Методическое пособие 437

нию компонентов по беззольному веществу. Пример расчета метантенков приведен в [5, п. 6.1, с. 227, п. 6.21, с. 247 и п. 6.23, с. 248 ].

Весовое количество газа, получаемого при сбраживании (биогаза), следует принимать 0,9 л на 1 г распавшегося беззольного вещества осадка, теплотворная способность - 5500 ккал/м3. Пример расчета выхода газа представлен в [5, п. 6.5, с. 233]

5.1.1.Газгольдеры

Впроцессе сбраживания осадков выделение газа неравномерно. Для поддержания постоянного давления в газовой сети на тупиковых концах ее устанавливают аккумулирующие газгольдеры. Мокрый газгольдер состоит из резервуара, заполненного водой, и колокола, перемещающегося на роликах по вертикальным направляющим. Вес колокола уравновешивается противодавлением газа. Благодаря этому при изменении объема газа под колоколом давление

вгазгольдере и газовой сети остается постоянным. При невозможности сбора газа метантенков предусматривают его сжигание, используя специальное устройство - газовую свечу.

Проектирование газового хозяйства метантенков (газосборных пунктов, газовой сети, газгольдеров и т.п.) необходимо осуществлять в соответствии с [13]. Основные размеры газгольдеров приведены в табл. 12.

Таблица 12

Основные параметры газгольдеров

5.2. Аэробные стабилизаторы

Аэробная стабилизация осадков сточных вод - процесс окисления органических загрязнений в аэробных условиях.

21

Аэробной стабилизации может подвергаться неуплотненный и уплотненный избыточный активный ил и его смесь с осадком первичных отстойников. Степень распада органического вещества и продолжительность процесса зависят от соотношения количеств сырого осадка и активного ила, концентрации органических веществ, интенсивности аэрации, температуры и пр. Продолжительность процесса - 2-5 сут для неуплотненного ила, 6-7 сут для смеси неуплотненного ила и осадка из первичных отстойников и 8-12 сут 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 6м3/(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 и неиспользуемых метантенков, может привести к ухудшению эффективности процесса и 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.

Исходя из приведенных данных определяется вместимость стабилизатора и назначаются его размеры и подбираются компрессоры.

Аэробная стабилизация осадков проводится обычно в сооружениях типа аэротенков глубиной 3-5 м.

Процесс аэробной стабилизации может осуществляться по нескольким схемам. Простейшей является схема, применяемая на очистных сооружениях при отсутствии первичных отстойников. При этом избыточный активный ил поступает в стабилизатор непосредственно из вторичных отстойников или после илоуплотнителей (рис. 8, а, б). Возможна совместная стабилизация осадка из первичных отстойников с уплотненным активным илом (рис. 8, в).

По (рис. 8, г) в стабилизатор подают осадок из первичных отстойников и неуплотненный активный ил. Стабилизированный осадок направляется в илоуплотнитель. После уплотнения основная масса осадка возвращается в стабилизатор (рециркуляция), а меньшая часть направляется на дальнейшую обработку. По этой схеме осадок промывается большим количеством воды. Хотя время пребывания осадка в стабилизаторе сокращается, но существенно улучшается его водоотдача.

Перспективными являются схемы анаэробно-аэробной обработки смеси осадка и ила (рис. 8, д). Анаэробный реактор работает как обычный одноступенчатый метантенк, в котором при увеличении продолжительности сбраживания достигается глубокая стабилизация органического вещества с высоким выходом газа. В этом случае аэробный реактор рассчитывают исходя из периода и температуры, необходимых только для улучшения водоотдачи стабилизированного осадка. При более коротком периоде анаэробной стадии происходит неполное сбраживание с потерей 15-20 % газа. Поэтому продолжительность

22

аэробного процесса долж на быть увеличена для повышения необходимой степени стабилизации органического вещества.

Мезофильное сбраживание в течение 6 суток с после дующей аэробной стабилизацией в течение 3-4 суток позволяет значительно улучшить водоотдающие свойства осадка. При сочетании термофильного сбр аживания с аэробной минерализацией дост игается обеззараживание осадка и хорошие показатели влагоотдачи.

Однако значительны е энергетические затраты на аэрацию ограничивают целесообразность использования этого процесса на очист ных сооружениях производительностью более 50-100 тыс. м3/сут.

Рис. 8. Схемы аэробной стабилизации осадка [1, с. 478]:

а) подача избыточного активного ила в стабилизатор из втори чных отстойников; б) подача избыточного активного ила в стабилизатор из илоуплотнителей; г) подача в стабилизатор осадка из первичных отстойников и неуплотненного активного ила; д) схемы а наэробно-аэробной обработки смеси осадка и ила

I - подача сточной воды; 2 - решетка и песколовка; 3 - перви чный отстойник; 4 - аэротенк; 5 - вторичный отстойник; 6 - очищенные сточные воды; 7 – избыточный активный ил; 8 - уплотнитель; 9 - иловая вода; 10 - стабилизатор;

11 - осадок из первич ного отстойника; 12 - стабилизированный осадок; 13 - циркуля ция уплотненного осадка; 14 - метантенк

23

Зависимость продолжительности аэробной стабилизации осадков от их качества представлена в табл. 13

Таблица 13 Продолжительность аэробной стабилизации в зависимости

от типа осадков и температуры

Объём аэробного стабилизатора определяется по формуле

Пример расчета аэробного стабилизатора представлен в [5, с. 230; 9, пп. 4.4; 4.5].

