8.4.3.Основы расчета метатенков.
Полный расчет метатенка выходит за рамки данного пособия и изложен в специальной литературе (напр. Л.И.Гюнтер, Л.Л.Гольдфарб. Метатенки. М.,"Стройиздат",1991, с.С.47-50).
В этом разделе мы перечислим основные параметры, которые должны быть определены при расчете и приведем примеры некоторых расчетных формул.
При расчете метатенка определяют следующие параметры:
1.Конструкция сухого беззольного вещества, загружаемого в метатенк осадка S,кг/м3;
2.Температура сбраживания t, ОС;
3.Нагрузка на метатенк по сухому беззольному веществу d, кг/м3сут;
4.Гидравлическое время пребывания осадка в метатенке (продолжительность сбраживания) , сут.,
5. Удельный выход биогаза на единицу массы сухого беззольного вещества загрузки Вуд, м3/кг.сут;
6. Скорость выхода биогаза в/ , м3/м3 сут;
7. Требуемый объем метатенка V, м3
8. Общий расход биогаза Вобщ, м3/сут.
Приведем формулы для расчета двух последних параметров:
V = Qос ( 8.0)
где Qос - заданное количество сбраживаемого осадка, м3/сут;
Вобщ. = (в/) V ( 8.0)
где в - выход газа на единицу объема метатенка или на единицу объема сбраживамого осадка, м3/м3 (или безразмерная величина)
8.5.Аэробная стабилизация осадков.
Аэробная стабилизация - это процесс окисления органического вещества микроорганизмами - аэробами - в присутствии кислорода воздуха. Для проведения данного процесса обрабатываемые осадки в течение нескольких суток аэрируют воздухом. В отличие от анаэробного сбраживания аэробная стабилизация осадков протекает в одну стадию:
С5Н7NO2 + 7О2 5СО2 + 3Н2О + Н+ + NO3- ( 8.0)
или
С5Н7NO2 + 5О2 5СО2 +2Н2О + NН3 ( 8.0)
(NН3 биологически окисляется до NO-3), где С5Н7NО2 - химическая формула биомассы.
Процесс аэробной стабилизации осадков подобен процессу очистки сточных вод в аэротенках при помощи активного ила. Распад беззольного вещества лежит в пределах от 5 до 50% . Причем жиры распадаются на 65-75%, а белки - на 20-30 %. Следует отметить, что содержание углеводов не уменьшается. Это связано с образованием полисахаридов в клетках микроорганизмов. Процесс аэробной стабилизации может осуществляться как в мезофильной (t=10 -42 oС), так и в термофильной (t = 42 oС) области, причем рассматриваемый процесс практически прекращается при t ‹ 8 oС.
Для аэробной стабилизации могут быть использованы любые емкостные сооружения, существующие на станции , такие как: переоборудованные отстойники, уплотнители, аэротенки и др.
Эти устройства были рассмотрены в главах 2 и 6 пособия.
Одна из возможных технологических схем очистки сточных вод аэробной стабилизацией смеси осадка и активного ила представлена на рис.8.10.
Рис.8.10. Технологическая схема очистки сточных вод с аэробной стабилизацией осадка и активного ила (Саларская станция аэрации).
1 - решетки, 2 - песколовки, 3 - первичные отстойники, 4 - аэротенки, 5 - аэробный стабилизатор, 6 - вторичные отстойники, 7 - хлораторная, 8 - сброс очищенной воды, 9 - станция перекачки активного ила, 10 - уплотнитель стабилизационной смеси, 11 - трубопровод активного ила, 12 - подача стабилизированного ила, 13 - иловые площадки на искусственном основании с дренажем, 14 - станция перекачки дренажной воды, 15 - подача дренажной воды на очистку, 16 - котельная, 17 - подача острого пара, 18 - установка для нагрева осадка острым паром, 19 - трубопровод сырого осадка, 20 - трубопровод подачи осадка в стабилизатор.
Рассмотрим подробно работу аэробного стабилизатора, включенного в данную технологическую схему. В него подают нагретый осадок из первичных отстойников в количестве 1200-1500 м3/сут. влажностью 97% и избыточный активный ил из верхнего канала аэротенков в количестве 1200-1300 м3/сут. влажностью 98,8-99% при соотношении объемов осадка и ила 1:1. Продолжительность аэрации составляет 6-8 сут. с интенсивностью 2,5 м3/м2·ч. Температура процесса - 23-27 oС.
После проведения процесса удельное сопротивление смеси снижается с (638-980)10-10 до (15,4-60)10-10, см/г, а влажность стабилизированного ила составляет 98,3-98,8%.