конструирование лифтов и комплектующего их оборудования

Смотреть работу >>

Выбор электродвигателя установки и его назначение

Смотреть работу >>

Техническое обслуживание и ремонт холодильного шкафа ШХ-0,8 м

Смотреть работу >>