6. Обезвоживание осадков сточных вод

Все жидкие осадки должны обезвоживаться до влажности не более 82 % естественным или механическим методами с использованием обезвоживающего оборудования

При новом проектировании очистных сооружений с нагрузкой свыше 15 тыс. ЭЧЖ надлежит предусматривать обезвоживание осадков механическими методами, иловые площадки допускаются только в качестве резервных сооружений.

Для механического обезвоживания осадков рекомендуется использовать центрифуги и ленточные фильтр-прессы. При обосновании допускается использовать камерные фильтр-прессы, шнековые прессы и другое оборудование.

6.1. Песковые площадки

Песок из песколовок выгружается с большим количеством воды (влажность пульпы 98-99 %), что вызывает необходимость его обезвоживания. Для этой цели устраивают песковые бункеры, песковые площадки или накопители песка, обычно располагаемые вблизи песколовок.

На станциях производительностью до 75 тыс. м3 в сутки для обезвоживания песка рекомендуется предусматривать устройство песковых бункеров, при-

24

способленных для последующей погрузки песка в автомаши ны. Вместимость бункеров рекомендуется рассчитывать на 1,5 - 5-суточное хранение песка. Для повышения эффективности отмывки песка следует применять бункеры в сочетании с напорными гидроциклонами диаметром 100 мм и напором пульпы перед гидроциклоном 0,2 М Па. Дренажная вода из песковых бункеров должна возвращаться в канал перед песколовками.

Для больших станций очистки сточных вод рекомен дуется устраивать песковые площадки. Их устраивают с ограждающими валиками высотой 1-2 м (рис. 9). Размеры площадок принимают из условия напуска песка слоем до 5 м в год (с периодической выгрузкой подсушенного песка); высота слоя напуска песка в накопителе составляет до 3 м в год.

Удаление воды с площадок и из накопителей следует п роизводить через водосливы с переменной о тметкой порога и перекачивать ее в канал перед песколовками или направлят ь в резервуар местной насосной станции с последующей перекачкой на очистные сооружения.

Рис. 9. Песковая площадка [1, с. 492]:

1 - пескопровод диаметр ом 200 мм от песколовок; 2 - разводя щий лоток сечением 200x200 мм (i = 0,01); 3 - трубопровод диаметром 200 мм

для отвода дренажной воды

25

6.2.Иловые площадки и иловые пруды

Иловые площадки я вляются одними из первых сооружений обработки осадка сточных вод. Иловые площадки предназначены для естественного обезвоживания осадков, образующихся на станциях биологическ ой очистки сточной воды. В настоящее время на иловых площадках обрабатывается 90 % всего осадка.

Иловые площадки состоят из карт, окруженных со всех сторон валиками (рис. 10). Размеры карт и число выпусков определяют, исходя из влажности осадка, дальности его разлива и способа уборки после подсыхания.

Рис. 10. Иловые площадк и на естественном основании с дре нажом [1, с. 493]: 1 — кювет оградительно й канавы; 2 - дорога; 3 - сливной лоток; 4 - щит под вливным лотком; 5 - разводящий лоток; 6 - дренажный колодец; 7 - сборная дренажная труба; 8 - дрен ажный слой; 9 - дренажные трубы; 10 - съезд на карту; 11 - дренажная канава; 12 - шиберы; К1-К5 – колодцы

26

Иловые площадки на естественном основании проектируются на хорошо фильтрующих грунтах при залегании грунтовых вод на глубине не менее 1,5 м от поверхности карт и только тогда, когда допускается фильтрация иловой воды в грунт. Если глубина залегания грунтовых вод меньше 1,5 м, то необходимо понижение их уровня.

Дальность разлива осадка с влажностью около 97 % может составлять 75100 м. При этом целесообразно строить площадки размером 100x100 м. Дальность разлива осадка с влажностью 93-95 % может составлять 20-25 м, в этом случае ширина карт будет ограничена 40-50 м при двустороннем напуске. Узкие площадки предпочтительнее при планировке на территории, имеющей хорошо выраженный уклон.

Подсушенный осадок сгребается бульдозерами или скреперами и отвозится автомашинами. Влажность подсушенного осадка 75 %.

На иловых площадках устраиваются дороги с пандусами для съезда на карты автотранспорта и средств механизации.

Искусственное дренирующее основание иловых площадок должно составлять не менее 10 % их площади.

Следует принимать: рабочую глубину карт — 0,7-1 м; высоту оградительных валиков — на 0,3 м выше рабочего уровня осадка на карте; уклон разводящих труб или лотков — не менее 0,01; число карт — не менее четырех.

Принципы расчета иловых площадок

В основу расчета положена нагрузка Kf м3/(м2год), устанавливающая допустимый объем осадков, размещаемых на единице поверхности иловой площадки в год.

Для определения полезной поверхности иловых площадок F, м2, используется следующая формула:

где Woc - количество осадка, м3, подаваемого на иловые площадки в год; Kt - климатический коэффициент.

Величина нагрузки зависит от конструкции иловой площадок, свойств осадка и принимается по табл. 14. Величина К, изменяется в зависимости от климатической зоны (от 0,6 на севере до 1,4 на юге).

Полная площадь иловых площадок должна быть увеличена на 20—40 % для устройства ограждающих валиков и подъездных дорог.

В период отрицательных температур подаваемый осадок намораживается. Для зимнего намораживания отводится 80 % площади иловых площадок, а 20 % предназначены для размещения осадка в период таяния ранее намороженного.

27

Таблица 14

Допустимая нагрузка Kf м3/(м2год),

на иловые площадки для различного типа осадков

Площадь иловых площадок следует проверять на намораживание. Продолжительность периода намораживания следует принимать равной числу дней со среднесуточной температурой воздуха ниже минус 10 °С. Для условий г. Воронежа эта продолжительность составляет 50 дней. Количество намороженного осадка следует принимать в размере 75 % поданного на иловые площадки за период намораживания. Пример расчета иловых площадок приведен в [5, п. 6.26, с. 251].

28

6.3.Механическое обезвоживание осадков сточных вод

Для больших городов с развитой инфраструктурой использование процессов естественной сушки осадков нерационально как с экономической, так и экологической точек зрения. На сегодняшний момент механическое обезвоживание осадков на вакуум-фильтрах, фильтр-прессах и центрифугах является оптимальным методом их переработки.

Осадки, образующиеся на очистных сооружениях населенных мест, характеризуются весьма низкими показателями водоотдачи

6.3.1. Кондиционирование осадков

Процессы подготовки осадков к обезвоживанию называют кондиционированием.

Методы кондиционирования подразделяются на реагентные и безреагентные. Первой стадией подготовки осадка к обезвоживанию является его промывка (рис. 10). Промывка применяется только для сброженных осадков. В результате промывки из сброженного осадка удаляются коллоидные частицы и мелкая взвесь. Промывку производят очищенной сточной водой.

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/м3 смеси промывного осадка и воды. Затем эта смесь направляется в уплотнители, где в течение 12-24 часов происходит уплотнение осадка. Иловая (сливная) вода, содержащая 1-1,5 г/л взвешенных веществ и имеющая БПК 600-900 мг/л, направляется в голову очистных сооружений (см. рис. 10). Пример расчета на определение удельных расходов воды на промывку смотри в [5, п.6.7, с. 235].

Реагентные методы предполагают использование для обработки осадков неорганические реагенты (хлорное железо, сернокислое железо, известь) или органические высокомолекулярные соединения (полиэлектролиты). И те, и другие приводят к снижению удельного сопротивления фильтрации в результате агрегации коллоидных и мелких нерастворенных частиц.

Дозы реагентов, рекомендуемые для разных осадков и разных режимов стабилизации, различны и определяются по формуле

где К - коэффициент, зависящий от вида и химического состава коагулянта и от вида осадка [при коагуляции осадка хлорным железом в сочетании с

29

известью К= 0,25 (для сброженного осадка) доза хлорного железа 30-40 % дозы извести]; R = г 10-10 - удельное сопротивление осадка, см/г; Р - влажность осадка, %; С - количество сухого вещества осадка, %; Щ - щелочность осадка до коагуляции, мг-экв/л.

В случаях отсутствия достаточных данных для расчетов по формуле (19), количество реагентов следует определять в расчете по FeCl3 и СаО, при этом их дозы при вакуум-фильтровании надлежит принимать, % к массе сухого вещества осадка:

•для сброженного осадка первичных отстойников: FeCl3 - 3-4; СаО -8-10;

•для сброженной промывной смеси осадка первичных отстойников и избыточного активного ила: FeCl3 - 4-6; СаО - 12-20;

•для сырого осадка первичных отстойников: FeCl3 - 1,5-3; СаО - 6-10;

•для смеси осадка первичных отстойников и уплотненного избыточного активного ила: FeCl3 - 3-5; СаО - 9-13;

•для уплотненного избыточного активного ила из аэротенков: FeCl3 -6-9;

СаО - 17-25.

При обезвоживании осадка на камерных фильтр-прессах доза извести принимается во всех случаях на 30 % более. Пример расчета на определение количества реагентов смотри [5, п. 6.8, с. 235].

В процессе реагентного кондиционирования большую роль играет удельное сопротивление фильтрации (УСФ) осадка (табл. 15).

Таблица 15

Снижение удельного сопротивления осадков в процессе реагентного кондиционирования

Несмотря на то, что промывка является эффективным приемом снижения удельного сопротивления сброженных осадков, для коагуляции промытого осадка требуются все же значительные дозы минеральных peaгентов.

На рис. 11 приведена схема подготовки осадка перед механическим обезвоживанием.

30